【摘 要】
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异种金属焊接残余应力是引发安全端应力腐蚀开裂(SCC)的主要因素之一。本文借助扩展有限元方法(XFEM),模拟了核电安全端焊接接头受残余应力影响下的裂纹扩展过程,井借助子模
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异种金属焊接残余应力是引发安全端应力腐蚀开裂(SCC)的主要因素之一。本文借助扩展有限元方法(XFEM),模拟了核电安全端焊接接头受残余应力影响下的裂纹扩展过程,井借助子模型技术研究了裂纹扩展过程中特定位置裂尖区域内的应力应变场,完成的主要研究工作有:(1)利用预定义温度场建立了异种金属焊接接头残余应力加载方式,同时利用最大主应力准则,建立了核电一回路安全端弹塑性材料裂纹动态扩展模拟方法。(2)研究了焊缝金属中的裂纹扩展长度对应力应变场的影响规律,以及裂纹扩展和残余应力场的相互作用规律;并通过子模型技术研究了扩展裂纹尖端详细的裂尖应力应变场分布,以此来判定裂纹的扩展、止裂,以及预测裂纹扩展方向。(3)研究了焊缝金属和材料界面初始裂纹长度对裂纹扩展的影响规律,得出了初始裂纹长度对裂纹扩展驱动力、裂纹扩展速率、裂尖应力应变场的影响规律;讨论了两侧材料特性对界面裂纹扩展的影响规律。(4)讨论了安全端焊缝金属靠近压力容器侧(焊缝金属亚界面)以及压力容器金属靠近焊缝侧(压力容器亚界面),裂纹位置对裂纹扩展特性的影响规律,得到了近界面处材料力学性能不均匀性对裂纹扩展过程中的应力应变场分布、开裂速率、扩展路径偏移的影响规律。本论文研究结果对核电安全端焊接接头应力腐蚀开裂裂纹扩展特性研究提供了一定的理论基础和依据。
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