破前漏中的断裂力学分析研究

发布时间：2024-05-19 20:30

　　在核级管道的设计中,若能证明其满足破前漏(LBB)准则,在设计时可不予考虑假想的双端剪切断裂事故的发生,从而减少防甩防冲击等附加设备及在役检查工作量。因此对反应堆管道系统运用破前漏设计可降低复杂性,提高安全性。管道破前漏中的断裂力学特性分析内容主要包含给定裂纹下的裂纹张开量(COD)、张开面积(COA)计算及裂纹稳定性判定。本文总结了当前工程中最常用的两种破前漏近似准则并程序化其分析过程,然后利用有限元软件的二次开发,建立了含贯穿裂纹的压力管道数值分析程序,完成了校验计算。通过对工程准则与有限元计算结果的比对,讨论了工程准则的保守性,比对结果可给出不同工程近似方法的适用区间。

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【部分图文】：

图１典型环向中心贯穿裂纹管道模型［４］Ｆｉｇ．１Ｔｙｐｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ

一系列的断裂力学问题。ＬＢＢ性质的基本特征是：１）裂纹在失稳破坏前发生足够的流体泄漏以保证能被及时监测到；２）从发现泄漏到裂纹失稳之间有充足的时间以保证安全处理措施的实现。从ＬＢＢ性质的基本特征可看出，当管道中产生贯穿裂纹后，需分析得到裂纹张开量（ＣＯＤ）和张开面积（ＣＯＡ），并....

图３管道有限元网格模型与应力云图Ｆｉｇ．３Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｓｔｒｅｓｓｎｅｐｈｏｇｒａｍ

析结果如图３所示（Ｒ＝４００ｍｍ，ｔ＝４０ｍｍ，θ０＝２０°），裂尖处采用１／４节点单元，这种单元可模拟裂尖处应力的ｒ１／２奇异性，不需划分过于精密的网格；在裂尖周围再划分半圆形区域计算Ｊ积分，该区域须足够大以包含裂尖周围的塑性区。ＡＢＡＱＵＳ的积分单元含有Ｊ积分求解模块；通过后....

图４工况１计算结果Ｆｉｇ．４Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ１

、ＣＯＤ。考虑到工程方法取管道中径作为特征尺寸，为配合与工程方法的比较，同样取中径处的Ｊ、ＣＯＡ和ＣＯＤ作为有限元方法的计算结果。图３管道有限元网格模型与应力云图Ｆｉｇ．３Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｓｔｒｅｓｓｎｅｐｈｏｇｒａｍ分别依据ＬＢＢ．ＮＲＣ和ＧＥ．ＥＰＲ....

图５工况２计算结果Ｆｉｇ．５Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｏｆｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ２

和ＣＯＤ作为有限元方法的计算结果。图３管道有限元网格模型与应力云图Ｆｉｇ．３Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｓｔｒｅｓｓｎｅｐｈｏｇｒａｍ分别依据ＬＢＢ．ＮＲＣ和ＧＥ．ＥＰＲＩ方法计算Ｒ／ｔ－Ｊ和Ｒ／ｔ－ＣＯＡ曲线，并利用ＡＢＡＱＵＳ建立三维模型，计算的不同工况下管道中....

本文编号：3978422