导读 建立的预测高温环境下材料中蠕变裂纹扩展行为的数学模型与实际数据之间的微小差异促使Warwick Payten博士重新评估该方法并修改了该模型。

建立的预测高温环境下材料中蠕变裂纹扩展行为的数学模型与实际数据之间的微小差异促使Warwick Payten博士重新评估该方法并修改了该模型。在《工程断裂力学》上发表的研究中，Payten分享了一种修改后的模型，以预测蠕变增长率，该模型已在多种材料中得到了验证。

资深核燃料循环研究人员佩滕说：“能够更准确地预测实际部件中的裂纹扩展非常有用，因为它使您可以自信地延长正在运行的工厂以及常规，太阳能和核电站的寿命。”

佩滕补充说：“工程师和我们中从事断裂力学工作的人几十年来一直意识到，尼宾·史密斯和韦伯斯特(NSW)在1980年代开发的当前方程过于保守。”

NSW方程是从Hutchinson Rice和Rosengren(HRR)在1960年代完成的原始数学工作中得出的。

在所有工程规范中都使用的用于确定平面应变裂纹扩展的NSW方程式中，您将平面应力裂纹扩展乘以30或50的多轴系数。这样可以得出较高的失效估计值，或者缩短其使用寿命。成分。

佩滕说：“当您在方程式中使用30或50的系数时，它可能会产生一个结果，表明您必须在三年内淘汰该零件，而实际上它更可能会持续30年。”

“尽管Nikbin提出了另一种方法，该方法使用的因子在3到8之间，但是它很难使用，并且取决于您如何解释临界角。

“由于模型和实际预期寿命之间存在差异，我决定采用一种新方法。我有一个主意，因为我们使用的一切都是基于延展性。我没有考虑延展性，而是考察了能量。我回到了最初的HRR方程，以便基于与裂纹扩展相关的奇异场中的能量进行评估。”

使用来自HRR论文的原始对数表和Lemaitre损伤模型，Payten能够计算每个奇异场的能量。

“当我完成所有这些操作后，该系数下降到2.9，我将其舍入为三。这表明我们乘以的系数将是3，而不是30或50，这是一个显着的差异。

“如果你想保守一点的话，可以去六点。但是现在我们知道现在不是30点了。”

在对新模型进行测试和验证后，包括碳，钢，不锈钢，铬镍铁合金和超级合金在内的各种不同材料，用于建造当前和未来动力堆的材料，佩顿说，他相信该模型几乎可以普遍使用。

Payten建议更改通用裂纹扩展方程式和FEA代码，以提供对组件寿命的更实际的预测。

“这对于合循环电厂，太阳能电站和现在正在循环的常规电厂尤为重要，因此，由于对裂纹增长率的预测不准确，因此不必太早退休。”

新方程式已添加到RemLife的“快速增长”组件中，RemLife是由Payten开发并由ALS Global分发的创新软件。该工具可计算电站组件在运行周期中遭受的损坏，并可用于预测电厂可以安全运行多长时间。