[发明专利]一种类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数获取方法及装置

说明书

本发明公开了一种类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数获取方法及装置，该方法包括：采用奇异单元网格划分法划分类裂纹尖端的网格，并构建类裂纹尖端应力有限元模型；采用所述类裂纹尖端应力有限元模型计算距类裂纹尖端特征距离的应力；在瞬态载荷和外载荷条件下，采用编译器软件，通过主循环瞬态极值组合和子循环瞬态峰谷值应力幅配对的方式计算疲劳损伤系数。本发明实现了类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数的计算，且计算准确度较高；根据计算得到的疲劳损伤系数，对类裂纹不连续区的疲劳损伤进行评定。本发明填补了类裂纹不连续区疲劳损伤系数计算的技术手段空白，可用于利用商用软件对核一级设备类裂纹不连续区的工程疲劳校核中。

技术领域

本发明涉及反应堆结构力学领域，具体涉及一种类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数获取方法及装置。

背景技术

反应堆结构是否发生疲劳破坏是影响核电厂寿命的关键因素，如何完整准确地进行疲劳寿命评估一直是工程结构强度校核的难点与热点，在反应堆设备完整性分析中具有突出的地位。反应堆结构大量存在的类似于贯穿件缝隙的楔形不连续区，常呈楔形结构，与断裂裂纹类似，被称为“类裂纹”，由于该局部区域存在明显的应力集中，另外焊接质量和热影响也会导致材料本身的疲劳强度有所降低，相比连续区结构更易导致疲劳破坏，因此如何准确合理地对类裂纹不连续区进行疲劳寿命评估以保证设备的安全运行显得愈发重要。

疲劳寿命评估主要分为疲劳形成阶段和疲劳裂纹扩展阶段的寿命评估，采用疲劳损伤加疲劳扩展寿命的全寿命疲劳方法较为复杂，且含有不确定性，工程上主要采用Miner线性累积损伤理论进行疲劳形成阶段的寿命评估。但由于Miner理论并不始终适用于所有结构的分析需求，往往需根据实际结构在Miner理论基础上发展改进修正线性应力损伤理论模型。在Miner理论基础上结合修正系数的方法，美国ASME规范第三卷NB篇与RCC-M规范中对压力容器的疲劳损伤评价已形成一套通用疲劳评价方法。

工程中对于类裂纹不连续区结构仍采用通用的疲劳评价方法进行疲劳损伤校核，由于结构类裂纹不连续区域比一般不连续区存在更为严重的应力集中，在数值计算过程中很难准确模拟该区域的应力，虽然通用疲劳评价方法提出了用疲劳减弱系数的修正方法来处理不连续区峰值应力模拟不准确的问题，但工程中疲劳减弱因子的取值受多方面因素影响，需进行数值方法和实验测定，不确定性很强，因此通用疲劳评价方法对于类裂纹不连续区结构的疲劳分析势必存在一定的局限性，很难合理模拟这类结构的疲劳损伤。目前尚未形成可工程应用的类裂纹疲劳评价分析方法，因此，本发明对类裂纹不连续结构的疲劳损伤评估研究具有重要的工程意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中的通用的疲劳评价方法并不适应类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数计算，计算准确度不高，很难合理模拟这类结构的疲劳损伤。本发明目的在于提供一种类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数获取方法及装置，实现了类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数的完整计算流程，且计算准确度较高；填补了类裂纹不连续区疲劳损伤系数计算的技术手段空白，可用于利用商用软件对核一级设备类裂纹不连续区的工程疲劳校核中。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数获取方法，该方法包括：

采用奇异单元网格划分法划分类裂纹尖端的网格，并构建类裂纹尖端应力有限元模型；采用所述类裂纹尖端应力有限元模型计算距类裂纹尖端特征距离的应力；

在瞬态载荷和外载荷条件下，采用编译器软件，通过主循环瞬态极值组合和子循环瞬态峰谷值应力幅配对的方式计算疲劳损伤系数。

本发明实现了类裂纹不连续区结构的疲劳损伤系数的计算，且计算准确度较高；根据计算得到的疲劳损伤系数，对类裂纹不连续区的疲劳损伤进行评定。本发明填补了类裂纹不连续区疲劳损伤系数计算的技术手段空白，可用于利用商用软件对核一级设备类裂纹不连续区的工程疲劳校核中。