核容器接管内壁角裂纹应力强度因子计算试验(英文)

接管是核压力容器的一种重要结构形式,在内压作用下接管内壁角裂纹应力强度因子K_1是规范要求的对该部位作断裂评定的重要依据。用改进的1/4边中节点三维20节点等参奇异元和位移法计算了球接管内壁角裂纹的应力强度因子K_1及其变化分布规律,分析了K_1与裂纹及结构的几何参数关系。所得结果和三维光弹性冻结切片法试验分析结果十分吻合。进一步计算分析了柱接管内壁角裂纹应力强度因子K_1及其与裂纹和结构几何参数关系。在计算分析的基础上所得出的计算核压力容器接管内壁角裂纹在内压作用下的应力强度因子K_1的近似公式简单而又偏保守,且为三维光弹试验所证实,可供工程参考使用。     

核容器接管区内壁角裂纹断裂分析

核电站反应堆压力容器接管区内壁角裂纹应力强度因子的求解是复杂的三维问题,不可能用解析法来求得精确解。本文用一种改进的三维等参奇异元进行三维有限元分析,求得角裂纹应力强度因子,计算结果与对应的三维光弹性模型试验结果及工程计算方法作了比较。     

核容器接管区开孔区曲率影响区断裂分析与试验

为计算核压力容器接管区、开孔区和曲率影响区的表面裂纹应力强度因子K_I,给出一种改进的具有1/4边中节点三维等参奇异元并证明了在裂纹垂直面上具有r~(-1/2)的奇异性,过渡元和由位移求K_I的方法也推广到三维问题中来。用上述奇异元和计算方法计算了一个典型的300MW压水反应堆压力容器接管区内壁角裂纹在内压下的K_I并得到了三维光弹和散光试验验证。对同样设备的上法兰圆弧过渡区的外壁表面裂纹在典型的核电站工况下作了工程断裂分析和评定。     

反应堆压力容器接管嘴内隅角应力强度因子计算研究

本文针对反应堆压力容器接管嘴内隅角,采用含真实裂纹的三维有限元法对温度与压力作用下应力强度因子的计算进行了研究。以某工程压力容器接管嘴内隅角为例,用含真实裂纹的三维有限元法和目前使用的简化工程算法对压力与热载荷作用下的接管嘴内隅角应力强度因子进行了计算,并对两种方法的计算结果进行对比分析。结果表明:当简化工程算法得到的应力强度因子接近规范限值时,应对热载荷引起的应力强度因子进行详细有限元计算,以规避简化工程算法的不保守性给压力容器带来的快速断裂风险。     

考虑接管载荷的反应堆压力容器接管嘴断裂力学分析

压力容器接管嘴位置结构和载荷情况比较复杂,若假想缺陷位于压力容器进口接管内隅角位置,在考虑接管载荷作用时,裂纹为复合型裂纹。建立含裂纹的三维有限元模型,分析在接管载荷单独作用、内压与接管载荷共同作用下裂纹尖端应力强度因子的分布和变化规律。分析结果表明,在仅考虑接管载荷时,进口接管内隅角位置应力强度因子KI、KII和KIII都比较小,应力强度因子近似对称分布;内压对裂纹尖端的应力强度因子KII和KIII基本没有影响。     

核电蒸汽发生器接管嘴外表面裂纹应力强度因子计算

核电蒸汽发生器（SG）接管嘴处由于其结构的特殊性,易在制造及服役过程中产生缺陷。为评价该处缺陷的安全性,需要工程可用的应力强度因子解。本文以核电SG接管嘴外表面裂纹为研究对象,采用有限元方法（FEM）及RSE-M规范计算获得了不同方向及尺寸裂纹在内压、弯矩和温度载荷下的等效应力强度因子值,并分析了不同载荷作用下等效应力强度因子在裂纹前沿的分布规律。将计算结果与RSE-M规范的直管应力强度因子解进行比较,发现RSE-M规范的直管应力强度因子计算方法可保守地应用于SG接管嘴处裂纹,并且随着裂纹深度的增加保守度增大。为实现SG接管嘴处缺陷安全的准确评价,基于有限元计算和RSE-M影响系数法给出了适用于SG接管嘴外表面裂纹的应力强度因子计算方法,该方法可以为SG的设计与维护提供指导。      

压力容器开孔接管处表面斜裂纹应力强度因子数值分析

通过在裂纹前沿设置奇异单元,建立了圆筒形压力容器开孔接管处表面斜裂纹断裂力学有限元分析模型;运用可视化编程语言VB编制了压力容器开孔接管处表面斜裂纹应力强度因子参数化分析软件,实现了与有限元分析软件ANSYS的连接与调用;根据内压作用时多种几何参数情况下应力强度因子的计算值,绘制了裂纹前沿应力强度因子随裂纹相对深度、裂纹对应弧度、支管与主管直径比及裂纹倾斜角的变化曲线。     

反应堆压力容器接管嘴马鞍面缺陷的断裂力学分析

某核电厂大修时发现反应堆压力容器均在出口接管嘴不锈钢堆焊层出现局部表面损伤痕迹,损伤最深处约为1.27 mm.本文采用ANSYS程序,依据相应规范,对反应堆压力容器出口接管嘴缺陷进行快速断裂力学分析和疲劳裂纹扩展分析.分析内容包含缺陷的包络和假设、应力计算、应力强度因子计算、疲劳裂纹扩展尺寸计算和Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ工况及水压试验工况下的断裂力学分析评估.分析结果满足规范要求.     

最佳自增强下厚壁圆筒表面轴向裂纹研究

基于有限元软件ANSYS分析了厚壁圆筒的最佳自增强压力.计算了在相应工作压力下自增强圆筒内表面轴向裂纹Ι型应力强度因子.考虑了裂纹的几何形状、深度等影响因素,对圆筒内外两侧同时存在裂纹的情况进行了研究.结果表明:最佳自增强压力随工作压力而变化;自增强后应力强度因子的减少量随裂纹加深而降低;外部裂纹可使内裂纹应力强度因子降低1%左右.     

碳纤维复合材料缠绕修复的压力管道断裂分析

采用耦合的有限元-无网格Galerkin数值算法,计算了碳纤维增强型复合材料缠绕修复的压力管道横向贯穿裂纹以及横向椭圆型表面裂纹前沿应力强度因子,据此分析了碳纤维增强型复合材料套袖长度对压力管道裂纹应力强度因子的影响.结果表明,本文所提算法能有效计算三维问题应力强度因子;含裂纹压力管道采用碳纤维增强型复合材料缠绕修复后...     

柔度法计算Zr-4合金包壳管轴向裂纹应力强度因子的研究

基于虚拟裂纹闭合法，利用控制单变量变化的方法，对含对称双边缘裂纹的薄壁圆柱壳受对称集中力的情况进行了数值建模，得到了裂纹尖端的能量释放率，分析了Zr-4合金包壳管的预制裂纹长度和外部载荷对应力强度因子的影响作用。使用柔度法计算并获得了应力强度因子的近似计算公式，并与数值计算结果进行了对比验证，验证结果吻合较好。      

反应堆压力容器断裂力学分析中弹塑性有限元方法与工程方法的比较

通过ABAQUS程序对反应堆压力容器简体裂纹进行了弹塑性断裂力学有限元分析,计算了在热冲击(PTS)瞬态作用下裂纹尖端的应力强度因子KI、J积分.同时,与工程方法计算的结果进行了比较,结果表明:工程方法在PTS计算分析时较三维弹塑性断裂力学有限元方法的计算值偏大,计算结果保守.     

预防核电站压力壳断裂分析计算的一个工程方法

本文的工程方法,是文献[1]工作的进一步发展。主要用来解决核电站的带非贯穿裂纹压力壳的剩余破坏强度的计算问题。为了向核电站压力壳的研究、设计、制造和使用者们表明这个方法是可靠的,对美国原子能委员会近十几年试验研究过的压水堆(或沸水堆)的带裂纹压力壳进行了计算分析,并且和试验结果作了详细比较。裂纹无论在压力壳简体的母材上、焊缝上或接管内拐角上,计算和试验结果都符合得比较好。另外,还对作者搜集到的内壁中子(大于1兆电子伏)通量累积峰值达1.6×10~(19)中子/厘米~2的已作过断裂试验的PM-2A压力壳进行了分析计算和讨论。     

LOCA下具有表面裂纹的反应堆压力容器承压热冲击分析

失水事故（LOCA）瞬态下,具有半椭圆形表面裂纹的反应堆压力容器（RPV）承压热冲击（PTS）问题被研究。采用有限元方法计算瞬态过程的热-应力响应;采用影响函数法计算应力强度因子,分别对母材和堆焊层内的应力进行分解,从而解决了由于堆焊层存在造成的应力拟合困难带来的计算偏差。编制了相应的断裂分析程序,对LOCA下RPV的结构完整性进行了分析。结果表明,在研究的LOCA下,整个瞬态过程中RPV应力强度因子均未超过材料断裂韧性,压力容器结构安全。本文研究为RPV在PTS下的结构完整性评估提供理论指导。     

秦山核电厂稳压器管嘴DMW焊缝堆焊修复残余应力分析

核电厂一回路系统设备的接管嘴与管道的焊缝结构广泛应用合金81/182,该类焊缝为异种金属焊(DMW),DMW焊缝对一次侧水应力腐蚀(PWSCC)较为敏感,运行过程中易发生裂纹泄漏等问题。堆焊修复方法在国外核电处理该类问题得到广泛应用。本文基于秦山一期核电厂稳压器喷雾管接管嘴尺寸,建立轴对称有限元模型,采用生死单元模拟焊接过程的瞬态热输入,研究了结构在堆焊修复过程中温度场的变化分布特性,将计算得到的结构热分布历程作为热载荷,进而获得了堆焊修复过程中结构残余应力的变化特性,结果表明堆焊修复完成后,DMW焊缝区域内壁的残余应力能够起到控制PWSCC的作用。     

非对称焊接接头断裂场及其复合因子参数

结合裂纹尖端位移场的分布规律,讨论了熔合线含裂纹焊接接头的模型复合因子Mp的计算途径以及焊接接头裂纹尖端位移(COD)断裂参量的分解情况.应用有限元方法分析了不同载荷作用下,熔合线含裂纹焊接接头Ⅰ Ⅱ模型复合裂纹的复合角φ值,并对数值解的结果进行了曲线拟合与线性回归,得到了模型复合型非对称应力应变场焊接接头复合角的工程计算途径.     

管道弯管区裂纹的断裂力学参数KJ计算研究

弯管作为核电站管系中重要的组成部分,其压力边界的完整性直接影响到核电站的可靠运行。因此,对含缺陷的弯管区进行相应的分析来评价其是否满足安全性要求很有必要。分析评价用到的主要断裂力学参数是应力强度因子K和J积分。针对管道弯管区断裂力学计算中最为关键的复杂的有限元网格模型,本文提出了一种程序化、分块化的快速的三维建模流程,并给出了其在内压和弯矩作用下的应力强度因子K和J积分计算分析的实例。研究表明,分块化的建模思想可以较为快速地解决管道弯管区断裂力学计算中复杂的建模问题,也可以为建立其他含裂纹的结构有限元模型并进行断裂力学参数KJ计算积累经验。     

核电站蒸汽发生器一次侧整体三维有限元应力分析

本文叙述了核电站蒸汽发生器一次侧整体(包括下封头、进出水接管、人孔、水室隔板、管板、部分二次侧筒体),在内压和接管载荷作用下的三维有限元应力分析。计算结果与二维有限元分析作了比较。在关键部位按ASME规范第Ⅲ篇的应力强度极限作了评价。     

控制棒驱动机构上部Ω焊缝堆焊修复结构完整性分析

针对核电厂控制棒驱动机构（CRDM）上部Ω焊缝堆焊修复（WOR）技术,采用数值模拟方法进行了修复结构完整性评估。根据堆焊修复参数制定二维轴对称高斯热源等效输入,并采用ANSYS程序的单元生死技术模拟焊接过程,得到了结构的焊接残余应力。考虑电厂运行的全部瞬态,计算了结构的瞬态应力,并开展了疲劳分析。结合焊接残余应力分析和瞬态应力分析的结果,开展了断裂力学分析。结果表明,WOR结构的疲劳结果、应力强度因子及裂纹扩展等方面均能满足相应的规范要求。      

焊接残余应力对PWR压力容器脆断的影响

通过分析综合有关焊接残余应力的试验和理论计算以及脆断评定资料,讨论了 PWR 压力容器安全评定中应采用的焊接残余应力值的大小;同时还给出了计算表面裂纹弹性应力强度因子的方法。