304不锈钢高温非比例多轴应变循环变形行为研究

为了对材料的高温应变循环变形行为进行精确的本构描述,在350℃和700℃下,对304不锈钢在不同加载路径下的单轴和非比例多轴应变循环变形行为进行了实验研究.讨论了材料在不同加载路径及不同工况下的循环硬化特性.研究表明:304不锈钢的高温非比例多轴应变循环变形行为具有明显的温度依赖性和路径依赖性.研究结果为后续循环本构模型的建立提供了实验基础.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢低周疲劳随动硬化实验研究

为了研究单调加载对1Cr18Ni9Ti不锈钢材料后继循环塑性硬化和流动特性的影响,对该材料进行了带平均应变的低周疲劳实验研究.对不同应变幅值的对称应变及非对称的应变循环进行了屈服面半径和背应力演化分析,揭示了材料的随动硬化和各向同性硬化演化对应变幅值和平均应变的依赖性.实验结果为建立循环加载和单调加载耦合的复杂加载条件下的本构模型提供了实验基础.     

304不锈钢高温多轴非比例循环棘轮行为的粘塑性本构描述

对304不锈钢600℃下的非比例循环棘轮行为进行了系统的实验研究，在统一粘塑性循环本构模型的框架下对其进行本构描述，模型中，通过随动硬化背应力演化和各向同性变形阻力演化，对304不锈钢在非对称应力循环下的循环附加硬化流动特性进行模拟，在等温条件下，在各向同性变形阻力演化方程中引入温度项来考虑温度效应，在随动硬化应力演化方程中引入动态恢复项的衰减系数，反映材料在特定温度范围（500－600℃）下入最大应变幅值衰减记忆函数∧（q)和最大各向同性变形阻力衰减记忆系数ω反映加载历史对循环棘轮行为的影响，将模型应用于304不锈钢高温多轴循环棘轮行为及其对加载历史依赖性的描述中，预言结果与实验结果吻合较好。     

国产A508-3钢小尺寸拉伸样品的拉伸颈缩行为研究

对不同厚度国产A508-3钢小尺寸拉伸样品进行了室温拉伸试验,分析了拉伸性能及颈缩段参数,并基于有限元逆运算构建了小尺寸拉伸样品拉伸过程的GTN（Gurson-Tvergaard-Needleman）细观损伤模型,研究了厚度对小尺寸拉伸样品拉伸颈缩行为的影响规律与机理。试验结果表明,小尺寸拉伸样品在变形过程中发生了弹性变形、均匀塑性变形和颈缩变形;随着样品厚度由0.75 mm降低至0.30 mm,屈服强度、抗拉强度和均匀延伸率无明显变化,非均匀延伸率及总延伸率逐渐降低,颈缩角逐渐增大,断裂角在厚度降低至0.50 mm后逐渐增大。GTN细观损伤模型中用于表征空洞形核和融合率的参数在0.30 mm样品中明显降低,此结果与小尺寸拉伸样品颈缩行为规律相互印证。     

反应堆部件设计及寿命预测的有限元技术研究

为了能更好地设计、分析核反应堆部件以及预测其寿命,本文将Chaboche本构模型与损伤模型相结合,推导了Chaboche损伤本构模型。在弹性预测-径向返回和向后欧拉积分方法的基础上,研究了模型的隐式积分算法。将Chaboche损伤本构模型链接到ABAQUS有限元程序,并利用六面体单元模拟了某型反应堆部件材料的4种变形行为,计算结果与实验值吻合良好。     

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。      

钒合金加载变形和损伤演化的数值模拟

钒合金具有良好的高温强度、低辐照活化和抗辐照肿胀等特性,使其成为核工程中的一种重要结构材料。为评估V-5Cr-5Ti合金应力作用下的变形和损伤演化特征,开展了光滑和有缺口两种形状合金试样拉伸加载过程的试验和数值模拟研究,并对断口形貌进行了扫描电镜（SEM）观察。根据拉伸试验拟合钒合金的材料本构参数,数值模拟获得试样加载过程的应力 应变分布和颈缩区的损伤演化,将数值模拟获得的载荷 位移曲线与试验测试对比,结果表明二者在弹性和塑性阶段的变形曲线均非常一致,扫描电镜观察获得了两种形状试样的静态拉伸断裂机制。     

循环稳态或单调态下薄片小试样应力-应变关系试验方法

针对金属薄片沙漏试样，基于能量密度等效，提出了薄片小试样的弹塑性位移-载荷关系理论方程和等效应力、等效应变理论方程，进而提出了金属薄片沙漏试样循环稳态或单调态下的等效应力-等效应变关系试验方法。本文针对40种本构关系有限元分析预设材料和6种几何尺寸的沙漏试样完成了有限元分析，针对5种合金材料和2种几何尺寸的沙漏试样进行了单调拉伸和变幅对称应变循环试验，以及标准圆棒试样拉伸和变幅对称应变循环试验。结果表明，采用本文试验方法预测的材料单轴应力-应变关系与预设本构关系密切吻合，稳态对称循环下应力-应变关系与标准圆棒试样单轴拉伸及单轴循环试验结果吻合良好。     

304不锈钢非比例多轴时间相关棘轮行为的本构模型研究

基于304不锈钢在不同加载速率和不同保持时间下得到的非比例多轴时相关棘轮行为的实验研究结果,在Abdel-Karim-Ohno模型的基础上,建立了一个非比例多轴时间相关循环本构模型.该模型通过在背应力演化律中引入与非比例度相关的静力恢复项,在各向同性硬化律中引入Tanaka非比例度来考虑非比例路径对时间相关棘轮行为的影响.模拟结果与实验结果的比较表明:该本构模型对室温和高温下多轴时间相关棘轮行为的演化规律均能给予较合理的描述.     

中国的A508-3钢力学性能评估

国产A508-3钢数据比较分散,笔者从公开文献中收集了国产A508-3钢的拉伸性能、夏比V型缺口冲击能量以及断裂韧性数据,并与美国核反应堆压力容器A533B钢和德国核反应堆压力容器20Mn Mo Ni55钢进行对比。