[发明专利]高温铅铋环境下的环境损伤系数确定与疲劳寿命设计方法

说明书

本发明涉及高温铅铋环境下的环境损伤系数确定与疲劳寿命设计方法。该方法包括：对构件分别在室温空气环境及不同铅铋环境下进行疲劳试验，获取不同环境下的疲劳试验数据；根据室温空气环境下的疲劳试验数据建立室温空气环境寿命预测模型；根据不同铅铋环境下的疲劳试验数据，确定铅铋环境损伤系数；将铅铋环境损伤系数带入空气环境寿命预测模型，建立考虑铅铋环境影响的寿命预测模型；根据考虑铅铋环境影响的寿命预测模型确定考虑铅铋环境影响的疲劳曲线；所述考虑铅铋环境影响的疲劳曲线用于评估铅铋环境下所述构件的环境损伤。本发明能够实现铅铋环境下构件环境损伤的精准评估。

技术领域

本发明涉及疲劳设计领域，特别是涉及一种高温铅铋环境下的环境损伤系数确定与疲劳寿命设计方法。

背景技术

核能被普遍认为是一种清洁、安全、高效的能源，具有替代石油燃气能源的潜力，在目前的世界能源结构中占有重要地位。由于现有的三代核反应堆存在资源利用率低、放射性废物积累和核安全等问题，第四代以“热堆—快堆—聚变堆”的技术路线的反应堆将成为未来核能发展的主要趋势。在第四代核反应堆中铅铋快冷堆因其具有良好的安全性和中子经济性，受到国内外的普遍重视。

但是，由于铅铋的浸润性和腐蚀性，以及金属材料本身的结构组成，金属长期接触铅铋环境会出现液态金属腐蚀以及液态金属脆化等材料退化现象，这严重制约着铅铋反应堆的发展。而现有的高温疲劳设计曲线由高温空气环境下的疲劳试验获得，未考虑铅铋等复杂环境对构件疲劳寿命的影响，因此建立铅铋环境下构件的疲劳设计方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温铅铋环境下的环境损伤系数确定与疲劳寿命设计方法，以实现铅铋环境下构件环境损伤的精准评估。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

高温铅铋环境下的环境损伤系数确定与疲劳寿命设计方法，包括：

对构件分别在室温空气环境及不同铅铋环境下进行疲劳试验，获取室温空气环境下的疲劳试验数据以及不同铅铋环境下的疲劳试验数据；

根据所述室温空气环境下的疲劳试验数据建立室温空气环境寿命预测模型；

根据所述不同铅铋环境下的疲劳试验数据，确定铅铋环境损伤系数；所述铅铋环境损伤系数包括不同温度下的铅铋环境损伤系数以及确定温度下不同应变速率的铅铋环境损伤系数；

将所述铅铋环境损伤系数带入空气环境寿命预测模型，建立考虑铅铋环境影响的寿命预测模型；

根据所述考虑铅铋环境影响的寿命预测模型确定考虑铅铋环境影响的疲劳曲线；所述考虑铅铋环境影响的疲劳曲线用于评估铅铋环境下所述构件的环境损伤。

可选的，所述室温空气环境下的疲劳试验的应变幅范围为0.2％至2％；

所述不同铅铋环境下的疲劳试验的氧浓度区间分为高氧和低氧，试验温度范围为150℃至450℃，试验应变速率范围为5×10^-6/s至5×10^-3/s。

可选的，所述室温空气环境寿命预测模型中应变与寿命的函数关系为：

其中，ε_t为总应变范围；a为方程系数；N_f为疲劳寿命；b为第一材料常数；c为第二材料常数。

可选的，所述根据所述不同铅铋环境下的疲劳试验数据，确定铅铋环境损伤系数，具体包括：

设定温度外推因子以及应变速率外推因子；

将350℃作为铅铋环境的标定温度，获取室温空气环境下的疲劳寿命、标定温度下铅铋环境的疲劳寿命、不同温度下铅铋环境的疲劳寿命以及标定温度下的铅铋环境损伤系数；