0Cr18Ni10Ti管道钢的随机循环应变-寿命关系

试验研究了管道钢0Cr18Ni10Ti的随机循环应变-寿命关系。基于Coffin-Manson方程,提出了考虑了任意存活概率和置信度的随机CSL关系的模型及参数的求解方法。模型由概率-应变-寿命曲线、置信度-应变-寿命曲线和概率-置信度-应变-寿命曲线组成,分别用于表征试验数据分散性规律、数据量以及两者同时对概率评价的影响。试验数据的分析结果验证了模型的有效性和实用性。     

OCr18Ni1OTi管道钢的随机循环应变-寿命关系

试验研究了管道钢OCr18Ni1OTi的随杨循环应变-寿命关系。基于Coffin-Manson方程，提出了考虑了任意存活概率和置信度的随机CSL关系的模型及参数的求解方法模型由概率-应变-寿命曲线、置信度-寿命曲线和概率-置信度-应变-寿命曲线组成，分别用于表征试验数据分散性规律、数据量以及两者同时对概率评价的影响。试验数据的分析结果验证了模型的有效性和实用性。     

0Cr18Ni10Ti管道钢的随机循环本构模型

通过完成增量步应变控制疲劳试验,研究了新管道钢0Cr18Ni10Ti的随机循环本构关系。试验验证了以前在焊缝金属试验中的发现与推断,即工程材料的循环本构存在随机性,与循环应变-寿命关系的随机性一样,是固有的疲劳现象。拓展以前赵等人的工作(Nucl. Eng. Des., 2000, 199(3): 315-326),基于Ramberg-Osgood方程及其修正形式,提出了任意存活概率和置信度的随机循环本构模型及参数的求解方法。模型包括存活概率-应变-寿命曲线、置信度-应变-寿命曲线和存活概率-置信度-应变-寿命曲线。试验数据分析验证了模型的有效性和实用性。     

估计三种常用应力 -寿命模型概率设计 S-N曲线的统一方法

提出了适于三参数、Langer和Basquin三种常用应力－寿命模型称为广义极大似然法的估计概率设计S－N曲线及其置信限的统一方法。方法将概率设计S－N曲线表示为对数疲劳寿命均值和均方差曲线的广义形式。与现有常规和经典极大似然法方法不同,考虑所有试验数据的统计特征,应用最小二乘法先估计出均值曲线中的材料常数,然后利用极大似然原理和数学规划法估计出均方差曲线中的材料常数。有效性采用拟合相关系数、拟合误差均方差值和置信限综合评价。对反应堆不锈钢管道焊接头虚拟应力幅－裂纹萌生寿命数据及45＃碳钢成组法和极大似然法疲劳试验应力－寿命数据的分析说明了方法的有效性。一般来说,三参数模型的拟合效果最好,Langer模型次之,Basquin模型最差。本文方法的拟合效果好于现有方法,并尽量避免了现有方法受试验数据局部统计特征影响而可能给出偏于非安全估计的缺陷。     

0Crl8Ni10Ti管道钢的随机循环本构模型

通过完成增量步应变控制疲劳试验，研究了新管道钢0Cr18Ni10Ti的随机循环本构关系．试验验证了以前在焊缝金属试验中的发现与推断，即工程材料的循环本构存在随机性．与循环应变-寿命关系的随机性一样，是固有的疲劳现象。拓展以前赵等人的工作(Nucl．Eng．Des．，2000，199(3)：315-326)．基于Ramberg-Osgood方程及其修正形式．提出了任意存活概率和置信度的随机循环本构模型及参数的求解方法．模型包括存活概率．应变．寿命曲线、置信度．应变．寿命曲线和存活概率-置信度-应变-寿命曲线试验数据分析验证了模型的有效性和实用性。     

有限数据下结构疲劳可靠性设计曲线的统计模型

提出了有限数据下确定反应堆结构疲劳可靠性设计S－N曲线的统计模型，该模型置信度－存活率概率－强度－寿命（C－P－S－N）曲线来表示考虑了常规P－S－N曲线预测结果的可信性，应用线性回归统计分析原理，将置信度引入到常规P－S－N曲线中，从而得到C－P－S－N曲线。1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊接缝金属材料试验数据分析结果说明了模型的合理性和可用性，同时还说明了有限数据下常规P－S－N曲线偏于危险。     

16MnR缺口件疲劳启裂寿命的理论分析与试验研究

为了研究缺口形貌和加载条件对16MnR材料疲劳寿命的影响,进行了光滑圆棒试样和缺口圆棒试样的疲劳试验,得到了缺口件的疲劳启裂寿命和疲劳断裂寿命。通过用户子程序UMAT将16MnR材料的精确循环塑性本构关系嵌入到有限元件软件ABAQUS中,并结合多轴疲劳损伤准则,确定出1个加载循环在临界材料面上产生的疲劳损伤,进而通过理论模型预测缺口件的疲劳启裂寿命。疲劳启裂寿命的理论预测结果与试验数据相吻合,表明多轴应力状态下的缺口件疲劳启裂是所有不为0的应力、应变分量共同作用的结果。     

国产反应堆压力容器用16MND5钢的蠕变损伤本构模型研究

为了获得反应堆压力容器（RPV）材料在高温下的蠕变行为,保证RPV在严重事故工况下的完整性,本研究对国产RPV用16MND5钢的高温蠕变性能进行了测试,获得了600~900℃下材料的蠕变性能,并基于应变强化的基本蠕变本构模型与基于延性耗竭理论的蠕变损伤模型,建立了适用于16MND5钢的蠕变损伤本构模型,给出了材料的蠕变损伤模型参数。结果表明,本文提出的蠕变损伤本构模型的有限元模拟数据与试验数据符合性较好,验证了此蠕变损伤模型的正确性。该方法可用于严重事故情况下RPV的蠕变损伤分析,为RPV的完整性分析提供支持。      

确定不锈钢管道焊缝金属随机循环应力幅良好统计模型的方法

应变控制疲劳试验揭示了要核工程材料1Cr18Ni9Ti不锈钢焊缝金属的循环应力－应变响应存在较大的分散性,现有的定性分析可能给出偏于危险的结果。考察这一分散性和常7种统计分布对试验数据的总体拟合效果、与疲劳失效机制的一致性和设计分析结果的安全性,提出了确定循环应力幅良好统计模型效率概率试验值与理论值的相关系数来评价;与疲劳失效机制的一致性按照给定总应变下失效率随循环应力幅增加而增加的原则,根据各分布统计参量的失效率曲线来判断;设计分析结果的安全性通过识别统计分布尾部失效概率预测误差的变化趋势来进行。     

用正电子湮灭多普勒增宽技术研究稀土钢

包头钢铁公司利用加入微量稀土试制成功抗氢脆钢40MnNbR(含Mn 1.25％,Nb 0.04％,R代表稀土),但抗氢脆性能的机理尚有待进一步研究。本文通过测量各种热处理的40MnNbR和16MnR(含Mn1.25％)钢样的多普勒增宽线形参数随稀土含量的变化,研究加入稀土对钢的微观结构的影响,研究正电子在Fe和稀土之间的亲合性,以探索稀土钢的抗氢脆机理。     

结构材料常规疲劳数据库开发

开发了反应堆结构材料常规疲劳数据库管理系统，库中包含了常规疲劳设计分析曲线参量，即应力－寿命、概率－应力－寿命、应变－寿命、概率－应变－寿命、循环应力－应变及概率－循环应力－应变曲线参量，以及相关材料和试验条件信息。可通过材料名称或机械性能区间指标查询。根据查询结果，可进行常规疲劳设计分析与评价或常规疲劳可靠性设计分析与评价。     

Statistical model for the random cyclic strain–life relations of 1Cr18Ni9Ti pipe-weld metal under temperature of 240°C

Modeling of random cyclic strain–life (CSL) relations of engineering material should be a basis of strain-based fatigue reliability analysis. A statistical model for the relations of a nuclear engineering material, 1Cr18Ni9Ti stainless steel pipe-weld metal under temperature of 240°C, is presented. In the model, a verified distribution, i.e. lognormal distribution, is used as an appropriate assumed distribution of the material fatigue life data. Based on the Coffin–Manson law, the relations are modeled by mean value- and standard deviation-cyclic curves of the logarithm of fatigue life. Then, fatigue analysis at an arbitrarily given probability can be made conveniently according to the normal distribution function. An approach for estimating the curves and their confidence bounds is developed by a linear regression technique. Different from the existent reliability analysis methods that considered the material constants in the law as independently random variables, present work treats them as dependently random variables from the fit of test data. Availability of the model has been indicated by an analysis of the material test data.     

焊接接头疲劳裂纹随机扩展的概率模型

焊接接头微观组织的不均匀性，使得结构疲劳裂纹萌生和扩展寿命的随机性很大。本文采用概率断裂力学方法和可靠性分析方法，针对压力容器焊接接头的组织不均匀特点，研究了焊缝区疲劳失效概率模型。Monte-Carlo数值模拟结果表明，这一模型对裂纹亚临界扩展规律的描述是令人满意的，在安全判定上是安定的。     

焊接接头非均匀力学性能对J积分和失效评定曲线的影响

由于焊缝填充金属的不同和焊接热循环的作用,焊接接头不同区域有着不同的力学性能。本文将焊接接头模化为由两种材料组成,即母材金属和焊缝金属,用弹塑性有限元分析法计算了焊接接头强度组配对Ｊ积分和失效评定曲线的影响。结果表明,焊接接头不均匀强度组配对裂纹驱动力－Ｊ积分和失效评定曲线的形状与位置有很大影响。对于一个特定的焊接接头,如果接头为低组配或等组配,则以母材金属的极限载荷作为无因次载荷而建立的安全评定     

不锈钢管道焊缝金属240℃循环变形行为的试验研究

基于增量步和成组法低周疲劳试验,研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊缝金属在240℃下的循环变形行为。结果表明,材料为循环软化材料,具有轻微Non-masing行为特征。相同总应变范围的循环应力、应变（CSS）行为存在很大分散性,意味着任何外载,即使恒幅载荷也将导入一个随机应变载荷史,现有确定性方法可能导致偏于危险的设计分析,有必要引入概率方法表征材料的循环变形行为。基于验证的应力幅统计分布－正态分布,建议了概率Ramberg-Osgood CSS曲线的描述方法。文中试验结果分析验证了方法的有效性。     

Low cycle fatigue of welded joints: new experimental approach

To take into account the reduced fatigue strength of welded joints, a reduction life factor applied on fatigue curves (J_f value) was introduced into the RCC-MR [Design and Construction Rules for Mechanical Components of FBR Nuclear Islands, AFCEN, 1993], for the design and construction of fast breeder reactors. To better assess this factor, previous work showed that mechanical behavior of a welded assembly is influenced by the geometry of the weld and by the interaction of the different cyclic plastic behavior of the two materials: base metal (BM) and weld metal (WM). A new procedure (named FFAST) was performed on welded joint specimens extracted from butt-welded pipe connections (uniaxial tensile–compressive load). An innovative experimental approach is proposed to study the local mechanical behavior of the welded joint specimens and then determine the J_f parameter. The main advantage of the method is to avoid problems due to the relative stiffness of weld part versus the BM part of the specimen. A continuous recording of the stress and strain in the weld allows an estimation of the mechanical behavior and finally the fatigue life of the joint. Observations of the crack surface show two different crack initiation zones near the weld depending on the load level. Calculations of the tests and comparison with experimental results are presented. These studies make it possible to assess in a practical way the J_f design method. It appears that J_f value cannot be considered as a single value for it is influenced by several factors depending on the weldment and on the load level.     

核级不锈钢管座焊接区与母材区疲劳裂纹扩展性能对比研究

焊接接头广泛应用于核电站管座处,而疲劳裂纹扩展是导致焊接接头失效的重要原因之一。因此,研究焊接区材料的疲劳裂纹扩展和寿命预测方法对准确预测焊接接头的寿命具有重要意义。本文以核电厂常用的304L不锈钢焊缝材料为对象,研究不同载荷比、不同取样方向对疲劳裂纹扩展速率的影响;基于试验数据建立焊缝材料的疲劳裂纹扩展速率模型,并与美国机械工程师协会（ASME）标准中奥氏体钢进行对比。结果表明:不同取样方向对焊缝疲劳裂纹扩展速率的影响不大,但载荷比对其有较大影响,较低载荷比下,焊缝的疲劳裂纹扩展速率在某个应力强度因子幅值（?K）前高于母材的疲劳裂纹扩展速率,在其之后则低于母材,而较高载荷比下则恰恰相反。