评价寿命统计分布的信息量模拟

提出了有限数据下寿命分布统计方法的综合评价模型。在确定寿命分布时,主要考虑总体拟合效果、与疲劳物理的一致性和尾部预测安全性3个因素：用失效概率试验值与理论值的相关系数评价总体拟合效果;与疲劳物理的一致性按照给定应力下失效率是否随循环数的增加而增加来确定;通过识别统计分布尾部的变化趋势来完成安全性的预测。通过引入信息理论．在寿命统计分布满足以上3个因素的前提下,建立了综合评价统计分布优劣的定量模型。通过实例分析．阐述了方法的具体应用。     

不锈钢管道焊缝金属随机循环应力幅的良好统计模型

与现有确定性分析方法不同，考虑材料循环变形的分散性，应用确定不锈钢管道焊缝金属随机循环应力幅统计模型的方法研究了1Cr18Ni9Ti不锈钢焊缝金属循环应力幅的良好统计模型。综合考虑了总体拟合效果、与疲劳失效机制的一致性和分析结果的安全性三要素，分析比较了三参数Weibull、两参数Weibull、极小值、极大值、正态、对数正态和指数分布对试验数据的拟合效果。结果表明，极小值、极大值、正态和对数正态分布可作为良好假设分布，以极小值和正态分布最好。其余分布因不符合三要素之二或三项，不适于表征循环应力幅数据。     

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。     

国产316LN不锈钢在模拟AP1000一回路水环境中的疲劳行为

一回路水环境下的疲劳性能是核电站主管道设计寿命评估的重要参数。针对国产主管道材料316LN开展了模拟AP1000一回路水环境的低周疲劳试验,分析了疲劳行为和失效机理。研究结果表明:国产316LN峰值应力随应变幅的增大而增大,大应变幅试样在疲劳过程中先后发生了循环硬化、循环软化和失稳,而小应变幅试样在失稳前未发生明显的循环硬化和循环软化;在应变幅由0.2%逐渐增加至1.2%的过程中,疲劳周次从105逐渐降低至102;疲劳断口具有典型的疲劳断口特征,裂纹萌生于试样表面,以穿晶方式垂直于主应力方向扩展,裂纹扩展区具有典型的疲劳辉纹,辉纹上有菱形颗粒状腐蚀产物,环境辅助开裂机制倾向于氢致开裂。     

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。     

316不锈钢室温和350℃低周疲劳性能研究

采用MTS材料试验机研究作为反应堆结构材料的316奥氏体不锈钢母材在350℃和室温,以及焊缝在室温,±0.3%~1.5%应变幅的低周疲劳性能试验,并采用扫描电镜对试验后样品进行了断口分析。研究结果表明,316不锈钢疲劳性能较好,室温下疲劳寿命高出350℃同一应变幅的30%~50%以上,且母材的疲劳寿命显著高出焊缝同一应变幅的一倍以上。随应变幅的增加,材料疲劳寿命相应下降,峰值应力增加。室温下母材和焊缝均呈现出随循环周次增加、峰值随应力逐渐下降的规律。母材在高温下,随应变幅的增加,逐渐由循环硬化过渡到饱和行为。低周疲劳试验后,断口表面可观察到裂纹源和疲劳条带。随应变幅增加,疲劳条带间距增大,且同一应变幅下,焊缝的间距大于母材,高温的疲劳间距大于室温,与疲劳试验结果相吻合。     

CRDM承压壳体多故障模式下的动态可靠性分析

为研究控制棒驱动机构（CRDM）的结构可靠性规律,考虑CRDM承压壳体的多失效模式,根据应力强度干涉理论建立与CRDM步跃动作次数相关的结构动态可靠性模型。用顺序统计量描述强度失效模式下应力幅值的动态分布模型,基于Miner累积损伤理论和疲劳等效应力分布模型建立结构疲劳寿命和累积损伤分布与步跃冲击载荷作用次数的关系。研究结果表明,在步跃冲击载荷作用下,承压壳体前期的结构可靠度主要由强度失效模式的可靠度决定,当步跃动作达到一定次数时,疲劳失效模式的失效率开始显著增大;相对于疲劳失效模式,强度失效模式的可靠度对应力均值的变化更加敏感。该结果可对CRDM承压壳体的可靠性设计和维修管理提供参考。     

316LN不锈钢在高温高压水环境下的腐蚀疲劳行为研究

在室温纯水、高温纯水及高温硼锂水环境下开展了316LN不锈钢在不同应变幅加载下的腐蚀实验研究,并获得了3种条件下的腐蚀疲劳寿命曲线。结果表明,316LN不锈钢在加载过程中出现了先硬化后软化现象,且随循环周次增加,应力峰值逐渐下降;高温纯水及高温硼锂水环境下材料的腐蚀疲劳性能下降,加速了材料的腐蚀疲劳失效;在高应变幅条件下高温的软化作用占主要影响,低应变幅条件下腐蚀作用占主要影响;试验后的样品断面上均可观察到疲劳辉纹、滑移变形带及二次裂纹,高温水腐蚀环境会加速裂纹扩展,加速疲劳失效。     

304不锈钢的单轴棘轮变形与失效行为研究

对304不锈钢在室温下进行了单轴应变控制下的应变棘轮变形与失效以及低周疲劳试验研究,系统地揭示了材料在循环过程中的材料变形与失效行为。研究表明：材料的应变棘轮变形与失效既不同于单轴拉伸,也不同于相同应变幅值下的对称应变循环加载时的变形与失效,而是强烈地依赖于应变幅值与每一循环周次在最大拉应变处的应变增加量。观察到了一些有意义的结果,     

Zr-4合金小试样高温疲劳行为研究

基于Zr-4合金漏斗薄片小试样,完成了室温和400℃高温下的等幅横向应变循环与应变疲劳试验.根据弹塑性有限元分析,建立了基于局部应变等效的应变换算方法,并结合实验结果,得到了估算Zr-4合金应变疲劳寿命的Manson-Coffin模型.结果表明:低应变幅下,Zr-4合金表现出循环软化特征;高应变幅下,Zr-4合金表现出循环强化特征.高温严重降低了低应变幅下Zr-4合金的疲劳寿命,随着应变幅增加,温度影响趋弱.分析表明,基于传统应变转换公式的M-C模型用于估算疲劳寿命偏于保守.     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。