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采用弹塑性有限元软件的子模型技术,研究了核电压力容器高温水环境中冷加工程度对316L不锈钢应力腐蚀裂纹尖端应力应变状态和断裂参量的影响,并结合316L不锈钢在不同冷加工程度下屈服强度、杨氏模量、硬化指数和偏移系数的变化规律,对比冷加工程度对微观裂纹尖端应力腐蚀开裂速率的影响,发现冷加工程度不同,材料的力学参数不同,进而影响应力腐蚀裂纹尖端Mises应力、等效塑性应变、拉伸应力、拉伸应变的分布状态和裂尖J积分变化规律。结果表明:不同冷加工程度引起316L不锈钢材料力学性能的变化会改变应力腐蚀裂纹裂尖应力应变状态和断裂参量的分布规律,当应力强度因子一定时,随着冷加工程度的增大,应力腐蚀裂尖Mises应力增大,而裂尖的等效塑性应变减小,同时应力腐蚀裂尖的拉伸应力随着冷加工程度的增大而增大,而拉伸应变随着冷加工程度的增大而减小,裂尖J积分随着冷加工程度的增大而增大,冷加工程度的增加在一定范围内加剧了高温高压水环境中316L不锈钢应力腐蚀开裂速率。
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第
38
卷 第
3
期
2018
年
05
月
西
安 科 技 大 学 学 报
JOURNAL OF XI’AN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
Vol. 38 No. 3
May. 2018
DOI: 10. 13800 /j. cnki. xakjdxxb. 2018. 0320
文
章编号
: 1672 - 9315( 2018)
03 - 0484 - 06
收
稿日期
: 2017 - 10 - 18
责任编辑
:
高 佳
基金项目
:
国家自然科学基金
( 51475362)
;
陕西省教育厅科研计划资助项目
( 16JK1493)
第
一作者
:
杨宏亮
( 1981 - )
,
男
,
陕
西岐山人
,
工程师
,
博士研究生
,E-mail: hl_ yang@ 163. com
通信作者
:
薛 河
( 1961 - )
,
男
,
江
苏扬州人
,
教授
,
博导
,E-mail: xue_he@ hotmail. com
冷
加工对
316L
不锈钢裂尖力学特性的影响
杨
宏亮
1
,
薛 河
2
,
倪
陈强
2
( 1.
西
安科技大学 工程训练中心
,
陕西 西安
710054; 2.
西安科技大学 机械工程学院
,
陕西 西安
710054)
摘 要
:
采用弹塑性有限元软件
的子模型技术
,
研究了核电压力容器高温水环境中冷加工程度
对
316L
不锈钢应力腐蚀裂纹尖端应力应变状态和断裂参量的影响
,
并结合
316L
不锈钢在不同
冷加工程度下屈服强度
、
杨氏模量
、
硬化指数和偏移系数的变化规律
,
对比冷加工程度对微观裂
纹尖端应力腐蚀开裂速率的影响
,
发现冷加工程度不同
,
材料的力学参数不同
,
进而影响应力腐
蚀裂纹尖端
Mises
应力
、
等效塑性应变
、
拉伸应力
、
拉伸应变的分布状态和裂尖
J
积分变化规律
。
结果表明
:
不同冷加工程度引起
316L
不锈钢材料力学性能的变化会改变应力腐蚀裂纹裂尖应
力应变状态和断裂参量的分布规律
,
当应力强度因子一定时
,
随着冷加工程度的增大
,
应力腐蚀
裂尖
Mises
应力增大
,
而裂尖的等效塑性应变减小
,
同时应力腐蚀裂尖的拉伸应力随着冷加工程
度的增大而增大
,
而拉伸应变随着冷加工程度的增大而减小
,
裂尖
J
积分随着冷加工程度的增
大而增大
,
冷加工程度的增加在一定范围内加剧了高温高压水环境中
316L
不锈钢应力腐蚀开
裂速率
。
关键词
:
机械工程
;
应力腐蚀裂纹
;
有限元模拟
;
力学特性
;
冷加工
; 316L
不锈钢
中图分类号
: TG 174. 3
文献标志码
: A
Effect of cold working on mechanical properties at
crack tip of 316L stainless steel
YANG Hong-liang
1
,XUE He
2
,NI Chen-qiang
2
( 1. Center of Engineering Training,Xi’an University of Science and Technology,Xi’an 710054,China;
2. College of Mechanical and Engineering,Xi’an University of Science and Technology,Xi’an 710054,China)
Abstract: The effect of cold working degree on stress and strain state and fracture parameters at stress
corrosion cracking tip of 316L stainless steel in high temperature water environment of the nuclear pres-
sure vessel was studied by sub-model technology of elastic plastic finite element method. It combined
with the change rule of yield strength,Young’s modulus,hardening exponent and yield offset of 316L
stainless steel under different cold working degree,and compared the influence of cold working degree
on stress corrosion cracking rate at micro crack tip. It is pointed that the degree of cold working is dif-
ferent,and the mechanical parameters of the material are different,which will further affect the Mises
stress,equivalent plastic strain,tensile stress,tensile strain distribution and the J integral rule of crack
tip. The results indicate that the change of mechanical properties of 316L stainless steel caused by dif-
ferent cold working degree can change the distribution rule of stress and strain state and fracture pa-
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