核电管道LBB计算程序开发及拘束相关的LBB分析

发布时间：2021-05-06 19:34

　　核电管道的LBB设计和评定过程复杂,为提高计算精度和效率,需要采用先进的计算方法,并实现程序软件的计算。本文基于增强的参考应力法（ERS法）和J积分稳定性评定图法开发了自主的核电管道LBB分析计算程序,并通过核电管道三维有限元分析计算和文献上的相关实验结果验证了程序的准确性。基于程序计算和三维有限元分析,研究了管道裂纹的裂尖拘束对LBB分析结果的影响,并构建了环向裂纹管道拘束相关的LBB曲线。通过试样和管道裂尖拘束参数的有限元对比分析,研究了试样的J-R阻力曲线对管道的可移植性。论文得到的主要研究结果如下：（1）基于目前国际上公认和改进的断裂参数计算方法,开发了核电管道LBB计算程序,该程序可用于含环向穿透裂纹管道的J积分计算,裂纹张开位移（COD）、裂纹张开面积（COA）和泄漏率计算,并可以进行LBB裂纹扩展稳定性分析。程序的计算结果和有限元及文献实验结果的一致性较好,表明本文开发的程序具有较高的计算精度。（2）通过三维有限元计算,得到了含环向穿透裂纹直管载荷无关的裂尖拘束参数τ*及其分布,给出了管道裂尖拘束参数τ*的经验计算公式。计算结果表明,随着管道平均半径Rm、径厚比Rm/t和... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：110 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景和意义
    1.2 国内外研究现状及存在的问题
    1.3 本文研究内容与方法
第2章 核电管道环向和轴向穿透裂纹的J积分计算程序
    2.1 前言
    2.2 几何模型和材料
    2.3 J积分的工程计算方法
        2.3.1 含环向穿透裂纹直管
        2.3.2 仅受内压载荷的含轴向穿透裂纹直管
    2.4 J积分的计算程序开发
        2.4.1 程序简介
        2.4.2 算例演示
    2.5 有限元建模
        2.5.1 模型材料和结构参数
        2.5.2 有限元模型
        2.5.3 J积分值的有限元计算
    2.6 不同的材料参数输入方式及R-O拟合方法对程序计算结果的影响
    2.7 有限元算例验证
        2.7.1 环向穿透裂纹直管程序计算结果的有限元算例验证
        2.7.2 轴向穿透裂纹直管程序计算结果的有限元算例验证
    2.8 小结
第3章 核电管道环向和轴向穿透裂纹张开面积和泄漏率的计算程序
    3.1 前言
    3.2 COD的工程计算方法
    3.3 泄漏率的热工水利模型
    3.4 COD、COA和泄漏率的计算程序开发
        3.4.1 程序简介
        3.4.2 算例演示
    3.5 有限元建模
        3.5.1 COD和COA的有限元计算
    3.6 有限元算例验证
        3.6.1 环向穿透裂纹直管COD程序计算结果的有限元算例验证
        3.6.2 轴向穿透裂纹直管程序计算结果有限元算例验证
    3.7 实验算例验证
    3.8 小结
第4章 核电管道环向穿透裂纹LBB裂纹扩展稳定性的计算程序
    4.1 前言
    4.2 LBB裂纹扩展稳定性计算方法
    4.3 LBB裂纹扩展稳定性计算程序的开发
        4.3.1 程序原理及算法
        4.3.2 程序简介
        4.3.3 程序算例演示
    4.4 有限元算例验证
    4.5 实验算例验证
    4.6 小结
第5章 管道裂纹拘束表征及拘束相关的LBB曲线
    5.1 前言
    5.2 含环向穿透裂纹直管的有限元计算
        5.2.1 三维有限元模型
        5.2.2 有限元模型验证
        5.2.3 直管有限元模型的网格敏感性验证
    5.3 含穿透裂纹直管拘束参数τ~*的计算
        5.3.1 材料参数
        5.3.2 基于修正T应力的载荷无关的拘束参数τ~*
        5.3.3 拘束参数τ~*的影响因素分析
        5.3.4 含穿透裂纹直管拘束参数τ~*的经验公式
    5.4 拘束相关的LBB曲线构建
    5.5 小结
第6章 试样J-R阻力曲线对含环向穿透裂纹管道的可移植性研究
    6.1 前言
    6.2 试样的有限元模型
    6.3 管道几何结构和裂纹尺寸对裂尖应力场和拘束参数的影响分析
        6.3.1 裂纹长度对含环向穿透裂纹直管的裂尖场和拘束参数的影响
        6.3.2 含环向穿透裂纹直管沿壁厚不同位置处的裂尖场和拘束参数分布
        6.3.3 管道平均半径R_m对含环向穿透裂纹直管的裂尖场和拘束参数的影响
        6.3.4 管道径厚比R_m/t对含环向穿透裂纹直管的裂尖场和拘束参数的影响
    6.4 拘束参数τ~*接近时试样和管道的裂尖断裂参数对比
    6.5 小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国核电现状及发展趋势[J]. 钟宇航,黄及娟,姜兰兰.  华北电力大学学报(社会科学版). 2014(06)
[2]管道泄漏率计算模型研究和程序开发[J]. 殷海峰,梁兵兵,徐宁.  核技术. 2013(04)
[3]LBB设计中管道贯穿裂纹张开位移及泄漏率计算研究[J]. 乔红威,李琦,刘志伟,李锡华.  核技术. 2013(04)
[4]后福岛时期我国核电的发展[J]. 叶奇蓁.  中国电机工程学报. 2012(11)
[5]我国核电发展现状浅析[J]. 杨春,王灵梅,刘丽娟.  能源环境保护. 2012(01)
[6]世界核电发展及对我国的启示[J]. 张栋.  能源技术经济. 2010(12)
[7]核电的优势及我国发展核电的政策[J]. 高子倩,李先柏.  法制与经济(中旬刊). 2010(03)
[8]破前漏分析中泄漏率模型研究进展[J]. 周胜,张征明.  原子能科学技术. 2009(S1)
[9]核电发展战略研究[J]. 闫强,王安建,王高尚,于汶加,陈其慎.  中国科技论坛. 2009(09)
[10]含轴向贯穿裂纹三通断裂有限元计算方法[J]. 卢岳川,臧峰刚.  核动力工程. 2008(03)



本文编号：3172498