热力耦合作用下阀门高温结构蠕变疲劳损伤研究

作者：王磊,谈建平,于新海,等. 日期：2023-07-18/span> 浏览：446 查看PDF文档

摘要:在运行过程中,高温阀门同时经历高温高压、长时稳定载荷和短时交变载荷的作用,蠕变损伤和疲劳损伤同时存在,但目前针对高温阀门多工况蠕变损伤、疲劳损伤和蠕变疲劳耦合的研究还较少。为此,建立了钠快冷堆调节阀阀体有限元模型,对蠕变、疲劳以及蠕变疲劳损伤进行了计算与安全性评估。首先,采用ANSYS有限元分析软件,结合多工况稳态以及瞬态热力耦合的方法,对高温核电阀门的阀体进行了数值模拟计算;然后,使用蠕变本构方程对高温阀门阀体进行了蠕变分析;最后,以ASME规范的线性累积损伤理论为判据,对高温调节阀阀体进行了蠕变、疲劳以及蠕变疲劳交互损伤安全性评定。研究结果表明:在13种瞬态工况以及4种稳态工况产生的热力耦合作用下,阀体出口处均产生了较高的应力,经分析得出扭矩是造成阀体出口处应力高的主要因素;通过数值计算得出了循环变载荷造成阀体产生的疲劳损伤为0.0018,而长时间处于高温环境中的蠕变损伤为0.1,由此得出了高温阀门受到蠕变破坏的可能性高于疲劳破坏;该研究结果可为第四代高温核电阀门的分析与设计提供理论基础和技术方案。

关键词:高温阀门;调节阀阀体;安全性评估;蠕变损伤;疲劳损伤;蠕变疲劳交互效应

中图分类号:TH137.52;TM623文献标识码:A文章编号:1001-4551(2023)05-0633-11

本文引用格式:

王磊,谈建平,于新海,等.热力耦合作用下阀门高温结构蠕变疲劳损伤研究［J］.机电工程,2023,40(5):633-643.

WANG Lei, TAN Jian-ping, YU Xin-hai, et al. Creep fatigue damage of high-temperature structure of valve under thermal-mechanical interaction［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2023,40(5):633-643.