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力-辐照耦合作用下FeCrAl包壳表面裂纹应力强度因子计算

朱笔达 石凯凯 郑斌

朱笔达, 石凯凯, 郑斌. 力-辐照耦合作用下FeCrAl包壳表面裂纹应力强度因子计算[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 177-181. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0177
引用本文: 朱笔达, 石凯凯, 郑斌. 力-辐照耦合作用下FeCrAl包壳表面裂纹应力强度因子计算[J]. 核动力工程, 2022, 43(S2): 177-181. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0177
Zhu Bida, Shi Kaikai, Zheng Bin. Calculation of Stress Intensity Factor for Surface Cracks in FeCrAl Cladding under Force-Irradiation Coupling[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 177-181. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0177
Citation: Zhu Bida, Shi Kaikai, Zheng Bin. Calculation of Stress Intensity Factor for Surface Cracks in FeCrAl Cladding under Force-Irradiation Coupling[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(S2): 177-181. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0177

力-辐照耦合作用下FeCrAl包壳表面裂纹应力强度因子计算

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.S2.0177
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(12102417)
详细信息
    作者简介:

    朱笔达(1992—),男,工程师,现主要从事反应堆结构力学分析工作,E-mail: 446487616@qq.com

  • 中图分类号: TL352.1

Calculation of Stress Intensity Factor for Surface Cracks in FeCrAl Cladding under Force-Irradiation Coupling

  • 摘要: 为研究高辐照剂量情况下铁素体FeCrAl包壳管对断裂失效破坏的抵抗能力,利用有限元方法结合Zencrack软件中的裂纹块分析技术,计算了内压和辐照肿胀应力耦合载荷作用下FeCrAl包壳管轴向半椭圆表面裂纹的裂尖应力强度因子。获得了不同辐照肿胀应变分布情况下内、外表面不同深度裂纹的裂尖应力强度因子变化规律,分析了辐照肿胀效应的影响作用。研究结果表明,相比于均匀辐照肿胀应变分布情况,包壳管在径向方向存在线性梯度变化的辐照肿胀应变时,内表面轴向半椭圆裂纹的裂尖应力强度因子水平显著降低,而外表面轴向半椭圆裂纹的裂尖应力强度因子水平显著提升。

     

  • 图  1  包壳管几何

    R—内半径;t—管厚度;L—轴向尺寸

    Figure  1.  Geometry of Cladding Tube

    图  2  半椭圆轴向裂纹示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Semi-Elliptical Axial Crack

    图  3  植入裂纹块后的局部加密示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Local Densification after Implantation of Crack Block

    图  4  假设包壳管辐照肿胀应变分布情况

    Figure  4.  Assumed Distribution of Irradiation Swelling Strain within Cladding Tube

    图  5  内表面轴向半椭圆裂纹前沿各点的应力强度因子

    Figure  5.  Stress Intensity Factors at Each Point in Front of an Axial Semi-elliptical Crack on the Inner Surface

    图  6  外表面轴向半椭圆裂纹前沿各点的应力强度因子

    Figure  6.  Stress Intensity Factors at Each Point in Front of an Axial Semi-elliptical Crack on the Outer Surface

    图  7  最大应力强度因子随a/t改变的变化情况

    Figure  7.  Variation of Maximum Stress Intensity Factor with Crack Depth

  • [1] 陈亮,宋小明,庞华,等. 柔度法计算Zr-4合金包壳管轴向裂纹应力强度因子的研究[J]. 核动力工程,2019, 40(5): 202-206. doi: 10.13832/j.jnpe.2019.05.0202
    [2] 孙超,谭军,应诗浩,等. N18锆合金氢致裂纹延迟开裂临界温度研究[J]. 金属学报,2009, 45(5): 541-546. doi: 10.3321/j.issn:0412-1961.2009.05.005
    [3] 汪秉忠,丁淑蓉,陈亮,等. 辐照蠕变对锆合金包壳管吸氢所致多场耦合行为的影响[J]. 原子能科学技术,2017, 51(9): 1625-1632. doi: 10.7538/yzk.2017.51.09.1625
    [4] DUDAREV S L, MASON D R, TARLETON E, et al. A multi-scale model for stresses, strains and swelling of reactor components under irradiation[J]. Nuclear Fusion, 2018, 58(12): 126002. doi: 10.1088/1741-4326/aadb48
    [5] REALI L, BOLEININGER M, GILBERT M R, et al. Macroscopic elastic stress and strain produced by irradiation[J]. Nuclear Fusion, 2022, 62(1): 016002. doi: 10.1088/1741-4326/ac35d4
    [6] 涂腾,高士鑫,周毅,等. FeCrAl-UN燃料棒性能模拟分析[J]. 核动力工程,2021, 42(S2): 165-170. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0165
    [7] ZENCRACK. User's manual for 8.2[M]. London: Zentech International Ltd, 2017: 10-173.
    [8] THOMPSON Z T, TERRANI K A, YAMAMOTO Y. Elastic modulus measurement of ORNL ATF FeCrAl alloy:ORNL/TM-2015/632 AF5810000; NEAF278[R]. Oak Ridge: Oak Ridge National Lab, 2015.
    [9] SWEET R T, GEORGE N M, MALDONADO G I, et al. Fuel performance simulation of iron-chrome-aluminum (FeCrAl) cladding during steady-state LWR operation[J]. Nuclear Engineering and Design, 2018, 328: 10-26. doi: 10.1016/j.nucengdes.2017.11.043
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-22
  • 修回日期:  2022-10-03
  • 刊出日期:  2022-12-31

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