[發(fā)明專利]一種壓水堆一回路部件應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率及置信區(qū)間計(jì)算方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210884073.6
• 申請(qǐng)日: 2022-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN115331755A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程杰;孔德巖;劉旭;王建軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G16C60/00
• 分類號(hào): G16C60/00;G06F30/20;G06F111/08;G06F119/02;G06F119/14
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本發(fā)明提供一種壓水堆一回路部件應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率及置信區(qū)間計(jì)算方法，可以定量地對(duì)壓水堆一回路設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率進(jìn)行預(yù)測(cè)，為設(shè)備的維護(hù)提供參考，應(yīng)用前景廣泛；同時(shí)該方法過(guò)程簡(jiǎn)單，具有較高的計(jì)算效率，適用于工程應(yīng)用，有利于提高壓水堆核電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓水堆結(jié)構(gòu)可靠性分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓水堆一回路部件應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率及置信區(qū)間計(jì)算方法。

背景技術(shù)

應(yīng)力腐蝕開裂，是指部件在承受拉應(yīng)力的情況下，金屬在腐蝕介質(zhì)中可能引起的一種破壞模式。應(yīng)力腐蝕開裂導(dǎo)致材料的斷裂稱為應(yīng)力腐蝕斷裂。金屬的應(yīng)力腐蝕是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，金屬結(jié)構(gòu)中的腐蝕裂紋一旦形成則難以控制，設(shè)備的安全運(yùn)行得不到保障，嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)的完整性和工作性能，因此是金屬失效評(píng)估方面的重要內(nèi)容。應(yīng)力腐蝕斷裂失效是金屬材料的一種重要失效模式，應(yīng)力腐蝕斷裂失效的概率分析也是進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要組成部分。

壓水堆一回路的設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫高壓的冷卻劑環(huán)境中，有造成應(yīng)力腐蝕斷裂失效的可能性，嚴(yán)重威脅核電廠的安全性。目前核電廠出于安全考慮，設(shè)置冗余的安全設(shè)施應(yīng)對(duì)應(yīng)力腐蝕斷裂失效造成的影響，降低了核電廠的經(jīng)濟(jì)性。建立一種壓水堆一回路部件應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率及置信區(qū)間計(jì)算方法，對(duì)設(shè)備進(jìn)行應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率計(jì)算，進(jìn)而在設(shè)備失效前將其更換以提高核電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性，顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種壓水堆一回路部件應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率及置信區(qū)間計(jì)算方法。該方法能夠定量地對(duì)壓水堆一回路設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行應(yīng)力腐蝕斷裂失效概率進(jìn)行預(yù)測(cè)。從而為壓水堆核電廠一回路設(shè)備的維護(hù)提供參考，有利于提高壓水堆核電廠的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括以下步驟：

步驟1，設(shè)置樣本點(diǎn)個(gè)數(shù)，考慮到壓水堆一回路部件材料屬性等參數(shù)具有不確定性，需要通過(guò)隨機(jī)抽樣方法計(jì)算失效概率，只有在一定數(shù)量樣本點(diǎn)的情況下才能使結(jié)果真實(shí)可信；

步驟2，根據(jù)計(jì)算部件的實(shí)際情況，確定壓水堆一回路部件所承受的應(yīng)力、溫度和部件結(jié)構(gòu)材料的屈服強(qiáng)度、斷裂韌度、厚度、裂紋初始尺寸、裂紋橫縱比等參數(shù)；

步驟3，在步驟2的基礎(chǔ)上，將上述參數(shù)分為服從一定分布規(guī)律的不確定性參數(shù)和為定值的確定性參數(shù)，對(duì)于不確定參數(shù)，根據(jù)其分布規(guī)律隨機(jī)抽取；

步驟4，聯(lián)立應(yīng)力強(qiáng)度因子K_I計(jì)算公式和裂紋擴(kuò)展速率經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，并將步驟3中得到的參數(shù)代入可得到裂紋深度與裂紋擴(kuò)展速率的微分方程，通過(guò)數(shù)值方法求解，可以得到裂紋深度與時(shí)間的關(guān)系；

步驟5，在步驟4的基礎(chǔ)上，將不同時(shí)刻下的裂紋深度代入應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算公式，得到應(yīng)力強(qiáng)度因子和時(shí)間的關(guān)系；

步驟6，在步驟5的基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)力腐蝕斷裂失效的準(zhǔn)則和材料斷裂韌度的分布規(guī)律，計(jì)算出不同時(shí)刻下的斷裂失效概率；

步驟7，抽取一組輸入?yún)?shù)，完成一次計(jì)算為一個(gè)樣本，判斷樣本個(gè)數(shù)是否達(dá)到預(yù)先設(shè)置的個(gè)數(shù)，若未達(dá)到，則返回步驟2；

步驟8，觀察失效概率均值是否趨于穩(wěn)定，若未趨于穩(wěn)定，則樣本個(gè)數(shù)不足并返回步驟1，增加樣本點(diǎn)個(gè)數(shù)；

步驟9，將每一個(gè)時(shí)刻下的失效概率繪制為失效概率頻率直方圖，觀察每一個(gè)時(shí)刻下失效概率的分布形式；

步驟10，在步驟9的基礎(chǔ)上，將每一個(gè)時(shí)刻下的失效概率通過(guò)數(shù)學(xué)方法變換，使變形后的失效概率頻率分布直方圖為正態(tài)分布形式；

步驟11，在步驟10的基礎(chǔ)上，計(jì)算變形后失效概率的置信區(qū)間；

步驟12，在步驟11的基礎(chǔ)上，將變形后失效概率置信區(qū)間通過(guò)數(shù)學(xué)方法轉(zhuǎn)換為未變形時(shí)的失效概率置信區(qū)間。