【技术实现步骤摘要】
本专利涉及断裂力学，具体涉及一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法。
技术介绍
1、核能系统一回路承压设备和管道是防止放射性冷却剂泄漏的重要屏障，因此在设计分析中，核能工程师对设备完整性评价是十分谨慎的。按照核能规范要求，设备完整性评价一般包含应力强度分析、疲劳分析、棘轮分析和断裂失效风险分析等，其中开展断裂失效风险分析的一个主要原因是压水堆反应堆压力容器在整个服役寿期内承受高剂量的中子辐照，会造成反应堆压力容器材料延展性能降低，导致不可控断裂失效风险大幅提高，放射性冷却剂泄漏的概率也大幅增加。设计中要求：设备发生不可控断裂失效需要保持在一个极低概率水平，如此才能确保放射性冷却剂泄漏的概率保持在一个极低概率且可接受水平。因此在设计分析中，工程师需要结合堆型总体指标特征，完成反应堆压力容器断裂失效风险分析工作。
2、已经知道，设备开展断裂失效风险分析中，材料断裂韧性是一个极为重要的参量，是一个与裂纹发生启裂紧密关联的参量，同时裂纹发生启裂与裂纹局部变形紧密相关，而约束因子可用于描述裂纹尖端局部变形。目前核能规范中断裂韧性是由分析区域温度t(单位℃)和分析区域材料韧脆转变温度rtndt(单位℃)之间的差值t-rtndt(单位℃)描述的计算公式。然而一些研究工作已经表明，结构中浅裂纹抵抗断裂失效风险能力高于结构中深裂纹抵抗断裂失效风险能力，其内在原因是，结构中浅裂纹发生启裂与结构中深裂纹发生启裂时，所需要的外部施加能量不同，浅裂纹发生启裂需要的外部施加能量高于深裂纹发生启裂所需要的外部施加能量，进一步的机理研究指出，结构中浅
3、从上述阐述可知，结构中裂纹发生启裂，会造成裂纹局部变形，而约束因子可用于描述裂纹局部变形。一个在服役温度运行的结构，若结构中裂纹发生启裂，此时运行环境造成的裂纹局部变形程度与约束因子直接相关，目前并没有建立描述结构中裂纹启裂的裂纹局部变形程度指标计算方法即约束因子计算方法，因此需要建立一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，服务于核能系统一回路承压设备断裂失效风险分析，确保核能设备设计安全。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：通过分析结构中不同尺寸裂纹的启裂行为和裂纹局部变形行为，采用约束因子描述裂纹局部变形行为，从而建立了一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法。基于所建立的计算方法，可以服务于核能系统一回路承压设备断裂失效风险分析，更好服务于核能设备分析设计。
2、本专利技术的技术方案如下：一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，包括以下步骤：
3、s10：通过实验获得材料韧脆转变温度rtndt；
4、s20：通过实验获得不同温度t下，该材料结构中不同尺寸裂纹发生启裂的断裂韧性值kjq随着裂纹尺寸a与结构壁厚w比值a/w变化的分散数据；
5、s30：采用线性拟合公式(1)对s20中不同温度t下数据进行分析，获得不同温度t下的斜率k、截距c，并记录对应的不同温度t、cmax值，不同的截距c值中最大的即为cmax；
6、kjq＝k*a/w+c (1)
7、其中kjq单位为mpa·m0.5，推荐a/w范围为0.10≤a/w≤0.80。
8、s40：结合s30中的截距c和对应的不同温度t、s10中材料韧脆转变温度rtndt，采用下述公式(2)对数据进行适应性拟合分析，获得参数λ；
9、
10、s50：结合s40中获得的参数λ，更新截距c，计算获得更新截距c，即cupdate；
11、
12、s60：结合s30中斜率k和a/w比值、s50中cupdate，采用公式(4)获得不同裂纹尺寸下理想化断裂韧性kjq-idealize值；
13、kjq-idealize＝k*a/w+cupdate (4)
14、s70：通过公式(5)得到相应温度t下的基准断裂韧性kjq-base，再通过公式(6)得到相应温度t和相应裂纹尺寸a对应的约束因子f；
15、kjq-base ＝ kjq-idealize(a max /w) (5)
16、f＝ kjq-idealize(a/w)/ kjq-base (6)
17、其中f单位为mpa·m0.5/mpa·m0.5，kjq-idealize(a/w)表示kjq-idealize是a/w的函数，kjq-idealize(a max/w)表示kjq-idealize计算中a/w取amax/w。
18、所述rtndt单位为℃、温度t单位℃，a/w单位为mm/mm、kjq单位为mpa·m0.5、kjq-idealize单位为mpa·m0.5、f单位为mpa·m0.5/mpa·m0.5。
19、所述s10中，-40℃≤rtndt≤0℃。
20、所述s10中，rtndt选取-25℃。
21、所述s20中，不同温度t的取值范围为-85℃≤t≤35℃。
22、所述s30中，a/w范围为0.10≤a/w≤0.80。
23、所述s40中，λ＝96.53。
24、所述s50中，cupdate的取值为290.13至1220.00。
25、所述s60中，a/w范围为0.10≤a/w≤0.80。
26、所述s60中，kjq-idealize取值为276.2至1117.1。
27、所述s70中，若t-rtndt≤-40℃，则约束因子f取1.00。
28、本专利技术的显著效果在于：通过所提供的计算方法可在已知不同温度t下结构中不同尺寸裂纹发生启裂的断裂韧性值kjq随着裂纹尺寸a与结构壁厚w比值a/w变化的分散数据、材料韧脆转变温度rtndt的情况下，建立描述结构中裂纹启裂的裂纹局部变形程度指标计算方法即约束因子计算方法，能更好的服务于核能系统一回路承压设备断裂失效风险分析。
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1.一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述RTNDT单位为℃、温度T单位℃，a/W单位为mm/mm、KJQ单位为MPa·m0.5、KJQ-idealize单位为MPa·m0.5、F单位为MPa·m0.5/MPa·m0.5。
3.根据权利要求1所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述S10中，-40℃≤RTNDT≤0℃。
4.根据权利要求3所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：RTNDT＝-25℃。
5.根据权利要求4所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述S20中，不同温度T的取值范围为-85℃≤T≤35℃。
6.根据权利要求4所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述S30中，a/W范围为0.10≤a/W≤0.80。
7.根据权利要求4所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述S40中，λ＝96.53。
...【技术特征摘要】
1.一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述rtndt单位为℃、温度t单位℃，a/w单位为mm/mm、kjq单位为mpa·m0.5、kjq-idealize单位为mpa·m0.5、f单位为mpa·m0.5/mpa·m0.5。
3.根据权利要求1所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述s10中，-40℃≤rtndt≤0℃。
4.根据权利要求3所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：rtndt＝-25℃。
5.根据权利要求4所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法，其特征在于：所述s20中，不同温度t的取值范围为-85℃≤t≤35℃。
6.根据权利要求4所述的一种结构中裂纹启裂的约束因子计算方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：石凯凯，艾红雷，崔怀明，白晓明，张丽屏，谢海，熊夫睿，曹锐，杨敏，李一磊，李政，唐鹏，唐子恒，米雪，朱笔达，郑连纲，刘贞谷，郑斌，何曼如，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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