基于DCPD方法的裂纹扩展实时监测系统研制

发布时间：2020-06-04 08:59

【摘要】：在模拟核电高温高压水环境的高压釜中测试核电结构材料环境致裂裂纹扩展速率是核电重要结构选材和安全评价的重要工作之一。由于高压釜中特殊环境制约,实时监测实验过程中裂纹扩展速率的手段相对较少,直流电位降法(Direct Current Potential Drop method,DCPD)是其中应用最广泛和最重要的方法之一。鉴于长期以来基于DCPD法的裂纹扩展监测依赖进口仪器,价格昂贵,本论文在本实验室常用进口仪器设备的基础上,开展了基于DCPD方法的高压釜环境下裂纹扩展速率实时监测仪的集成化、国产化研究。完成的主要研究工作如下:(1)根据直流电位降技术的基本原理和应用现状分析,研究了影响裂纹扩展监测精度的主要因素,进行了基于翻转直流电位降技术的裂纹扩展速率实时监测仪系统方案设计,以及硬件模块选型、电路设计、子程序与总程序编制等工作,并以实验数据为依据,结合监测仪系统原理图,搭建并逐步完善了监测系统实验平台。(2)基于理论分析与有限元模拟分析结果,研制了 3套模拟裂纹扩展的原始信号源发生装置,设置了合理的实验参数,进行了实验原始数据采集与分析。(3)基于进口通用仪器测得数据、数值模拟实验结果与本项目研制监测系统测得数据,研究并制定了合理的干扰抑制技术,并利用数字滤波技术进行了结果的优化,提高了结果的可靠性与准确度。(4)研制完成了基于翻转直流电位降技术的裂纹扩展速率实时监测仪的样机和一代机型,并进行了实验室标定测试,其中一代机测试精度可达到毫伏级。对于自研模拟裂纹信号源试样,裂纹监测分辨率可达1mm。本文的研究内容与研究成果为高温高压水环境中裂纹扩展实时监测工作提供了一种方案与实验装置,为裂纹扩展实时监测系统的智能化与高度集成化奠定了基础。
【图文】：

示意图,异种金属焊接,压水堆核电站,裂纹

背景及研究意义，我国正在处于能源缺乏且结构重组的大环境中，同时肩负着全球生续发展的重任[1]。核电作为主要的新型清洁能源之一，其具有环保高著优势[2]。我国核电厂规模从上世纪 90 年代初年建成的 30 万千瓦秦在以百万千瓦为主力的 37 台机组超过 3500 万千瓦的在用核电规模伟大的辉煌成就[3]。在核电产业大规模、高速发展的大形势，从技术保障核工业设备与核电机组安全、稳定与高效工作是至关重要的事能工业也对核电站重要机械结构零件的可靠性与安全性评估及核电出了更高水平的要求[5]。然而，伴随着核电产业发展的却是长期存在的应力腐蚀问题。在核电站设备与装置发生的事故中，应力腐蚀导致器开裂的情况最为严重且至关重要[6]。在核电工业设备的焊接结构件失效事件发生较多[7]。在核电站的反应堆压力容器（Reactor Pres存在大量焊接接头，如图 1.1 所示[8]。

测试系统,传统仪器,虚拟仪器,技术更新

长、使用的灵活性不够强。然而，虚拟仪器的出现打破了这种窘境。拟仪器由软件和硬件两部分组成。虚拟仪器的软件由人工开发，，可根据实同的控件，灵活性较强。虚拟仪器的硬件也由设计者自行选择，模块化程块的通用性强，可根据功能自由组合，成本低。虚拟仪器与传统仪器相比，在成本上亦具有较高的经济性[18]。虚拟仪器与传统仪器优缺点对比如表表1.1虚拟仪器与传统仪器比较表[19]虚拟仪器传统仪器成本低廉成本高昂技术更新速度快技术更新速度慢软件是核心硬件是核心用户自定义功能厂家定义功能并固化可添加数据编辑与分析功能数据处理需借助相关软件开发维护费用低开发维护费用高昂
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP274;TM623

【参考文献】