高温水环境下不锈钢环境致裂裂尖蠕变规律研究

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以应力腐蚀破裂为代表的环境致裂是核电结构最重要的失效破坏形式之一。在服役环境中,含缺陷核电结构裂纹尖端高应变区的材料会出现蠕变现象,而蠕变又导致了裂尖应力的重新分布,从而影响了应力腐蚀破裂的裂纹扩展速率。本文以标准紧凑拉伸试样为研究对象,采用弹塑性有限元法及子模型技术,分析比较研究了裂尖蠕变及应力应变的分布规律,以及温度、应力强度因子、屈服强度和应力指数等力学参量对裂尖蠕变的影响。完成的主要研究工作如下:  (1)以滑移溶解理论和Ford-Andresen模型为基础,选用牛顿蠕变模型作为裂尖蠕变的本构方程,对高温水环境中核电关键材料的裂尖蠕变和蠕变率进行了分析,得到了裂尖蠕变和蠕变率随时间的变化规律;  (2)以标准紧凑拉伸试样为研究对象,采用有限元数值模拟的方法,研究获得了蠕变对裂尖应力应变的影响规律;  (3)建立了标准紧凑拉伸试样的宏观全局模型及裂尖蠕变的微观子模型,分析研究了温度,载荷,材料屈服强度和应力指数对裂尖蠕变规律的影响,得到了裂尖区域的应力应变云图,沿裂尖钝化圆半径不同方向的裂尖应力应变曲线,裂尖的等效塑性区半径,并从这三个角度分析比较了不同力学参量对裂尖区域的应力应变的影响。  本研究结果为定量预测轻水反应堆的高温水环境下不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率提供了依据。
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