复杂载荷下核电管道棘轮变形分析

发布时间：2021-11-29 07:14

　　核电站管道在使用过程中由于环境的作用会承受复杂的载荷条件,外界载荷的长期作用可能引起管道变形的不断累积,最终可能出现失效。本文采用模拟研究的方法对直管和弯管的棘轮变形情况进行研究,比较了不同本构模型对于直管变形情况的预测效果,研究载荷路径对弯管棘轮应变的影响。采用试验的方法对材料和热老化条件对弯管变形影响进行了更加深入的研究。本研究对核管道棘轮变形设计标准的制定具有一定的理论意义。通过ANSYS有限元软件研究不同本构模型对内压直管变形进行预测,塑性本构模型包括Chaboche模型、OW-Ⅱ模型和CJK模型。通过模拟结果和试验结果对比可以看出采用CJK模型的模拟结果更加准确。利用CJK模型研究轴向载荷对直管棘轮效应进行模拟研究,结果表明拉伸载荷会使棘轮应变减小,压缩载荷和对称载荷会使棘轮变形增大。采用ANSYS软件研究不同载荷路径对弯管棘轮变形的影响,拉伸弯曲载荷条件下最大应变出现在顶线位置,压缩载荷和拉压对称载荷条件下最大应变都出现在内缘线位置。通过载荷路径的分析发现弯曲载荷条件升高的过程中的内压水平会对棘轮变形产生明显的影响。研究了缺陷对于弯管棘轮效应的影响,顶线缺陷的影响明显高于外... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同温度条件下Zr-4直管的棘轮变形

入有限元软件中，然后进行管道棘轮效应的模拟，结果如图 1-3 所示。采用这些模型都可以得到应变随循环圈数的变化，但与试验结果对比就会发现前两种模型存在较大问题，试验结果显示顶线位置存在的棘轮变形不断累积情况，但这两种模型模拟结果却是安定的状态。后五种模型对于该弯管试验的预测结果都比较理想，但对于有的位置也存在模拟结果的应变与试验结果的应变方向相反的情况，这说明塑性本构模型的不能完全准确预测试验结果。Chen[33, 34]对内压条件下直管和弯管模拟和试验进行了大量的研究，采用了 CH3 模型、OW 模型、CJK 模型以及 MJS 模型进行 ANSYS 有限元模拟，通过本构模型对比发现 CJK 模型对于直管和弯管棘轮效应的模拟结果还是比较理想的。

度和延伸率没有明显变化。图 1-4 可以看出，在 500℃和 700℃条化时间的增加，棘轮应变逐渐增大。对于 700℃温度条件，老化很料性能已经产生了明显的变化，这说明老化温度的升高可以加速晶生。

【参考文献】：
期刊论文
[1]核电厂压力容器热棘轮效应评定方法研究[J]. 杨小林,金挺,刘攀.  中国特种设备安全. 2014(09)
[2]浅议福岛核电事故对我国核电发展的影响及借鉴[J]. 潘金钊.  核动力工程. 2012(04)
[3]棘轮效应预测及其循环本构模型研究进展[J]. 陈旭,焦荣,田涛.  力学进展. 2003(04)

博士论文
[1]材料多轴棘轮效应本构描述及压力管道棘轮效应预测[D]. 高炳军.天津大学 2005

硕士论文
[1]核电压力容器材料疲劳寿命评估方法与预测模型研究[D]. 构旭新.华中科技大学 2015
[2]大型先进压水堆核电厂压力容器下筒体及下封头应力评定[D]. 霍永华.首都经济贸易大学 2015
[3]压水堆一回路辅助管道奥氏体不锈钢单轴棘轮—疲劳特性研究[D]. 王勇.天津大学 2013



本文编号：3526080