【EDF开源CAE】Code_Aster在双金属焊接基准数值模拟的应用

2021年5月11日 浏览：1674 评论：1 收藏：2
【EDF开源CAE】Code_Aster在双金属焊接基准数值模拟的应用的图1

Code_Aster是法国电力集团（EDF）研发的一款开源有限元仿真软件，适用于固体力学、热学和声学等物理现象，具体细分为静力学、动力学、土-结构相互作用、流固耦合、传热学等方面的仿真分析，具备广阔的应用场景。Code_Aster通过核工业认证，满足法国核安全局和英国核监管部门要求，在各工业领域尤其是能源电力领域有大量的工程和研发应用案例。

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研究背景

在英国，大约20%的电力是由改进型气冷堆提供。截止至2014年大部分反应堆的运行时间已接近其设计寿命30年。为了提高其效益，需要对反应堆的状况进行评估、分析、检修，在保证其安全性的情况下，将其使用寿命延长至2024年。
在检查中发现，反应堆使用的Heysham 蒸汽发生器脊柱中存在结构缺陷。然而由于设计原因，无法对蒸汽发生器进行更换。如果反应堆因此停堆的话，运营公司将会遭受重大损失。 

【EDF开源CAE】Code_Aster在双金属焊接基准数值模拟的应用的图2 

为研究不停堆直接进行维修加固的可能性，需要对运行状态下（600℃）的蒸汽发生器脊柱维修进数值建模和模拟。

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案例展示

本案例建立了一个在焊接后的脊柱模型，评估其在四点弯曲的情况下，能量释放率G、弹性和弹塑性材料性质、残余应力对能量释放率的影响。模拟的结果将由不同计算软件和J积分进行基准。


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04

结语

计算的能量释放率G由假定应变能密度导出，同样由应变能也可以计算应力情况。由于模型的假设限制计算结果有一定局限性：

1）计算结果实际上不能描述不可逆的塑性变形，仅适用于超弹性和非线性弹性行为。结果不包含任何局部卸载的卸载过程，也不包括任何局部应力的重构。
2）假设应力的加载路径保持radial以保证主应力的比例不随时间变化。全局单调的加载，显然不足以保证模型在非均匀应力场下的表现。
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