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     

含缺陷焊接结构J积分参量的工程估算法研究

以美国加州电力研究所（ＥＰＲＩ）的Ｊ积分工程估算法为基础，在一定的工程假定条件下，通过对焊接接头裂纹驱动力进行简单的工程分析，结合数值计算的结果，得出了焊接接头中裂纹驱动力Ｊ积分的工程估算法，对建议的估算方法与有限元的数值解进行了比较，经比较，证明了这此估算式在弹塑性条件下正确性，使焊接接头裂纹缺陷的断裂驱动动力参数计算成为可能。     

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。     

核压力容器异种金属焊接接头延性断裂行为数值研究

使用GTN损伤模型与有限元计算相结合的方法,对核电安全端异种金属焊接接头试样裂纹扩展路径及J-R阻力曲线进行数值研究.结果表明:异种金属接头中的堆焊层及焊缝中心裂纹扩展路径和均质材料基本相同,而界面及近界面裂纹的扩展路径显著地偏离初始裂纹位置.界面裂纹及近界面裂纹倾向于向屈服强度低的软材料一侧扩展,这是由裂尖前区域不同材料的强度失配所致.不同初始位置和不同尺寸的裂纹具有不同的材料拘束和几何拘束,其J-R裂纹扩展阻力曲线不同.宏观断裂力学无法预测这种裂纹的扩展路径和扩展阻力,基于GTN损伤模型的数值计算方法可以预测这种裂纹的扩展路径及扩展阻力,可望用于安全端焊接结构的完整性评定和破前漏分析.     

核电52M镍基合金异种金属焊接接头的局部断裂行为

异种金属焊接接头是核电系统内部易损部件,为保证其安全使用,需要对其进行准确的完整性分析。为了理解含缺陷异种金属焊接接头的断裂表现,确定现有程序对异种金属接头评定的适用性。本文对镍基合金52M异种金属接头不同位置裂纹的三点弯曲试样进行了断裂试验。发现试样的裂纹扩展阻力及路径不同,且裂纹路径总是向低屈服强度材料侧偏转。得出裂纹路径的偏转主要由裂尖材料强度失配控制,而非韧性失配控制。对于扩展路径有偏斜的裂纹,其J-R阻力曲线反映的是沿裂纹扩展区材料的表观断裂阻力,而非初始裂纹尖端区材料的本质断裂阻力。在不考虑焊接热影响区、界面区及内部影响区断裂阻力的情况下,采用现有程序去评定含缺陷异种金属接头,将产生非保守或过于保守的评定结果,且在多数情况下,得到非保守的评价结果。     

含环向贯穿裂纹弯管的J积分研究

弯管是核级管道的重要组成部分,同时也是比较容易出现裂纹的部位,所以有必要开展含裂纹弯管的断裂力学分析研究,以确保核级管道的结构完整性.本文采用ABAQUS软件,应用三维弹塑性断裂力学有限元方法对含环向贯穿裂纹的弯管进行了研究,得到了含环向贯穿裂纹弯管的J积分的数值分析结果.计算结果表明,弯曲半径对J积分的影响与裂纹的位置无关,与裂纹的大小关系密切.弯曲半径对含小裂纹弯管的J积分的影响并不明显,对含较大裂纹弯管的J积分而言,J积分随着弯曲半径比Rb/R增大而减小.在末端转角相同的情况下,壁厚比R/t与J积分近似成线性关系,即可以通过线性插值的方法进行计算.     

238U非均匀共振积分表的可行性分析

随着新一代反应堆设计的复杂化以及共振计算精度要求的提升,有必要在多群数据库中引入非均匀共振积分表来提升共振计算精度。对不同方案制作的²³⁸U核素非均匀共振积分表在嵌入式共振计算方法中的应用进行了精度分析,分析结果表明,慢化剂密度与硼浓度是非均匀共振积分在工程应用中必须考虑的因素。根据分析结果,改进了国际上现有的二维非均匀共振积分表,使用四维插值表来覆盖压水堆中可能出现的工况。数值结果表明,改进的²³⁸U非均匀共振积分表提高了共振计算的精度,提高了核数据库的适用性。     

稳压器接管与安全端异种金属接头的焊接研究

稳压器接管与安全端属于异种金属焊接,本研究对焊材的选择、焊材性能、镍基合金焊缝焊接工艺特点、接头型式以及工艺评定和产品焊接等因素对焊缝质量的影响进行研究.研究结果显示:镍基合金焊材所形成的熔池十分粘稠,建议在焊接过程中采取措施轻微搅动熔池;镍基合金的焊接容易产生焊接热裂纹和气孔,须对镍基合金焊材的化学成份进行严格的控制.     

核级不锈钢焊接接头钝化膜耐蚀性能和半导体特性研究

采用电化学阻抗谱(EIS)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、Auger扫描能谱仪(AES)以及容抗测试技术(M-S曲线),研究了316LN/316L不锈钢焊接接头在模拟压水堆一回路高温高压水中形成的钝化膜的耐蚀性能和半导体特性。结果表明,焊缝区、热影响区和母材区形成的钝化膜的耐蚀性能不同,热影响区钝化膜开路电位及电化学阻抗等均低于其他区域,说明热影响区钝化膜的耐蚀性能最差,这主要与钝化膜的致密程度、厚度及Cr氧化物的含量有关。M-S曲线表明,母材区钝化膜平带电位为-0.7V,较其他区域(-0.4V)负移,表明有BO-3等阴离子在钝化膜表面吸附,加之具有较低的施主和受主浓度,可排斥侵蚀离子的腐蚀,使之较其他区域有更强的耐蚀性能。