机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (12): 173-181.doi: 10.3901/JME.2025.12.173
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吴志懿1, 曹昱澎2, 赵冠楠2, 徐习凯1, 包陈1
WU Zhiyi1, CAO Yupeng2, ZHAO Guannan2, XU Xikai1, BAO Chen1
摘要: 断裂韧性是评估重水堆用Zr-2.5Nb合金压力管安全性的必要力学参数之一。采用小试样开展压力管的断裂韧性研究具有用料少、试验流程简单、试验成本低等优势,特别对于辐照后压力管的断裂韧性评估,小试样相比原管内压爆破试验测得断裂韧性的优势更加突出。使用不同裂纹取向的单边裂纹弯曲(Single edged-notched bending,SEB)和紧凑拉伸(Compact tension,CT)试样开展了国产Zr-2.5Nb合金压力管的室温断裂试验,研究了试样构形和裂纹取向对其断裂韧性的影响规律。结果表明,国产Zr-2.5Nb合金压力管的环向屈服和抗拉强度明显高于轴向性能。轴向裂纹CT试样获得的压力管断裂韧性最大,环向裂纹SEB试样的断裂韧性最低,裂纹取向对SEB试样的断裂韧性影响较小。CT试样的扩展裂纹受曲面结构影响显著,呈现“山”字型特征,而SEB试样的扩展裂纹前沿平直度较好。相比轴向裂纹CT试样,采用环向裂纹SEB试样进行Zr-2.5Nb合金压力管的断裂安全评估将更加保守安全。
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