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热蠕变对UMo/Zr单片式燃料板起泡行为的影响

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核动力工程 2020年第6期41卷 85-91页

作者：严峰简晓彬丁淑蓉辛勇唐昌兵李垣明复旦大学航空航天系上海200433 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

针对含有气腔的UMo/Zr单片式燃料板,考虑包壳材料的热蠕变效应,将包壳的变形与气腔压力相耦合,发展了一种对燃料板宏观起泡行为进行数值模拟的方法。基于所建立的模拟方法,计算分析了包壳热蠕变和气腔内裂变气体原子数对起泡行为的影响... 详细信息

针对含有气腔的UMo/Zr单片式燃料板,考虑包壳材料的热蠕变效应,将包壳的变形与气腔压力相耦合,发展了一种对燃料板宏观起泡行为进行数值模拟的方法。基于所建立的模拟方法,计算分析了包壳热蠕变和气腔内裂变气体原子数对起泡行为的影响。研究发现,在考虑包壳热蠕变时,若局部开裂区域内的裂变气体原子数为4.0×1017,以鼓泡高度0.1 mm作为起泡阈值的判断标准,所预测出的阈值温度比不考虑热蠕变时低100℃;若局部开裂区内的裂变气体原子数由2.5×1017增加至4.0×1017,则燃料板的起泡阈值温度将可能降低40℃,通过降低包壳材料的热蠕变率可以有效提高燃料板的抗鼓泡能力。

关键词： UMo/Zr单片式燃料板起泡阈值温度退火试验热蠕变数值模拟

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GH188合金热蠕变成形过程数值模拟

塑性工程学报 2017年第2期24卷 187-191页

作者：吕凤工尚建勤孙宾滕俊飞北京航空制造工程研究所北京100024 塑性成形技术航空科技重点实验室北京100024 数字化塑性成形技术及装备北京市重点实验室北京100024

基于GH188合金高温拉伸和蠕变拉伸试验数据,建立了800℃高温蠕变本构方程;利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,对双凸形构件的热蠕变成形过程进行数值模拟,分析了应力应变变化;同时,开展工艺验证试验。结果表明:蠕变应变计算值与试验值... 详细信息

基于GH188合金高温拉伸和蠕变拉伸试验数据,建立了800℃高温蠕变本构方程;利用有限元软件ABAQUS建立分析模型,对双凸形构件的热蠕变成形过程进行数值模拟,分析了应力应变变化;同时,开展工艺验证试验。结果表明:蠕变应变计算值与试验值吻合较好,本构方程能够用来描述合金的高温蠕变变形;蠕变变形和应力松弛主要发生在成形的前期,优化双凸形构件的成形时间为2 h;构件曲率半径数值模拟结果与试验结果的相对误差低于15.2%,验证了有限元分析模型的合理性和有效性。

关键词： GH188合金热蠕变本构方程有限元分析

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定向凝固铸造用氧化铝型壳热蠕变性能研究

铸造 2013年第1期62卷 55-58页

作者：张世东刘艳张明俊尚伟沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司辽宁沈阳110043

从控制型壳的显微结构出发,研究如何使玻璃相转变为晶相,在型壳中形成主晶相间以高温稳定的异晶相直接结合的显微结构,从根本上提高型壳的高温抗蠕变性能。本文通过研究型壳材料、矿化剂对型壳热蠕变性能的影响,研制出一种电熔莫来石加... 详细信息

从控制型壳的显微结构出发,研究如何使玻璃相转变为晶相,在型壳中形成主晶相间以高温稳定的异晶相直接结合的显微结构,从根本上提高型壳的高温抗蠕变性能。本文通过研究型壳材料、矿化剂对型壳热蠕变性能的影响,研制出一种电熔莫来石加矿化剂的硅溶胶型壳,该型壳具有很高的高温抗变形能力,其1 550℃的自重变形度由电熔刚玉加矿化剂型壳的3.75%降为0.03%。经定向叶片生产考核,效果优良。

关键词：定向凝固型壳热蠕变

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包壳管三维力学建模及其变形分析软件开发

科学技术与工程 2022年第29期22卷 12861-12866页

作者：张明厉井钢刘虓瀚卢勇朱亚楠中广核研究院有限公司反应堆工程软件研究所深圳518000

燃料棒包壳通常为锆合金制成的圆筒状结构,在堆内复杂的“高温-高压-辐照”作用下因结构蠕变导致坍塌,从而失去其结构功能危害反应堆运行安全。基于连续介质力学理论,建立三维包壳结构的控制方程,并开发有限元数值计算软件BINE3D。结果... 详细信息

燃料棒包壳通常为锆合金制成的圆筒状结构,在堆内复杂的“高温-高压-辐照”作用下因结构蠕变导致坍塌,从而失去其结构功能危害反应堆运行安全。基于连续介质力学理论,建立三维包壳结构的控制方程,并开发有限元数值计算软件BINE3D。结果表明:该软件计算结果与商业有限元软件ABAQUS结果一致。随着辐照时间的增加,包壳管蠕变变形逐渐增加、蠕变变形速率逐渐降低,最终可能导致包壳坍塌。包壳管的初始椭圆度越大,辐照变形的总椭圆度越大。该软件可为包壳的结构设计、安全分析和寿命评估提供指导。

关键词：包壳管辐照蠕变热蠕变有限元方法

温度—应变率耦合作用下6082-T6铝合金力学性能试验研究

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温度—应变率耦合作用下6082-T6铝合金力学性能试验研究

作者：张琴敏昆明理工大学

学位级别：硕士

6082铝合金是一种Al-Mg-Si合金,具有高强度、容易加工、耐腐蚀性强等优良的性能,在不损失型材挤压性能前提下,其耐腐性和焊接性相比于其他铝合金更加优越。铝合金结构在服役环境中,往往会受到多种因素的单一作用或者共同耦合作用,比如:... 详细信息

6082铝合金是一种Al-Mg-Si合金,具有高强度、容易加工、耐腐蚀性强等优良的性能,在不损失型材挤压性能前提下,其耐腐性和焊接性相比于其他铝合金更加优越。铝合金结构在服役环境中,往往会受到多种因素的单一作用或者共同耦合作用,比如:静载荷、动载荷、高温、冲击和腐蚀等影响。目前,在常规静载荷、动载荷及温度的单一工况下对于6082-T6铝合金的力学行为的研究较多,但是在两者同时耦合工况的力学行为研究较少,并且没有提出相关模型。因此,本文将以温度和应变率为控制条件,对6082-T6铝合金进行拉伸、压缩以及冲击试验,建立传统本构模型,并在传统模型基础上对其进行优化。同时分析该材料的动态再结晶临界条件,建立热蠕变模型和动态再结晶体积分数预测动力学方程,为铝合金的加工工艺提供参考。⑴室温条件下,通过电子万能试验机对6082-T6铝合金开展准静态拉伸和压缩实验。分析表明,该材料在准静态拉伸过程中断口为脆性断裂;通过对实验数据和本构模型应变硬化系数的计算方法进行分析研究;提出基于Matlab平台编译遗传算法(Genetic algorithm,Ga)求解铝合金材料硬化指数的方法,并基于Abaqus平台进行仿真验证。分析结果表明6082-T6铝合金材料具有良好的拉伸强度和延性;遗传算法(Ga)优化算法求解硬化指数相比于比传统方法更稳定;其真实应力-应变曲线和仿真结果均验证了优化后的R-O本构模型的正确性,该模型可用于铝合金材料力学性能的预测。⑵以高应变率和温度为主要影响因素,为了研究在不同温度的不同应变率条件下,材料的力学参数变化情况以及动态本构模型,基于霍普金森仪压杆对6082-T6铝合金开展高温动态压缩试验。结果表明,在动态冲击载荷下材料的弹性模量与应变速率呈负相关,与温度呈负相关。在实验应变率范围内,随着应变率变大,6082-T6铝合金的屈服应力相应变大且材料具有较强的的应变率硬化效应;在高温条件下,而随着温度升高,材料流变应力下降从而造成屈服强度降低,材料力学性能主要受温度软化的影响且材料表现出明显的软化效应。因此,相较于应变率强化效应,温度软化效应对材料的力学性能指标影响作用更显著。同时通过金相显微镜和扫描电镜分析材料冲击失效破坏机制,引入J-C本构模型,并对模型中应变率强化项和温度软化项进行不同修正,考虑绝对升温的影响,得到材料优化后的流变应力-应变本构模型,为材料的碰撞仿真提供相应参数。⑶以低应变率和温度为主要影响因素,通过Gleeble-3500热压缩模拟压缩机对6082-T6铝合金试样进行热压缩蠕变实验,通过扫描电镜研究其蠕变行为。结果表明:变形温度和应变率是影响动态再结晶的重要因素,降低温度和增大应变率都会削弱动态再结晶且DRX临界条件与峰值应力(应变)增大。引入加工硬化率-流变应力曲线,建立了6082铝合金热蠕变的本构方程,并探究蠕变过程中DRX临界条件和峰值应力(应变)与参数Z的关系。基于Avrami方程建立了DRX体积分数预测方程,DRX体积分数具有随应变的增加,呈现先缓慢增加后迅速增加再缓慢增加的特征。在6082铝合金热成型挤压工艺中可依据该体积分数预测方程,通过改变挤压条件及颗粒尺寸来降低DRX,优化材料内部结构。

关键词： 6082-T6 本构模型遗传优化算法 SHPB 数值模拟热蠕变蠕变结晶临界条件动态冲击响应应变速率

PVDF基多孔态锂电池复合隔膜的热稳定性研究

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功能材料 2014年第13期45卷 13098-13101,13107页

作者：王庆生 A.A.POPOVICH 包彦彦 Novikov Pavel A 郑利云 Razumov Nikolay G 杨哲龙 Silin Aleksey O 山东威高东生新能源科技有限公司山东威海264204 圣彼得堡国立技术大学材料学院材料工程系俄罗斯圣彼得堡197183

以丙酮为溶剂,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,纳米SiO2为填料,采用流延法制备聚偏氟乙烯复合隔膜。TG-DSC测试结果表明,该隔膜在420℃急剧热失重,500℃时几乎反应完全。该隔膜在185℃时放热速率达到阈值0.05 K/min。SEM照片显示该隔膜平... 详细信息

以丙酮为溶剂,聚偏氟乙烯(PVDF)为成膜物质,纳米SiO2为填料,采用流延法制备聚偏氟乙烯复合隔膜。TG-DSC测试结果表明,该隔膜在420℃急剧热失重,500℃时几乎反应完全。该隔膜在185℃时放热速率达到阈值0.05 K/min。SEM照片显示该隔膜平均孔径约为2μm,三维结构且孔隙率较高,有利于吸附电解液。由该隔膜制作的60 Ah锂离子电池内阻约为0.85Ω·cm2,制作的40 Ah单电芯55℃,3C放电,电池表面温升5.8℃;制作的14s-60 Ah的电池组循环500次,容量衰减16.2%。

关键词：复合隔膜相分离技术热蠕变热稳定性安全性

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微通道气体流动换热特性数值模拟分析

微通道气体流动换热特性数值模拟分析

作者：张月卓大连理工大学

学位级别：硕士

微米级器械已经成为现代社会的宠儿,无论是医疗,军事,生活还是科学研究中对MEMS的使用已经普及,微细尺度内气体流动和换热过程已经成为当今研究的重点课题,所以深入研究微通道内气体的流动传热特性,将为精细机械的设计与使用提供重要的... 详细信息

微米级器械已经成为现代社会的宠儿,无论是医疗,军事,生活还是科学研究中对MEMS的使用已经普及,微细尺度内气体流动和换热过程已经成为当今研究的重点课题,所以深入研究微通道内气体的流动传热特性,将为精细机械的设计与使用提供重要的理论基础,具备巨大的商业价值以及深远的现实意义。本文针对平行平板间微通道内滑移区气体的流动与换热进行了分析与研究。假设微通道内部流体为可压缩理想气体。建立了二维平行平板微通道物理模型,基于N-S方程结合Maxwell一阶速度滑移以及温度跳跃边界条件,运用Fluent软件,模拟了微通道滑移流区域气体流动换热情况。对于微通道内气体流动特性的分析中,结合速度滑移边界,壁面边界出现非零速度,随着努森数的增加,壁面边界速度值增大,滑移现象显著;压力曲率受可压性的影响,随着压比的增加而增大,但压力曲率在可压性与稀薄性的双重影响下随着努森数的增加而减小。对于微通道内气体换热特性的分析中,结合速度滑移和温度跳跃边界条件,在双侧等壁温加热时由于温度跳跃效应的影响,壁面处气体温度值比壁温低,努塞尔数随着努森数的增加而减小。说明温度跳跃引起的附加热阻削弱了气体与壁面之间的换热效率。考虑热蠕变对气体流动换热的影响,底部定热流加热气体,气体受压力驱动,微通道内气体温度梯度和压力梯度相反,导致热蠕变现象的发生,微通道内气体质量流量增加,温度值减小。努森数越大,稀薄效应越强,壁面切向温度梯度增大,热蠕变对气体换热的影响越大。

关键词：微通道稀薄效应速度滑移温度跳跃热蠕变

热力耦合作用下滨海软土的主次固结特性及力学模型

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热力耦合作用下滨海软土的主次固结特性及力学模型

作者：毛伟赟宁波大学

学位级别：硕士

滨海地区涉热岩土工程在滨海软土场地产生热量,滨海土体升温形成温度场,由此对软土场地及周边环境产生影响。从上世纪60年代开始,经过学者们近六十年的相关研究,土体力学特性的温度效应已有较深入认识。但是,关于滨海软土在热力耦合作... 详细信息

滨海地区涉热岩土工程在滨海软土场地产生热量,滨海土体升温形成温度场,由此对软土场地及周边环境产生影响。从上世纪60年代开始,经过学者们近六十年的相关研究,土体力学特性的温度效应已有较深入认识。但是,关于滨海软土在热力耦合作用下的长期变形机理、滨海软土参数取值、及其固结-蠕变耦合模型等还缺乏细致研究。本文围绕典型滨海软土开展了理论与试验研究,具体如下:(1)通过温控固结仪对宁波典型软土展开实验研究,测试了宁波软土在不同排水条件下的热孔压及热体积变化规律,分析了温度变化对软土主、次固结特性的影响,发现不排水加热条件下热孔压和温度呈正相关,与超固结比呈负相关;排水条件下加热使正常固结土或轻微超固结土产生不可恢复的压缩变形,使重度超固结土产生可恢复的弹性变形;加热会降低土体的屈服强度,对压缩系数和回弹系数的影响较小;结构性软土的蠕变呈非线性特征,次固结系数与压力有关,且随着温度的升高而增大。(2)通过对不排水条件下的热诱致孔压(?)(u/p)/(?)T归一化处理,得到了超固结比OCR和(?)(u/p)/(?)T之间的关系,结合Samarakoon提出的超静孔压预测模型,建立了适用于滨海软土的考虑超固结比影响的热超静孔压经验关系。(3)根据滨海软土热蠕变试验结果,建立了考虑温度及应力水平的次固结系数经验公式,基于已有测试成果验证了公式的合理性。(4)基于土体孔隙比-有效应力-温度-时间之间的泛函关系式,推导了荷载和加热耦合作用下饱和土的主次固结压缩模型;结合已有研究和一定简化,提出热主次固结压缩实用模型;基于该模型分析了滨海软土的固结压缩过程,发现该模型能较好地反映热膨胀,加热对主固结和次固结压缩的影响。(5)基于加热对软土固结蠕变特性的研究成果,提出考虑温度效应的经验公式。结合弹黏塑性理论和热固结理论,推导了考虑温度效应的固结蠕变耦合力学模型。将模型的计算结果与试验实测结果进行对比,发现该模型能较好地反映滨海软土固结蠕变过程中的热弹性、热塑性、热黏性和热胀冷缩属性。本文研究成果可供涉热岩土工程理论分析和参数取值参考。

关键词：软粘土温度效应超静孔隙水压力热固结热蠕变热力学模型

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718合金涡轮盘材料的损伤容限

技术情报（黎明厂） 1994年第2期 34-40页

作者：史文云