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轻水堆焊接接头的应力腐蚀开裂(SCC)是在裂纹尖端局部微观区域材料、力学和水化学环境交互作用下的一种裂纹缓慢扩展形式,它给核电结构长期安全服役带来重大安全隐患。由于安全端异种金属焊接接头材料组织和力学性能的不均匀性,以及焊接残余应力分布的不均匀性,使得两者交互作用下的SCC裂纹扩展行为的定量预测变得复杂。针对此问题,本文通过理论分析、实验和数值模拟相结合的手段,研究建立了获取安全端异种金属焊接接头的局部材料力学性能和残余应力的获取方法,以及材料力学性能不均匀场和残余应力场交互作用下安全端接头中SCC裂纹尖端场的分析方法,完成的主要研究内容和成果如下:通过压入实验和有限元数值模拟相结合的方式建立了安全端各组成材料的维氏硬度和力学性能的对应关系,并选取低合金钢SA508焊接接头试样,分别采用宏观拉伸实验和维氏硬度与材料力学性能对应关系两种方法获取材料力学性能,两者对比误差不超过1.5%,表明通过压入实验与数值模拟相结合获取焊接接头局部材料力学性能的方法是可行的。利用压入实验获取安全端焊接接头试样焊缝附近区域的维氏硬度分布,并进行了相应的材料力学性能分析,将焊接接头区域模型的材料力学性能分布拟合为一个沿轴向连续变化的材料力学性能分布曲线,并采用预定义场的方法实现了数值模拟实验中异种金属焊接接头材料力学性能不均匀场的连续分布。研制了小型应力保持装置模拟残余应力,通过在载荷保持(残余应力)下进行压入实验,并对比有限元数值模拟结果,得到金属试样中残余应力与硬度值和压痕形貌的关系,建立了通过压入实验获取试样表面局部残余应力的方法。通过对比边界力加载法、边界位移加载法、预定义温度场法以及预定义应力场导入法,认为采用预定义应力场导入法能较真实的表征安全端焊接接头残余应力场。建立了含有力学性能不均匀场和残余应力场焊接接头模型,实现了力学性能不均匀场和残余应力场的交互作用,以及两者交互作用对裂纹扩展驱动力的影响。通过在模型中引入二维扩展裂纹和三维静态裂纹,研究得到了力学性能不均匀场和残余应力场交互作用下焊接接头中的裂纹扩展行为。建立了含非均质材料的SS304熔覆层的有限元计算模型,研究了SCC裂纹从SS304熔覆层连续扩展至基材SA508过程中的裂尖场分布。通过在中心焊缝区的焊缝中心和两侧热影响区中引入SCC二维扩展裂纹和三维静态裂纹,得到了力学性能不均匀场和残余应力场交互作用对SCC裂纹尖端力学场的影响。