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随着核工业的发展,核能作为一种清洁、无污染的新型能源得到了人们的广泛关注。目前,先进核能系统主要采用的是高温气冷试验堆,利用紧凑高效的板翅式换热器对氮气进行加热。板翅式换热器结构比较复杂,服役环境也很恶劣,钎焊接头受到不断的冲刷,容易产生疲劳裂纹。因此,研究304/BNi-2不锈钢钎焊接头的裂纹扩展规律具有重要的工程应用价值。然而目前对钎焊接头失效的研究主要集中在钎焊工艺、残余应力和高温蠕变,对疲劳失效研究甚少。针对以上问题,本文通过有限元分析和试验测试相结合的方法,在传统内聚力模型的基础上建立了疲劳损伤理论模型,开发了用户材料子程序,对钎焊接头疲劳裂纹扩展过程进行了研究,为板翅式换热器的设计提供参考。主要的研究工作和得到的结论如下:(1)通过母材单轴拉伸试验,获得了304不锈钢的塑性参数;通过钎焊接头剥离试验,得到了载荷—位移曲线和裂纹长度—位移曲线;通过数值计算得到了内聚力模型参数。(2)在双线性内聚力模型的基础上,对304不锈钢钎焊接头进行了有限元分析,得到了恒载荷下裂纹扩展规律,并与试验相对比,证明了内聚力模型能够较准确的模拟钎焊接头裂纹扩展规律;讨论了母材厚度对裂纹扩展的影响,结果表明:提高母材厚度对钎焊接头有积极作用,但是开裂后提高母材厚度会促进裂纹扩展。(3)在传统内聚力的基础上,建立了疲劳损伤内聚力模型,开发了适用于钎焊接头的VUMAT子程序;为了加快计算速度,提出了损伤外插技术,并进行了有效性验证;最后,对钎焊接头疲劳裂纹萌生和扩展进行有限元计算,得到了疲劳裂纹扩展规律。(4)深入讨论了载荷、几何尺寸对疲劳裂纹萌生和扩展的影响,研究结果为304不锈钢板翅结构的钎焊制造提供理论与技术指导;对损伤模型中的参数进行了敏感性分析,就参数变化对疲劳裂纹的影响给予了讨论;最后,分析了各种因素对疲劳裂纹造成相应影响的原因。