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lbb裂纹稳定性分析方法研究

原子能科学技术 2013年第11期47卷 2108-2113页

作者：乔红威刘志伟李琦李锡华中国核动力研究设计院四川成都610041

破前漏(lbb)分析是一种先进的管道分析评价技术,其关键技术是裂纹的稳定性分析,决定着lbb技术的可用性。本文从核级管道的失效模式出发研究了lbb分析的裂纹稳定性分析问题,并探讨了修正J积分撕裂模量汇交方法(J-T方法)、修正极限载荷分... 详细信息

破前漏(lbb)分析是一种先进的管道分析评价技术,其关键技术是裂纹的稳定性分析,决定着lbb技术的可用性。本文从核级管道的失效模式出发研究了lbb分析的裂纹稳定性分析问题,并探讨了修正J积分撕裂模量汇交方法(J-T方法)、修正极限载荷分析法以及两倍弹性斜率法的优缺点和适用范围,最后通过工程算例对不同分析方法进行检验,其结论可为我国核电站管道的lbb设计提供参考。

关键词： lbb分析裂纹稳定性分析失效模式

核电管道lbb计算程序开发及拘束相关的lbb分析

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核电管道LBB计算程序开发及拘束相关的LBB分析

作者：陈宇烁华东理工大学

学位级别：硕士

核电管道的lbb设计和评定过程复杂,为提高计算精度和效率,需要采用先进的计算方法,并实现程序软件的计算。本文基于增强的参考应力法(ERS法)和J积分稳定性评定图法开发了自主的核电管道lbb分析计算程序,并通过核电管道三维有限元分析计... 详细信息

核电管道的lbb设计和评定过程复杂,为提高计算精度和效率,需要采用先进的计算方法,并实现程序软件的计算。本文基于增强的参考应力法(ERS法)和J积分稳定性评定图法开发了自主的核电管道lbb分析计算程序,并通过核电管道三维有限元分析计算和文献上的相关实验结果验证了程序的准确性。基于程序计算和三维有限元分析,研究了管道裂纹的裂尖拘束对lbb分析结果的影响,并构建了环向裂纹管道拘束相关的lbb曲线。通过试样和管道裂尖拘束参数的有限元对比分析,研究了试样的J-R阻力曲线对管道的可移植性。论文得到的主要研究结果如下：(1)基于目前国际上公认和改进的断裂参数计算方法,开发了核电管道lbb计算程序,该程序可用于含环向穿透裂纹管道的J积分计算,裂纹张开位移(COD)、裂纹张开面积(COA)和泄漏率计算,并可以进行lbb裂纹扩展稳定性分析。程序的计算结果和有限元及文献实验结果的一致性较好,表明本文开发的程序具有较高的计算精度。(2)通过三维有限元计算,得到了含环向穿透裂纹直管载荷无关的裂尖拘束参数τ*及其分布,给出了管道裂尖拘束参数τ*的经验计算公式。计算结果表明,随着管道平均半径Rm、径厚比Rm/t和裂纹长度的增大,拘束参数τ*增大。对于受弯曲载荷作用的直管,内压对拘束参数τ*的影响非常小。(3)在lbb分析中,当管道裂纹长度较短时,由高拘束标准试样的J-R阻力曲线计算获得的临界裂纹长度和lbb分析结果过于保守。为提高lbb分析评定的精度,需要纳入裂尖拘束的影响。基于拘束参数τ*和A508钢的拘束相关的J-R阻力曲线,构建了拘束相关的lbb曲线。(4)对于Rm5的管道,基于试样和管道拘束参数τ*及裂尖应力场的对比分析表明,浅裂纹SEN(B)试样和深裂纹SEN(T)试样的裂尖拘束与大部分管道裂纹的拘束比较匹配,用这些试样的J-R阻力曲线进行lbb分析,均可以得到具有一定保守度的评定结果。

关键词： lbb分析计算程序拘束核电管道有限元

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lbb分析中的J积分撕裂模量汇交方法研究

LBB分析中的J积分撕裂模量汇交方法研究

作者：乔红威刘志伟李琦张勇李锡华

本文在有限元分析软件ABAQuS的基础上研究了lbb分析的J积分撕裂模量汇交方法(J-T法)。由于常用的J-T方法忽略了J积分加载曲线的非线性问题,只能以近似的方式求解失稳J积分,因此本文采用多项式函数拟合的方式来逼近真实的J-T曲线,达到了... 详细信息

本文在有限元分析软件ABAQuS的基础上研究了lbb分析的J积分撕裂模量汇交方法(J-T法)。由于常用的J-T方法忽略了J积分加载曲线的非线性问题,只能以近似的方式求解失稳J积分,因此本文采用多项式函数拟合的方式来逼近真实的J-T曲线,达到了提高分析精度的目的。本文在裂纹J积分的计算过程中利用了ABAQUS有限元分析软件。因而其适用范围更为广泛,适合于复杂结构的lbb分析。

关键词： lbb分析 J-T方法 ABAQUS

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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核反应堆管道和压力容器的lbb分析

力学进展 1998年第2期28卷 198-217页

作者：冯西桥何树延董铎清华大学核能技术设计研究院

管道和压力容器的破前漏（ＬＢＢ）分析是在近二十年里发展起来的保证核反应堆结构安全性和可靠性的一种重要分析方法．本文综述了ＬＢＢ分析的国内外研究和应用现状，介绍了一些典型的ＬＢＢ分析方法以及ＬＢＢ分析过程中遇到的一些主... 详细信息

管道和压力容器的破前漏（ＬＢＢ）分析是在近二十年里发展起来的保证核反应堆结构安全性和可靠性的一种重要分析方法．本文综述了ＬＢＢ分析的国内外研究和应用现状，介绍了一些典型的ＬＢＢ分析方法以及ＬＢＢ分析过程中遇到的一些主要问题，尤其是与断裂力学相关的问题，包括韧性裂纹扩展的稳定性分析、裂纹张开面积和泄漏率的计算等．ＬＢＢ问题的研究对于我国核能工业的发展具有重要的意义．

关键词：管道压力容器 lbb分析核反应堆可靠性断裂

含环向穿透裂纹管道lbb裂纹扩展稳定性计算程序开发

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原子能科学技术 2015年第4期49卷 654-659页

作者：陈宇砾王国珍轩福贞涂善东华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237

在管道lbb设计和评定中,J积分和裂纹扩展稳定性的计算过程复杂,为提高计算精度和效率,需采用改进的计算方法,并实现程序软件的计算。本文基于增强参考应力法(ERS法)的J积分计算和J积分稳定性评定图法,开发lbb裂纹扩展稳定性计算程序,此... 详细信息

在管道lbb设计和评定中,J积分和裂纹扩展稳定性的计算过程复杂,为提高计算精度和效率,需采用改进的计算方法,并实现程序软件的计算。本文基于增强参考应力法(ERS法)的J积分计算和J积分稳定性评定图法,开发lbb裂纹扩展稳定性计算程序,此程序可计算含环向穿透裂纹管道的lbb失稳载荷和临界裂纹长度。所开发的程序实现了单纯拉伸载荷、弯曲载荷及拉弯复合非比例加载下的裂纹扩展稳定性计算,并提供了两种材料真应力-真应变关系参数的输入计算方法,拓宽了现有计算方法的局限性。通过有限元计算结果和文献中管线试验结果与程序计算结果的对比分析,验证了计算程序的准确性。

关键词： lbb分析计算程序裂纹扩展有限元管道

压力容器及管道lbb评估技术中的裂纹扩展稳定性分析方法

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工程力学 1999年第4期16卷 16-23页

作者：董亚民冯峰清华大学工程力学系北京100084

本文简要地回顾了破前漏（lbb）评估技术中裂纹扩展稳定性分析方法在国内外的研究和应用现状，指出了当前在lbb弹塑性断裂分析中的某些不足；作者在少量的有限元全塑性J积分数值解的基础上，构造和提供了完整的环向贯穿裂纹在复合加载... 详细信息

本文简要地回顾了破前漏（lbb）评估技术中裂纹扩展稳定性分析方法在国内外的研究和应用现状，指出了当前在lbb弹塑性断裂分析中的某些不足；作者在少量的有限元全塑性J积分数值解的基础上，构造和提供了完整的环向贯穿裂纹在复合加载下的全塑性J积分数值解；提出了复合加载下裂纹扩展稳定性分析技术；同时，对典型结构材料，建立了能反映结构的不同破坏机制且便于工程应用的G-因子表；上述研究成果将对lbb评估技术在工程中的实际应用起到重要作用。

关键词：压力容器管道 lbb分析 J积分失稳裂纹扩展

压力容器及管道lbb稳定性分析的工程估算方法

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工程力学 2000年第1期17卷 13-19页

作者：董亚民冯峰黄克智清华大学工程力学系北京100084

本文依据文献［１］所建立的管道环向裂纹在简单加载下的撕裂失稳与塑性失稳应力的近似关系式，构造了复合加载下撕裂失稳与塑性失稳应力的工程近似关系表达式：并针对４种材料、４０种裂纹构形工况，进行了失稳评定计算：经与文献［２... 详细信息

本文依据文献［１］所建立的管道环向裂纹在简单加载下的撕裂失稳与塑性失稳应力的近似关系式，构造了复合加载下撕裂失稳与塑性失稳应力的工程近似关系表达式：并针对４种材料、４０种裂纹构形工况，进行了失稳评定计算：经与文献［２］提出的精细分析方法所得的结果对比，一般偏离不超过４％，满足了工程评定要求，鉴于ＬＢＢ稳定性分析的工程估算方法易于被非专业人员掌握和接受，并能省时省力，预计将能对ＬＢＢ评估技术的发展起重要的作用。

关键词： lbb分析压力容器管道稳定性工程估算

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矩形狭缝流道临界流研究

西安交通大学学报 2020年第5期54卷 26-31页

作者：黄波张波涛孙运达龚圣捷上海交通大学核科学与工程学院上海200240

针对核电厂破前漏(lbb)分析中冷却剂通过管道贯穿裂纹的泄漏率问题,采用流道尺寸为80mm(长)×10mm(宽)×0.6mm(间隙)的矩形狭缝实验件开展临界流实验,研究不同上游压力和温度对临界流量的影响,上游压力范围为4~12MPa,过冷度范围为10~12... 详细信息

针对核电厂破前漏(lbb)分析中冷却剂通过管道贯穿裂纹的泄漏率问题,采用流道尺寸为80mm(长)×10mm(宽)×0.6mm(间隙)的矩形狭缝实验件开展临界流实验,研究不同上游压力和温度对临界流量的影响,上游压力范围为4~12MPa,过冷度范围为10~125℃。针对实验中发现的热力学不平衡现象,通过加入Richter的闪蒸过热度预测公式来改进Henry-Fauske临界流模型的计算。结果表明:临界流量随上游压力和过冷度的增大而增大;上游过冷度较小的工况下,热力学不平衡现象比较明显,闪蒸起始位置会随着上游流体过冷度的减小向上游方向移动,对临界流量影响较大;改进的Henry-Fauske模型可以预测不同上游条件下的闪蒸起始位置,从而很好地估计临界流量大小,计算值与实验数据误差在±10%以内。

关键词： lbb分析临界流热力学不平衡 Henry-Fauske模型

核电安全端结构几何和异种金属头局部力学性能对lbb行为的影响

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核电安全端结构几何和异种金属头局部力学性能对LBB行为的影响

作者：杜丽岩华东理工大学

学位级别：硕士

核电一回路承压容器接管安全端异种金属焊接接头是一种特殊的焊接结构,属于核安全重点关注部位。由于其接头材料性能不均匀、几何结构复杂、同时承受包括弯矩、内压和地震等复杂载荷,容易发生失效。由于核电安全端及主管道材料的韧性很... 详细信息

核电一回路承压容器接管安全端异种金属焊接接头是一种特殊的焊接结构,属于核安全重点关注部位。由于其接头材料性能不均匀、几何结构复杂、同时承受包括弯矩、内压和地震等复杂载荷,容易发生失效。由于核电安全端及主管道材料的韧性很高,且工作在较高温度下,因此其失效形式往往是先出现泄漏而后断裂(Leak Before Break,简称lbb)。目前国内外关于管嘴几何结构和局部材料性能失配对lbb关键参数及分析结果的影响还缺乏系统的理解和研究。本文以第三代核电AP1000核压力容器接管安全端异种金属焊接接头为研究对象,建立三维有限元模型,分析安全端几何、接头局部力学和断裂性能、外加载荷及裂纹尺寸等对lbb分析评定的影响。研究得到的主要结果如下：(1)对于安全端接头区最薄弱的A508/Alloy52M界面裂纹,构建了lbb曲线和lbb评价图。接管安全端结构几何简化为等直径等厚度的直管,导致裂纹尖端断裂驱动力参数J积分增大,临界裂纹长度减小,使lbb评价结果的保守性增大。(2)由于热影响区相对于整个接管安全端结构的尺寸很小,因此热影响区局部力学性能失配对J动力曲线影响较小。在相同载荷下,考虑热影响区局部拉伸力学性能后的lbb评定结果相对于简化材料的评定结果要保守一些。(3)由于热影响区和材料界面区的局部断裂阻力远低于母材,因而按标准建议采用母材的断裂阻力曲线评价热影响区和材料界面区裂纹的lbb行为将得到非保守的评定结果,且随着载荷增大,非保守程度增大。因此,对于接头热影响区和材料界面区的裂纹进行lbb分析,应采用实际的J-R阻力曲线。(4)对于同一外加弯矩载荷,随周向穿透裂纹长度的增加,裂纹张开形状依次由菱形、对称椭圆形、非对称椭圆形向半椭圆形变化。穿透裂纹张开位移随载荷的增大主要由远离管嘴侧强度较低材料的轴向位移的增大所引起。

关键词： lbb分析核电安全端异种金属接头局部力学性能断裂阻力有限元裂纹