Модель нестационарной ползучести стали ферритно-мартенситного класса в рамках метода модифицированной θ-проекции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты разработки модели для прогнозирования поведения стали ферритно-мартенситного класса на всех этапах ползучести. В качестве решения предложен модифицированный метод θ-проекции. Основные преимущества метода включают возможность моделирования кривых ползучести на всех стадиях процесса в широком диапазоне температур и напряжений (что сокращает необходимость проведения длительных испытаний), возможность валидации расчетов через определение времени до разрушения и возможность прогнозировать стационарную скорость ползучести. Несмотря на эффективность предложенного подхода, отмечены некоторые ограничения, в частности в точности моделирования. Более высокая точность может быть достигнута дополнительными расчетами с использованием модели типа “механическое уравнение состояния” Работнова.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Колотовкина

Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени А.А. Бочвара

Автор, ответственный за переписку.
Email: AVKolotovkina@bochvar.ru
Россия, ул. Рогова, 5а, Москва, 123098

В. Г. Зборовский

Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН, Троицкое обособленное подразделение; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: AVKolotovkina@bochvar.ru
Россия, ул. Физическая, 11, Троицк, Москва, 108840; пл. Акад. Курчатова, 1, Москва, 123182

М. В. Леонтьева-Смирнова

Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени А.А. Бочвара

Email: AVKolotovkina@bochvar.ru
Россия, ул. Рогова, 5а, Москва, 123098

Список литературы

  1. ASME Boiler & Pressure Vessel Code, Section III – Rules for Construction of Nuclear Facility Components – Section II – Part D Properties (Customary). ASME 2019 Edition.
  2. Сапунов В.Т. Прогнозирование ползучести и длительной прочности жаропрочных сталей и сплавов ЯЭУ. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. 136 с.
  3. Riedel H. Fracture at High Temperature. Berlin: Springer, 1987. 418 p.
  4. Булыгин И.И., Голубовский Е.Р., Трунин И.И. Прогнозирование характеристик ползучести сплавов для ГТД // Проблемы прочности. 1978. № 6. С. 19–21.
  5. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. М.: Наука, 1966. 753 с.
  6. Качанов Л.М. Теория ползучести М.: ФИЗМАТЛИТ, 1960. 455 с.
  7. Evans R., Parker J., Wilshire B. Recent advances in creep and fracture of engineering materials and structures. B. Wilshire and D.R.J. Owen. Pineridge Press, 1982. 135.
  8. Evans R. Statistical scatter and variability of creep property estimates in θ projection method // Mater. Sci. Technol. 1989. V. 5. P. 699–707.
  9. ГОСТ 10145–81. Металлы. Метод испытания на длительную прочность.
  10. Jeyaraj A., Vijayanand V.D., Ganesan V. Grain size effect on creep properties of 304HCu SS and modelling of creep curves using modified theta projection approach // Trans. Ind.National Academy of Engineering. 2021. V. 10.
  11. Peng Yu, Weimin Ma. A modified theta projection model for creep behavior of RPV steel 16MND5 // J. Mater. Sci. Techn. 2020. V. 47. P. 231–242.
  12. Evans M. Sensitivity of the theta projection technique to the functional form of the theta interpolation/extrapolation function // J. Mater. Sci. 2002. V. 37. P. 2871–2884.
  13. Деммель Дж. Вычислительная линейная алгебра. М.: МИР, 2001. 430 с.
  14. Perez J. An alternative method of calibration and prediction for the theta-projection model // ETD Collection for University of Texas. 2019. V. 69.
  15. Srinivasan V., Vanajal J., Choudhary B. Modeling of creep deformation behaviour of RAFM steel // Trans. Ind. Institute of Metals. 2016. V. 69. P. 567–571.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальные кривые ползучести из экспериментальной базы и соответствующие им аппроксимированные кривые, рассчитанные по (1).

Скачать (482KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимости итоговых фактических значений коэффициентов θi(i = 1–4) от напряжения σ и температуры Т, а также их аппроксимационные функциональные зависимости: а – коэффициент θ1; б – коэффициент θ2; в – коэффициент θ3; г – коэффициент θ4.

Скачать (299KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимости стационарной скорости ползучести ε̇ stat от напряжения σ и температуры Т, а также аппроксимационная функциональная зависимость.

Скачать (102KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Зависимости времени ползучести до разрушения τR от напряжения σ и температуры Т полученных скоростей ползучести ε̇ stat.

Скачать (88KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Диаграмма рассеяния экспериментальных и расчетных значений времени ползучести до разрушения τR .

Скачать (87KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Экспериментальные и смоделированные кривые ползучести при одинаковых значениях напряжений σ и температур T: a – 40 МПа, 943 К; б − 100 МПа, 943 К; в − 50 МПа, 923 К; г − 100 МПа, 923 К; д − 75 МПа, 923 К; е – 14(13) МПа, 1073 К; ж − 400 МПа, 773 К; з − 440 МПа, 773 К.

Скачать (551KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Смоделированные и наиболее близкие в части комбинации напряжения σ и температуры T экспериментальные кривые ползучести.

Скачать (273KB)
Метаданные