DOI: https://doi.org/10.20998/2078-9130.2019.2.190267

Пошкоджуваність та руйнування циліндричних твелів ядерних реакторів

D. V. Breslavsky, A. V. Senko

Анотація


Статья содержит описание метода и алгоритмов расчета двумерных задач ползучести, сопровождающейся накоплением скрытой поврежденности, и разрушения, процесс которого обусловлен зарождением и распространением макроскопического дефекта. Основой метода решения задачи является комбинация метода конечных элементов и метода прогноза-коррекции третьего порядка для интегрирования по времени. В расчетах применяются конечноэлементный комплекс FEM Creep и компьютерная программа FEM Creepdamagefracture, реализующая процесс изменения сеток и граничных условий задачи согласованно с течением процесса разрушения. Рассмотрена модель твэла ядерного реактора атомных электростанций, включающая топливо и оболочку, выполнено моделирование накопления поврежденности и дальнейшего разрушения. Численными расчетами установлено время окончания скрытого и полного разрушения, для различных моментов определена форма дефекта.

Ключові слова


повзучість; пошкоджуваність; руйнування; рівняння стану; ядерний реактор; твел; метод скінченних елементів

Повний текст:

PDF

Посилання


Nekljudov I.M. Sostojanie i problemy materialov atomnyh reaktorov Ukrainy. Voprosy atomnoj nauki i tehniki. Series: Physics of Radiation Damage and Radiation Materials Science (81). 2002. P. 3-10.

Ma B.M. Materialy jadernyh jenergeticheskih ustanovok. Moscow: Energoatomizdat, 1987. 408 p.

Brucklacher D., Dienst W. Creep behavior of ceramic nuclear fuels under neutron irradiation. Journal of nuclear materials. 1972. № 42. P. 285-296.

Lee Van Duyn Evaluation of the mechanical behavior of a metal–matrix dispersion fuel for plutonium burning. Ph.D Theses, Georgia Institute of Technology November 2003. 135 p.

Lihachev Ju.I., Pupko V.Ja., Popov V.V. Metody rascheta na prochnost' teplovydeljajushhihj elementov jadernyh reaktorov. Moscow: Energoatomizdat, 1982. 88 p.

Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Wood D.D. The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics. Butterworth-Heinemann. 2014.

Chaboche J.L. A review of some plasticity and viscoplasticity constitutive equations. International Journal of Plasticity. 2008. Vol. 24. P. 1642–1693.

Lemaitre J., Chaboche J.L. Mechanics of solid materials. Cambridge: University press, 1994. 556 p.

Penny R.K., Marriott D.L. Design for creep. London: Chapmann and Hall, 1995. 430 p.

Webster G.A., Nikbin K.M. History of Loading Effects on Creep Crack Growth in 1/2% Cr, 1/2% Mo, 1/4 % V Steel. Creep in Structures. 3rd Symposium. Leicester, UK, September 8-12, 1980. P. 576-591.

Hayhurst D.R., Horrison C.J., Brown P.R. Creep Crack Growth. Creep in Structures. 3rd Symposium. Leicester, UK, September 8-12, 1980. P. 564-575.

Breslavsky D., Kozlyuk A., Tatarinova A. Numerical simulation of two-dimensional problems of creep crack growth with material damage consideration. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Applied mechanics. 2018. Vol. 7 (92). P. 27-33.

Breslavsky D.V., KorytkoYu.M., Tatarinova O.A. Proektuvannya ta rozrobka skinchennoelementnogo programnogo zabezpechennya. Kharkiv: NTU "KhPI", 2017. 232 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Неклюдов И.М. Состояние и проблемы материалов атомных реакторов Украины. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (81). 2002. С. 3-10.

2. Ма Б.М. Материалы ядерных энергетических установок. Москва: Энергоатомиздат, 1987. 408 с.

3. Brucklacher D., Dienst W. Creep behavior of ceramic nuclear fuels under neutron irradiation. Journal of nuclear materials. 1972. № 42. P. 285-296.

4. Lee Van Duyn Evaluation of the mechanical behavior of a metal–matrix dispersion fuel for plutonium burning. Ph.D Theses, Georgia Institute of Technology November 2003. 135 p.

5. Лихачев Ю.И., Пупко В.Я., Попов В.В. Методы расчета на прочность тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Москва: Энергоатомиздат, 1982. 88 с.

6. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Wood D.D. The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics. Butterworth-Heinemann. 2014.

7. Chaboche J.L. A review of some plasticity and viscoplasticity constitutive equations. International Journal of Plasticity. 2008. Vol. 24. P. 1642-1693.

8. Lemaitre J., Chaboche J.-L. Mechanics of solid materials. Cambridge: University press, 1994. 556 p.

9. Penny R.K., Marriott D.L. Design for creep. London: Chapmann and Hall, 1995. 430 p.

10. Webster G.A., Nikbin K.M. History of Loading Effects on Creep Crack Growth in 1/2% Cr, 1/2% Mo, 1/4% V Steel. Creep in Structures», 3rd Symposium, Leicester, UK, September 8-12. 1980. P. 576-591.

11. Hayhurst D.R., Horrison C.J., Brown P.R. Creep Crack Growth. Creep in Structures», 3rd Symposium, Leicester, UK, September 8-12. 1980. P. 564-575.

12. Breslavsky D., Kozlyuk A., Tatarinova O. Numerical simulation of two-dimensional problems of creep crack growth with material damage consideration. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Applied mechanics. 2018. Vol. 7 (92). P.27-33.

13. Бреславський Д.В., Коритко Ю.М., Татарінова О.А. Проектування та розробка скінченноелементного програмного забезпечення. Харків: Підручник НТУ «ХПИ», 2017. 232 с.