考虑应变率效应的核电爆破阀动力学分析
发布时间：2021-12-02 06:25
爆破阀是核电结构中的一项重要设备,其工作原理是当出现紧急事故时,可以开启来确保核电主体的安全。爆破阀的开阀过程是在短时间内发生的具有高度非线性的动力冲击和断裂过程。这个过程中,结构的部分材料会承受高应变率,而剪切盖所用材料Inconel 690合金的力学行为受应变率影响显著,不但不同应变率下具有不同的材料本构关系,而且高应变率下会出现明显的脆性失效行为。本文考虑了应变率效应的影响,研究了爆破阀开阀的动力学过程。活塞冲断剪切盖是爆破阀开阀的关键环节,这个过程中需要活塞拥有足够的冲击速度。本文利用LS-DYNA的显式动力学功能,分析活塞冲断剪切盖的过程,比较了不同活塞初始冲击速度的情况,得出活塞的临界冲击速度。为了准确模拟高应变率下活塞冲断剪切盖的过程,本文在几种高应变率材料本构方程的基础上,根据Zerilli-Armstrong模型拟合了Inconel 690材料的本构曲线,得出了其在更高应变率下的应力-应变关系。使用拟合后的材料曲线代入仿真模型进行计算,并与原模型进行了结果对比。通过研究剪切盖断面上的应变率分布,发现在活塞较高冲击速度下,使用拟合后的材料模型能够得到更准确的应变率结果。...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 爆破阀的研究现状
1.2 动力学仿真技术
1.3 高应变率下的材料力学行为
1.3.1 金属材料的塑性本构关系
1.3.2 韧脆转变现象
1.4 本文主要工作内容
2 活塞冲击剪切盖临界速度分析
2.1 显式动力学
2.2 活塞冲击剪切盖临界速度计算
2.3 分析比较不同冲击速度下的结果
2.4 本章小结
3 剪切盖率相关本构曲线的拟合及动力学分析
3.1 材料本构模型
3.1.1 Johnson-Cook模型
3.1.2 Zerilli-Armstrong模型
3.1.3 MTS模型
3.2 高应变率下的剪切盖动力学分析
3.2.1 高应变下的材料曲线的拟合
3.2.2 使用拟合后曲线研究应变率变化
3.3 本章小结
4 爆破阀开阀全过程分析
4.1 整体结构仿真分析
4.2 管路受冲击影响分析
4.2.1 管路振动特性分析
4.2.2 管路结构强度分析
4.3 韧脆转变问题的揭示
4.3.1 脆性断裂与韧性断裂
4.3.2 应变率提取结果分析
4.4 本章小结
5 缓冲吸能仿真模拟
5.1 不同厚度缓冲管的吸能分析
5.2 不同缓冲管数目的吸能分析
5.3 不同缓冲装置高度的吸能分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学士论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]严重事故工况高温环境下爆破阀药筒驱动装置可用性研究[J]. 包堂堂,周强强,顾春辉,张志超,乐秀辉. 核安全. 2016(01)
[2]敏感性分析在爆破阀研发中的应用[J]. 倪项斌,吴辉,李占英. 通用机械. 2015(10)
[3]爆破阀拉力螺栓动力学分析[J]. 祁涛. 阀门. 2015(03)
[4]潜在通路分析技术在核电厂爆破阀控制器设计中的应用[J]. 徐智,鲍麒. 核科学与工程. 2015(02)
[5]基于ABAQUS的显式动力学分析方法研究[J]. 朱跃峰. 机械设计与制造. 2015(03)
[6]应变率对等温锻造TiAl基合金脆韧转变特性的影响[J]. 昝祥,杨政,欧阳力,贺跃辉,吴玉程. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]底排药的高应变率动态响应实验和仿真[J]. 刘志林,王晓鸣,姚文进,李文彬,陈皓,刘晓军. 含能材料. 2014(04)
[8]统一格式的显式与隐式任意混合异步算法[J]. 张伟伟,金先龙. 力学学报. 2014(03)
[9]AP1000爆破阀内弹道仿真及实验研究[J]. 李莹莹,杨树彬,杨安民,张迎春. 火工品. 2013(04)
[10]材质对爆破阀剪切盖受剪冲击过程的影响[J]. 李志杰,吴辉,顾卫国,王德忠. 核技术. 2013(08)
博士论文
[1]轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D]. 张宗华.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]近片层组织TiAl脆韧转变行为研究[D]. 杨政.合肥工业大学 2014
[2]有限元法在核级阀门强度分析中的应用研究[D]. 刘金梁.哈尔滨工程大学 2013
[3]超细晶材料高应变率下力学行为的数值模拟[D]. 李桂花.宁波大学 2012
[4]低合金钢韧脆转变断裂机理研究[D]. 方修洋.兰州理工大学 2011
[5]冰的韧脆转变行为研究及其工程应用[D]. 王羽.大连理工大学 2008
本文编号：3527902
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 爆破阀的研究现状
1.2 动力学仿真技术
1.3 高应变率下的材料力学行为
1.3.1 金属材料的塑性本构关系
1.3.2 韧脆转变现象
1.4 本文主要工作内容
2 活塞冲击剪切盖临界速度分析
2.1 显式动力学
2.2 活塞冲击剪切盖临界速度计算
2.3 分析比较不同冲击速度下的结果
2.4 本章小结
3 剪切盖率相关本构曲线的拟合及动力学分析
3.1 材料本构模型
3.1.1 Johnson-Cook模型
3.1.2 Zerilli-Armstrong模型
3.1.3 MTS模型
3.2 高应变率下的剪切盖动力学分析
3.2.1 高应变下的材料曲线的拟合
3.2.2 使用拟合后曲线研究应变率变化
3.3 本章小结
4 爆破阀开阀全过程分析
4.1 整体结构仿真分析
4.2 管路受冲击影响分析
4.2.1 管路振动特性分析
4.2.2 管路结构强度分析
4.3 韧脆转变问题的揭示
4.3.1 脆性断裂与韧性断裂
4.3.2 应变率提取结果分析
4.4 本章小结
5 缓冲吸能仿真模拟
5.1 不同厚度缓冲管的吸能分析
5.2 不同缓冲管数目的吸能分析
5.3 不同缓冲装置高度的吸能分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学士论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]严重事故工况高温环境下爆破阀药筒驱动装置可用性研究[J]. 包堂堂,周强强,顾春辉,张志超,乐秀辉. 核安全. 2016(01)
[2]敏感性分析在爆破阀研发中的应用[J]. 倪项斌,吴辉,李占英. 通用机械. 2015(10)
[3]爆破阀拉力螺栓动力学分析[J]. 祁涛. 阀门. 2015(03)
[4]潜在通路分析技术在核电厂爆破阀控制器设计中的应用[J]. 徐智,鲍麒. 核科学与工程. 2015(02)
[5]基于ABAQUS的显式动力学分析方法研究[J]. 朱跃峰. 机械设计与制造. 2015(03)
[6]应变率对等温锻造TiAl基合金脆韧转变特性的影响[J]. 昝祥,杨政,欧阳力,贺跃辉,吴玉程. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(01)
[7]底排药的高应变率动态响应实验和仿真[J]. 刘志林,王晓鸣,姚文进,李文彬,陈皓,刘晓军. 含能材料. 2014(04)
[8]统一格式的显式与隐式任意混合异步算法[J]. 张伟伟,金先龙. 力学学报. 2014(03)
[9]AP1000爆破阀内弹道仿真及实验研究[J]. 李莹莹,杨树彬,杨安民,张迎春. 火工品. 2013(04)
[10]材质对爆破阀剪切盖受剪冲击过程的影响[J]. 李志杰,吴辉,顾卫国,王德忠. 核技术. 2013(08)
博士论文
[1]轻质吸能材料和结构的耐撞性分析与设计优化[D]. 张宗华.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]近片层组织TiAl脆韧转变行为研究[D]. 杨政.合肥工业大学 2014
[2]有限元法在核级阀门强度分析中的应用研究[D]. 刘金梁.哈尔滨工程大学 2013
[3]超细晶材料高应变率下力学行为的数值模拟[D]. 李桂花.宁波大学 2012
[4]低合金钢韧脆转变断裂机理研究[D]. 方修洋.兰州理工大学 2011
[5]冰的韧脆转变行为研究及其工程应用[D]. 王羽.大连理工大学 2008
本文编号：3527902
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3527902.html
