《壓水堆一迴路管道棘輪變形失效機理及設計理論》是依託天津大學，由陳旭擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：壓水堆一迴路管道棘輪變形失效機理及設計理論
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：陳旭
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
壓水堆核電站一迴路管道是核電站的重要屏障,而熱老化和疲勞損傷導致棘輪應變加速並失效倍受關注,國內外對此並沒有成熟的設計規範。針對AP1000壓水堆一迴路管道棘輪變形設計問題，以典型的承壓結構-直管和彎管為研究對象，研究一迴路管道用316型不鏽鋼高溫循環塑性性能及棘輪變形規律，澄清載入率、多軸載荷、載荷歷史效應、動態應變時效、熱老化和疲勞損傷等對棘輪變形影響的機制；建立考慮這些因素影響用於預測棘輪應變積累的多機制耦合的粘塑性循環本構模型；進行直管和彎管部件在各種內壓和彎曲組合多軸循環載荷下的棘輪變形測試；通過在ANSYS中嵌入建立的多機制粘塑性循環本構模型，進行典型結構的棘輪應變累積分析，建立與時間相關的管道結構動態棘輪邊界，從而建立考慮全壽命周期棘輪變形與熱老化和疲勞損傷互動的核壓力管道設計理論和方法。研究成果對承壓設備（如壓力容器和管道）的設計及規範的制定具有重要理論意義和工程套用價值。
結題摘要
壓水堆核電站一迴路管道是核電站的重要屏障,而熱老化和疲勞損傷導致棘輪應變加速並失效倍受關注,國內外對此並沒有成熟的設計規範。針對AP1000壓水堆一迴路管道棘輪變形設計問題，以典型的承壓結構-直管和彎管為研究對象，研究一迴路管道用316型不鏽鋼高溫循環塑性性能及棘輪變形規律，澄清載入率、多軸載荷、載荷歷史效應、動態應變時效、熱老化和疲勞損傷等對棘輪變形影響的機制；建立考慮這些因素影響用於預測棘輪應變積累的多機制耦合的粘塑性循環本構模型；進行直管和彎管部件在各種內壓和彎曲組合多軸循環載荷下的棘輪變形測試；通過在ANSYS中嵌入建立的多機制粘塑性循環本構模型，進行典型結構的棘輪應變累積分析，建立與時間相關的管道結構動態棘輪邊界，從而建立考慮全壽命周期棘輪變形與熱老化和疲勞損傷互動的核壓力管道設計理論和方法。主要創新點：（1）系統研究了多種載入條件下316LN不鏽鋼的循環塑性和低周疲勞性能，揭示了材料的棘輪變形和疲勞裂紋萌生機制，發現並解釋了316LN不鏽鋼棘輪-疲勞壽命隨平均應力增加不降反增的現象，建立了棘輪-疲勞壽命預測模型；（2）在各向同性強化律中考慮循環軟化記憶效應，在隨動強化律中引入反映高溫下材料動態應變時效作用的強化因子和熱老化影響因子，與塑性應變幅、溫度、屈服應力與材料晶粒尺寸相關聯，建立了描述316LN材料循環行為的統一粘塑性循環本構方程，能很好預測複雜載荷及熱老化下材料的棘輪變形；（3）通過實驗方法和數值模擬研究了直管和彎管在內壓彎矩等複雜載荷條件下的棘輪行為，證實了所提模型對複雜載荷下管道棘輪邊界的預測能力，並通過建立屈服極限和多軸參數與老化時間的關係，可以預測熱老化後的棘輪邊界。研究成果對承壓設備（如壓力容器和管道）的設計及規範的制定具有重要理論意義和工程套用價值。
