方秀荣
,
薛河
,
马颖化
,
汪卫兵
,
杨富强
材料科学与工程学报
小裂纹条件下的环境致裂是准确预测核电关键构件在役寿命和确定检修周期的重要技术环节,但是目前对小裂纹下的环境致裂扩展少有研究.本文以核电关键材料304作为研究对象,利用断裂力学弹塑性有限元分析研究稳态下小裂纹裂尖的力学特性,研究结果表明,线弹性条件下裂纹长度对裂尖应力应变场影响不大,但是在弹塑性条件下,裂纹长度小于约1mm之后,裂纹长度减小时J积分和CTOD都明显增大,甚至远大于长裂纹条件下的参考值,此时再使用J积分和CTOD来描述裂尖强度会有很大偏差.研究工作对后续研究及工程应用有一定的参考价值.
关键词:
304不锈钢
,
小裂纹
,
环境致裂
薛河
,
赵丹
,
彭群家
,
唐伟
,
方秀荣
,
龚晓燕
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.05.004
为了解材料塑性对高温水环境下核电关键结构材料应力腐蚀裂纹扩展的影响,利用大型非线性有限元软件,对镍基合金中由氧化膜和基体金属构成的应力腐蚀裂纹尖端应力应变场进行了分析,得出了材料屈服应力对应力腐蚀裂纹尖端应力应变场的影响规律.结果表明:在同样的外载条件下,随着材料屈服应力的增大,裂尖基体金属的应力增大而塑性应变减小;而氧化膜区的应力和塑性应变却同时减小.
关键词:
镍基合金
,
应力腐蚀裂纹
,
屈服应力
,
氧化膜
,
应力应变
,
有限元
杨富强
,
薛河
,
赵凌燕
,
方秀荣
稀有金属材料与工程
在高温水环境中,应力会提高镍基合金裂纹尖端的阳极溶解速率并加速裂纹扩展.采用弹塑性有限元方法,对高温水环境中镍基合金裂纹尖端应力和电化学腐蚀的关系进行研究.分析了应力强度因子对模拟高温水环境中600合金1T-CT试样裂纹尖端表面电化学腐蚀电位的影响,并讨论了弹性变形和塑性变形对裂纹尖端电化学腐蚀电位变化的影响.
关键词:
应力强度因子
,
电化学腐蚀电位
,
裂纹尖端
,
有限元
,
高温水
薛河
,
薛晓峰
,
唐伟
,
赵凌燕
,
龚晓燕
稀有金属材料与工程
裂纹尖端氧化膜形成与破裂是核电站压力容器高温水环境中镍基合金材料应力腐蚀开裂(SCC)的主要过程之一.由于应力腐蚀裂纹尖端形貌和扩展方式的特殊性,本研究利用ABAQUS有限元软件的子模型技术,在微观尺度下对由裂尖氧化膜和基体金属共同构成的应力腐蚀裂尖应力应变场进行了分析.结果表明,SCC裂尖氧化膜前端沟形裂纹的存在,会造成氧化膜中应力和应变的很大变化,且随着沟形裂纹的长度增加,这种变化越加明显:另一方面,与氧化膜中应力相比,塑性应变对裂尖形貌变化更加敏感,从一个侧面说明,裂尖塑性应变是研究SCC裂尖氧化膜形成与破裂比较理想的力学参量.
关键词:
应力腐蚀开裂(SCC)
,
裂纹尖端
,
沟形裂纹
,
裂尖氧化膜
,
应力应变
薛河
,
李永强
稀有金属材料与工程
核电站-回路压力容器、管道及蒸汽发生器等设备和结构中广泛采用镍基合金和奥氏体不锈钢,而这些材料的环境致裂(EAC)却是核电结构的主要安全隐患之一.研究表明,核电高温高压水环境中镍基合金的EAC是裂尖氧化膜破裂和再生成的一个过程.为了深入了解镍基合金EAC裂纹扩展过程中裂尖的力学状况,从理论和数值模拟两方面分析研究了EAC裂尖氧化膜和基体金属区域的应力分布规律,为提高定量预测高温高压水环境中镍基合金EAC扩展速率精度奠定基础.
关键词:
镍基合金
,
环境致裂
,
氧化膜
,
沟形裂纹
,
有限元法
杨富强
,
薛河
,
赵凌燕
,
方秀荣
稀有金属
力学与化学相互作用引起的力学化学效应会加速核电站中镍基合金的应力腐蚀开裂行为.焊接接头材料力学性能的不均匀性,将间接影响材料的力学化学效应.采用标准紧凑拉伸试样和有限元方法,研究得到了高温水环境中600合金屈服强度和硬化指数对裂纹尖端表面力学化学效应的影响,分析了弹性和塑性变形对裂纹尖端力学化学效应的作用.结果表明,600合金裂尖表面的力学化学效应受到屈服强度变化的影响,但硬化指数对裂尖表面力学化学效应的影响不明显.
关键词:
力学化学效应
,
屈服强度
,
硬化指数
,
裂尖
,
有限元
方秀荣
,
薛河
,
杨富强
稀有金属材料与工程
裂纹长度是影响裂纹尖端力学特性及裂纹扩展速率的重要因素,但现有环境致裂研究中的裂纹类型主要为长裂纹而忽略了小裂纹a本工作采用有限元数值计算的方法,研究高温水环境下具有单边裂纹的镍基合金试样环境致裂过程中小裂纹裂尖力学特征.结果表明小裂纹裂尖具有比长裂纹更高的应力和应变,并使小裂纹具有更高的裂纹扩展趋势.研究中给出了计算小裂纹裂尖塑性区尺寸的修正方法,J积分计算的Irwin修正方法适用于长裂纹,但计算小裂纹条件下的J积分时会产生误差.提出在缺乏成熟理论指导下应采用弹塑性有限元数值计算的方法获取准确的小裂纹裂尖J积分.基于小裂纹与长裂纹裂尖力学特征的明显不同,建议在分析核电结构材料环境致裂时,将裂纹扩展分为小裂纹扩展及长裂纹扩展阶段分别研究.
关键词:
环境致裂
,
小裂纹
,
应力
,
应变
,
J积分
