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超临界二氧化碳PCHE内壁金属氧化膜剪切失效强度测量方法

黄军林 李超 朱小良 涂益友 徐青蓝

黄军林, 李超, 朱小良, 涂益友, 徐青蓝. 超临界二氧化碳PCHE内壁金属氧化膜剪切失效强度测量方法[J]. 核动力工程, 2023, 44(S2): 115-119. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0115
引用本文: 黄军林, 李超, 朱小良, 涂益友, 徐青蓝. 超临界二氧化碳PCHE内壁金属氧化膜剪切失效强度测量方法[J]. 核动力工程, 2023, 44(S2): 115-119. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0115
Huang Junlin, Li Chao, Zhu Xiaoliang, Tu Yiyou, Xu Qinglan. Novel Measurement Method for Shear Failure Strength of Oxide Scales on Inner Surface of Supercritical Carbon Dioxide PCHE[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S2): 115-119. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0115
Citation: Huang Junlin, Li Chao, Zhu Xiaoliang, Tu Yiyou, Xu Qinglan. Novel Measurement Method for Shear Failure Strength of Oxide Scales on Inner Surface of Supercritical Carbon Dioxide PCHE[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S2): 115-119. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0115

超临界二氧化碳PCHE内壁金属氧化膜剪切失效强度测量方法

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0115
基金项目: 国家重点研发计划(2022YFB4100403);核反应堆系统设计重点实验室基金 HT-WDZC-02-2020007
详细信息
    作者简介:

    黄军林(1986—),男,博士研究生,主要从事动力工程及工程热物理方面的研究,Email: junlin@seu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Novel Measurement Method for Shear Failure Strength of Oxide Scales on Inner Surface of Supercritical Carbon Dioxide PCHE

  • 摘要: 印刷电路板式换热器(PCHE)内壁金属氧化膜脱落问题严重影响超临界二氧化碳布雷顿循环机组的安全高效运行。现有的脱落预测模型因缺少氧化膜剪切失效强度这一关键参数而难以做出准确预测。针对这一问题,对氧化膜/金属基体界面的过渡层应用弹性-线性强化力学假设,建立拉伸载荷作用下界面剪切应力演变解析模型,在此基础上,联合采用声发射技术的带氧化膜试样拉伸加载试验,提出了一种测量氧化膜剪切失效强度的新方法。分析结果表明,在不需要对氧化膜/金属基体界面处的剪切应力分布做任何预先假设的情况下,所提新方法可以准确预测氧化膜/金属基体界面的剪切应力演化过程并确定氧化膜的剪切失效强度。该方法可为构建超临界二氧化碳PCHE内壁金属氧化膜脱落判别准则和预测模型提供关键数据。

     

  • 图  1  试样拉伸加载物理模型示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Physical Model of Specimen Tensile Loading

    图  2  不同ε时氧化膜内x方向正应力分布

    Figure  2.  Distribution of Normal Stress in x Direction in Oxide Scale under Different ε

    图  3  不同拉伸应变ε时过渡层内剪切应力分布

    Figure  3.  Shear Stress Distribution of Transition Layer under Various Tensile Strains

    图  4  本文模型计算结果与文献[8]试验数据及有限元计算结果比较

    Figure  4.  Comparison of Calculated Results of Proposed Model with Experimental Data in Reference[8] and Finite Element Calculation Results

    图  5  不同εx=a处氧化膜/金属基体界面的剪切应力

    Figure  5.  Shear Stress of Oxide/Substrate Interface at x=a under Various Tensile Strains

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-11
  • 修回日期:  2023-09-15
  • 刊出日期:  2023-12-30

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