Визначення впливу радіаційного розпухання на повзучість та пошкоджуваність елементів з ортотропними властивостями матеріалу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.272317Ключові слова:
повзучість, радіаційне розпухання, моделювання, ортотропний матеріал, тензор пошкоджуваності, титановий сплавАнотація
Статтю присвячено викладенню методу чисельного моделювання деформування та накопичення прихованої пошкоджуваності у конструктивних елементах, що знаходяться у нерівномірному тепловому полі та піддані впливу радіаційного опромінювання. Розглядаються матеріали, що виявляють ортотропію (трансверсальну ізотропію) довготривалих властивостей. Задачу сформульовано як початково-крайову. Для розв’язання крайової задачі використовуються метод скінченних елементів, початково-різницевий метод інтегрування за часом. Для моделювання анізотропії процесу накопичення прихованої пошкоджуваності використано тензор пошкоджуваності. Опис розвитку деформацій радіаційного розпухання проведено з використанням рівняння для обмеженого температурного інтервалу та конкретного значення флюєнсу. Розглянуто результати чисельного моделювання повзучості та пошкоджуваності у розтягнутих пластинах з коловими надрізами, які знаходяться у нерівномірному температурному полі. Матеріал пластин ‒ титановий сплав ВТ1-0. Встановлено, що вплив радіаційного опромінювання істотно, до 6‒7 %, збільшує рівень деформацій у пластині. Радіаційне опромінювання істотно, практично в 4 рази, скорочує час до завершення прихованого руйнування пластин. Виявлено, що ортотропія властивостей радіаційного розпухання призводить до пререрозподілу областей з істотними деформаціями та набутими пошкодженнями. Встановлено, що вплив радіаційного розпухання також якісно змінює характер розподілення максимальної пошкоджуваності в пластині, яка розповсюджується на досить велику область. Такі результати обумовлено додатковим впливом деформацій радіаційного розпухання на швидкість загальної незворотної деформації та перерозподіл напружень
Посилання
- Lemaître, J. (Ed.) (2001). Handbook of materials behavior models. Academic Press. Available at: https://www.sciencedirect.com/book/9780124433410/handbook-of-materials-behavior-models
- Breslavskyi, D. V. (2020). Deformuvannia ta dovhotryvala mitsnist konstruktyvnykh elementiv yadernykh reaktoriv. Kharkiv: Drukarnia Madryd, 249.
- Nordlund, K. (2019). Historical review of computer simulation of radiation effects in materials. Journal of Nuclear Materials, 520, 273–295. doi: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.04.028
- Olander, D. R. (1976). Fundamental aspects of nuclear reactor fuel elements. United States. doi: https://doi.org/10.2172/7343826
- Peterson, D. (1982). Swelling in Neutron Irradiated Titanium Alloys. Effects of Radiation on Materials, 260. doi: https://doi.org/10.1520/stp34350s
- Mansur, L. K. (2008). Survey of Radiation Effects in Titanium Alloys. USA: Materials Science and Technology Division Oak Ridge National Laboratory. Available at: https://info.ornl.gov/sites/publications/files/Pub12339.pdf
- Tabie, V. M., Li, C., Saifu, W., Li, J., Xu, X. (2020). Mechanical properties of near alpha titanium alloys for high-temperature applications - a review. Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 92 (4), 521–540. doi: https://doi.org/10.1108/aeat-04-2019-0086
- Leguey, T., Baluc, N., Schäublin, R., Victoria, M. (2005). Temperature dependence of irradiation effects in pure titanium. Philosophical Magazine, 85 (4-7), 689–695. doi: https://doi.org/10.1080/14786430412331319992
- Jin, P., Shen, T.-L., Li, J., Yang, Y.-S., Liu, C., Cui, M.-H. (2023). Changes in the microstructure and mechanical properties of Ti–6Al–4V alloys induced by Fe ion irradiation at a high He generation rate. Vacuum, 207, 111639. doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2022.111639
- Lemaitre, J., Chaboche, J.-L. (1990). Mechanics of Solid Materials. Cambridge University Press. doi: https://doi.org/10.1017/cbo9781139167970
- Altenbach, H. (2022). Creep and Damage of Materials at Elevated Temperatures. CISM International Centre for Mechanical Sciences, 1–62. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-04354-3_1
- Zienkiewicz, O. C., Taylor, R. L., Fox, D. (2014). The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics. Butterworth-Heinemann. doi: https://doi.org/10.1016/c2009-0-26332-x
- Konkin, V. N., Morachkovskii, O. K. (1987). Creep and long-term strength of light alloys with anisotropic properties. Strength of Materials, 19 (5), 626–631. doi: https://doi.org/10.1007/bf01524293
- Breslavskii, D. V., Metelev, V. A., Morachkovskii, O. K. (2015). Anisotropic Creep and Damage in Structural Elements Under Cyclic Loading*. Strength of Materials, 47 (2), 235–241. doi: https://doi.org/10.1007/s11223-015-9653-z
- Breslavs’kyi, D. V., Metel’yov, V. O., Morachkovs’kyi, O. K., Tatarinova, O. A. (2019). Short-Term Creep of St3 Steel Under Low-Frequency Cyclic Loading. Strength of Materials, 51 (5), 753–760. doi: https://doi.org/10.1007/s11223-019-00124-2
- Breslavsky, D., Chuprynin, A., Morachkovsky, O., Tatarinova, O., Pro, W. (2019). Deformation and damage of nuclear power station fuel elements under cyclic loading. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 54 (5-6), 348–359. doi: https://doi.org/10.1177/0309324719874923
- Altenbach, H., Breslavsky, D., Mietielov, V., Tatarinova, O. (2019). Short Term Transversally Isotropic Creep of Plates Under Static and Periodic Loading. Advanced Structured Materials, 181–211. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-23869-8_9
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Dmytro Breslavsky, Volodymyr Mietielov, Oksana Tatarinova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
