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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-力学物性、α-β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。
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单位中国核动力研究设计院; 西安交通大学
