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断裂韧性是评价和保证核电设备结构完整性能力最为关键的参数之一。目前该领域研究存在的主要问题是断裂韧性测试标准选用原则不明确,服役温度对核电用国产SA508-Ⅲ钢断裂行为的影响机理还不清楚且直接考虑温度影响的断裂韧性预测模型尚未建立。本文从钝化线建立理论出发,分析了断裂韧性测试标准的适用性并提出了归一化的断裂韧性数据处理方法。系统地研究了国产SA508-Ⅲ钢在典型温度下的断裂行为及细观损伤机理。针对高温断裂韧性测试难度大等困难,建立了考虑温度影响的断裂韧性预测模型。本文主要研究内容及结论如下:基于钝化线建立理论分析了ASTM E1820和ISO 12135两个标准的适用性,研究发现两种标准分别采用了理想弹塑性和幂强化弹塑性本构假设进而获得了不同的钝化线方程。阐明了断裂韧性测试标准的选用原则,提出基于材料的本构假设模型,即材料在不同温度下的单轴拉伸曲线是否有明显的屈服平台(Constitutive Curve Method,CCM)来确定材料在不同温度下断裂韧性的测定。在ASTM E1820标准规定的范围内,采用了不同几何参数的紧凑拉伸试样(Compact Tension,CT),通过测试国产SA508-Ⅲ钢的断裂韧性,分析了几何拘束对断裂韧性的影响规律,结果表明高的拘束度会获得较小的断裂韧性。分别采用ASTM E1820、ISO 12135和CCM方法对国产SA508-Ⅲ钢在不同温度下的断裂韧性数据处理方法进行了研究。结果表明数据处理方法对国产SA508-Ⅲ钢断裂韧性的获得具有显著影响。采用SEM对试样断口形貌进行了显微观测,发现国产SA508-Ⅲ钢在20~150℃时属于全韧性断裂,而在200~320℃时属于混合模式断裂,且在200℃及以上时材料的断裂韧性出现了明显的下降。采用X-μCT透视技术对国产SA508-Ⅲ钢在典型温度下的细观损伤机理进行了系统研究,发现了孔洞对材料韧性破坏的影响机理为垒积型韧性断裂,呈现了孔洞的形成、长大和聚合,且越靠近断裂表面、试样中心面及起始断裂点孔洞均越大越多。采用理论分析、试验分析与数值模拟相结合的技术标定了典型温度下GTN模型参数,预测了国产SA508-Ⅲ钢的断裂韧性,结果表明预测值与试验值吻合较好。提出了将温度(T)变量直接引入CVN预测断裂韧性模型,建立了考虑温度影响的国产SA508-Ⅲ钢断裂韧性预测模型,进行了国产SA508-Ⅲ钢的高温断裂韧性预测研究。结果表明选用该模型来预测国产SA508-Ⅲ钢的高温断裂韧性比其他预测模型精度更高,预测值与试验值的误差小于8%。基于以上系统的理论分析与试验研究,本文明确了断裂韧性测试标准的选用原则并提出了相应的数据处理方法,获得了高温对国产SA508-Ⅲ钢断裂行为的影响机理,建立了考虑温度影响的断裂韧性预测模型,为国产核电用钢的断裂韧性评价研究与分析提供一定的理论基础和试验支撑。