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堆芯筒体内表面半圆形轴向裂纹的疲劳扩展仿真研究

裂纹疲劳扩展，堆芯筒体，半圆形轴向裂纹，瞬态载荷

反应堆压力容器堆芯筒体是发生断裂失效风险较高的区域，运行中堆芯筒体承受随时间变化的压力和温度的热机耦合作用。该瞬态载荷会导致裂纹发展疲劳扩展，从而引起部件的断裂失效。本文结合堆芯筒体内表面含半圆形轴向裂纹，对其在压力和温度耦合作用下裂纹发生疲劳扩展的形貌变化规律进行了研究。研究中：裂纹深度a=10mm为固定值，2c=20mm，依次施加升温和降温瞬态载荷；材料为16MND5其疲劳裂纹扩展速率采用子程序的方式实现；由于Zencrack裂纹块技术在处理裂纹网格中的特点，因此采用Zencrack裂纹块技术对疲劳扩展行为进行了模拟。模拟研究中，实现了材料子程序和Zencrack裂纹块技术应用；从模拟研究的结果可知，半圆形裂纹在瞬态载荷下将会首先发生椭圆化的过程。