【EDF開源CAE】Code_Aster在雙金屬焊接基準(zhǔn)數(shù)值模擬的應(yīng)用

【EDF開源CAE】Code_Aster在雙金屬焊接基準(zhǔn)數(shù)值模擬的應(yīng)用的圖1

Code_Aster是法國電力集團(tuán)(EDF)研發(fā)的一款開源有限元仿真軟件,適用于固體力學(xué)、熱學(xué)和聲學(xué)等物理現(xiàn)象,具體細(xì)分為靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、土-結(jié)構(gòu)相互作用、流固耦合、傳熱學(xué)等方面的仿真分析,具備廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。Code_Aster通過核工業(yè)認(rèn)證,滿足法國核安全局和英國核監(jiān)管部門要求,在各工業(yè)領(lǐng)域尤其是能源電力領(lǐng)域有大量的工程和研發(fā)應(yīng)用案例。

01

研究背景

在英國,大約20%的電力是由改進(jìn)型氣冷堆提供。截止至2014年大部分反應(yīng)堆的運(yùn)行時(shí)間已接近其設(shè)計(jì)壽命30年。為了提高其效益,需要對(duì)反應(yīng)堆的狀況進(jìn)行評(píng)估、分析、檢修,在保證其安全性的情況下,將其使用壽命延長(zhǎng)至2024年。
在檢查中發(fā)現(xiàn),反應(yīng)堆使用的Heysham 蒸汽發(fā)生器脊柱中存在結(jié)構(gòu)缺陷。然而由于設(shè)計(jì)原因,無法對(duì)蒸汽發(fā)生器進(jìn)行更換。如果反應(yīng)堆因此停堆的話,運(yùn)營公司將會(huì)遭受重大損失。 

【EDF開源CAE】Code_Aster在雙金屬焊接基準(zhǔn)數(shù)值模擬的應(yīng)用的圖2 

為研究不停堆直接進(jìn)行維修加固的可能性,需要對(duì)運(yùn)行狀態(tài)下(600℃)的蒸汽發(fā)生器脊柱維修進(jìn)數(shù)值建模和模擬。

02

案例展示

本案例建立了一個(gè)在焊接后的脊柱模型,評(píng)估其在四點(diǎn)彎曲的情況下,能量釋放率G、彈性和彈塑性材料性質(zhì)、殘余應(yīng)力對(duì)能量釋放率的影響。模擬的結(jié)果將由不同計(jì)算軟件和J積分進(jìn)行基準(zhǔn)。


預(yù)知如何設(shè)置參數(shù)請(qǐng)掃文末二維碼關(guān)注"遠(yuǎn)算云學(xué)院”

預(yù)知計(jì)算結(jié)果請(qǐng)掃文末二維碼關(guān)注"遠(yuǎn)算云學(xué)院”


04

結(jié)語

計(jì)算的能量釋放率G由假定應(yīng)變能密度導(dǎo)出,同樣由應(yīng)變能也可以計(jì)算應(yīng)力情況。由于模型的假設(shè)限制計(jì)算結(jié)果有一定局限性:

1)計(jì)算結(jié)果實(shí)際上不能描述不可逆的塑性變形,僅適用于超彈性和非線性彈性行為。結(jié)果不包含任何局部卸載的卸載過程,也不包括任何局部應(yīng)力的重構(gòu)。
2)假設(shè)應(yīng)力的加載路徑保持radial以保證主應(yīng)力的比例不隨時(shí)間變化。全局單調(diào)的加載,顯然不足以保證模型在非均勻應(yīng)力場(chǎng)下的表現(xiàn)。
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