第５８卷第４期原子能科学技术Vol．５８,No．４２０２４年４月AtomicEnergyScienceandTechnologyApr．２０２４考虑各向异性蠕变的锆包壳鼓胀行为数值模拟方法研究李伟１,李小雨１,段倩妮１,王皓坤１,武俊梅１,刘仕超２(１．西安交通大学复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室,陕西西安７１００４９;２．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,四川成都６１０２１３)摘要:锆(Zr)合金包壳在高温和管内外压差作用下存在鼓胀及爆破失效行为,其中热蠕变是关键影响因素之一.针对α相Zr蠕变存在的各向异性特点,基于Hill准则推导了应力更新算法和一致切线刚度算法,并基于有限元方法加以实现,结合与温度和辐照相关的热Ｇ力学物性、αＧβ相转变模型和爆破失效限值经验模型,获得了Zr包壳的鼓胀行为分析工具.采用厚壁圆管蠕变问题的理论解析解进行了确认,通过与PUZRY系列鼓胀爆裂实验对比进行了验证,结果表明:相较于常规的各向同性蠕变算法,各向异性蠕变算法能够更好地预测α相区间的Zr包壳高温鼓胀;对于α＋β混合相区间,目前常用的加权混合方法计算蠕变速率还存在较大误差;对于加压速率较大的工况,如果仅仅考虑蠕变的影响,则会存在较大误差.关键词:各向异性蠕变;包壳鼓胀;有限元模拟中图分类号:TL３４文献标志码:A文章编号:１０００Ｇ６９３１(２０２４)０４Ｇ０８７８Ｇ０９收稿日期:２０２３Ｇ０６Ｇ１４;修回日期:２０２３Ｇ０８Ｇ０５基金项目:四川省自然科学基金青年科学基金(２０２２NSFSC１１９９)doi:１０．７５３８/yzk．２０２３．youxian．０４２３NumericalMethodStudyforZircaloyCladBallooningBehaviorSimulationConsideringAnisotropicCreepLIWei１,LIXiaoyu１,DUANQianni１,WANGHaokun１,WUJunmei１,LIUShichao２(１．StateKeyLaboratoryforStrengthandVibrationofMechanicalStructures,Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an７１００４９,China;２．ScienceandTechnologyonReactorSystemDesignTechnologyLaboratory,NuclearPowerInstituteofChina,Chengdu６１０２１３,China)Abstract:AsthedischargeburnupofnuclearfuelisincreasinginlightＧwaterreactor(LWR)nuclearpowerplantforbettereconomicperformance,safetyＧrelatedissuesofhighＧburnupfuelisdrawingmuchattentioninthenuclearenergycommunity．IthasbeenwidelyreportedthatduringalossＧofＧcoolantaccident(LOCA),highlyirradiatedfuelpelletispronetof...
