核电站管道一般为金属材料,当管道流体温度变化时,相应的管道会膨胀或收缩,管壁的应力状态也会变化,致使管道产生热疲劳破坏,从而产生热疲劳裂纹;热疲劳裂纹不断扩张,发展成贯穿性裂纹,最终导致管道设备失效,并有可能产生核泄漏。核电站管道热疲劳问题严重影响了核电站安全。本课题针对核电站中管道热疲劳问题,以直管、弯管、T管为研究对象,在有限元分析软件ANSYS Workbench平台上,建立管道-流体流固耦合有限元模型;基于弹性热力学、有限元理论、流固耦合理论,在流固耦合有限元模型上加载温度负载,考虑管道流体的流动和传热、管壁的传热、流体和管壁界面传热的流固耦合因素,研究和分析管道的应力状态。研究发现直管、弯管、T管在同等条件下,管道的热应力分布存在较大的差异,在管道结构不连续处产生应力集中,T管最容易产生应力集中,其应力值最大,管道结构的不连续区域也是热疲劳易发生的区域;T型管道中的冷热流体混合时,在主管和支管的交汇核心区域,交汇核心区域下游的上壁区和支管的出口区域出现了复杂的热应力分层,这几个区域也是热疲劳易出现的位置;管道最大应力值受平均温度的影响比温差大。最终研究结果有利于我们对核电站管道热疲劳现象进行深入理解,对提高核电站运行安全性、可靠性和经济性具有十分重要的意义。