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国产反应堆压力容器用16MND5钢的蠕变损伤本构模型研究

苏东川 张瀛 杜娟 孙英学 傅孝龙 李辉 邵雪娇 郭素娟

苏东川, 张瀛, 杜娟, 孙英学, 傅孝龙, 李辉, 邵雪娇, 郭素娟. 国产反应堆压力容器用16MND5钢的蠕变损伤本构模型研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 232-237. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0232
引用本文: 苏东川, 张瀛, 杜娟, 孙英学, 傅孝龙, 李辉, 邵雪娇, 郭素娟. 国产反应堆压力容器用16MND5钢的蠕变损伤本构模型研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 232-237. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0232
Su Dongchuan, Zhang Ying, Du Juan, Sun Yingxue, Fu Xiaolong, Li Hui, Shao Xuejiao, Guo Sujuan. Study on the Creep Damage Constitutive Models of 16MND5 Steel for Domestic Reactor Pressure Vessel[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 232-237. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0232
Citation: Su Dongchuan, Zhang Ying, Du Juan, Sun Yingxue, Fu Xiaolong, Li Hui, Shao Xuejiao, Guo Sujuan. Study on the Creep Damage Constitutive Models of 16MND5 Steel for Domestic Reactor Pressure Vessel[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 232-237. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0232

国产反应堆压力容器用16MND5钢的蠕变损伤本构模型研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0232
详细信息
    作者简介:

    苏东川(1984—),男,高级工程师,现主要从事反应堆结构力学研究,E-mail: sdc03@139.com

  • 中图分类号: TL34

Study on the Creep Damage Constitutive Models of 16MND5 Steel for Domestic Reactor Pressure Vessel

  • 摘要: 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。

     

  • 图  1  国产RPV用16MND5钢的高温蠕变试验结果

    Figure  1.  Creep Test Results of 16MND5 Steel for Domestic RPV at High Temperature

    图  2  典型的蠕变应变-时间曲线

    $ {t_{\text{f}}} $—发生蠕变断裂的时间;$ {\varepsilon _{\text{f}}} $—发生蠕变断裂时的应变,即蠕变延性       

    Figure  2.  Typical Creep Strain-Time Curve

    图  3  800℃下蠕变试验第一阶段曲线拟合

    Figure  3.  Curve Fitting of the First Stage of Creep Test at 800℃      

    图  4  根据不同应力水平下的n值绘制的n-σeq曲线

    Figure  4.  n-σeq Curve Drawn by n Values at Different Stress Levels      

    图  5  根据不同应力水平下的d值绘制的d-σeq曲线

    Figure  5.  d-σeq Curve Drawn by d Values at Different Stress Levels     

    图  6  蠕变损伤本构模型的计算值与试验值的对比

    Figure  6.  Comparison between Calculated and Experimental Values of Creep Damage Constitutive Model

    表  1  国产RPV用16MND5钢在600℃以上的屈服强度

    Table  1.   Yield Strength of 16MND5 Steel for Domestic RPV above 600℃

    温度/℃6007008009001000
    屈服强度/MPa243.399.350.736.023.5
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    表  2  不同温度下16MND5钢的蠕变损伤本构模型参数

    Table  2.   Creep Damage Constitutive Model Parameters of 16MND5 Steel at Different Temperatures

    温度/℃蠕变参数
    An1n2n3md1d2d3β
    6005.73×10−226.6229.362−0.041−0.550−11430.07544826.022−0.0090.36
    7005.73×10−228.1157.833−0.070−0.865655.60284209.310−0.0810.45
    8005.73×10−229.91713.487−0.154−0.8657040.816191043.500−0.2120.45
    9005.73×10−2210.00111.464−0.126−0.865158.15136234.250−0.1830.45
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-01
  • 录用日期:  2021-12-07
  • 修回日期:  2021-11-04
  • 刊出日期:  2022-02-01

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