残余应力场下核电焊接结构裂尖力学状态研究

• 作 者: 乔敏
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 残余应力 焊接接头 裂纹 应力应变

A132合金以其较高的力学性能被广泛应用于核电安全端焊接结构的焊缝金属中，但是由于在核电关键结构长期运行的过程中，环境、力学、材料等的共同作用，导致在焊缝金属层在高温水环境中产生应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking, SCC)，成为影响核电站安全和寿命的关键问题之一。本课题借助数值模拟方法，结合子模型技术对核电结构安全端焊缝金属层材料132合金SCC裂纹尖端区域应力应变场进行了分析和研究。完成的主要研究工作如下：(1)采用了三种常用的模拟方式来进行残余应力场的数值模拟，将其结果与实际残余应力场的分布进行对比，从而选择出合适的残余应力场的模拟方法。(2)裂纹长度一定时，分析残余应力场下裂纹扩展尖端应力应变参量，研究残余应力场下的裂纹扩展尖端的应力应变场与残余应力场的关系。(3)在残余应力场下改变裂纹长度，研究裂尖的应力应变参量，得出残余应力场与裂尖应力应变场的关系。分析裂纹扩展后裂纹前端残余应力场的重新分布，得出裂纹长度对残余应力场重新分布的影响。(4)分别研究了拉应力与压应力与残余应力场共同作用时裂尖的应力应变参量，分析拉应力与压应力对残余应力场下裂纹扩展的影响。(5)研究了两种材料性能时残余应力场下，裂纹扩展到不同长度时裂尖的应力应变场参量，从而定量的分析其裂纹扩展速率，得出材料性能和残余应力场分布与裂尖应变变化率的关系。本文研究结果为定量预测高温水环境下焊接接头残余应力场下SCC裂纹扩展速率提供了依据。