CN114861245B - 一种包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法、系统及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法、系统及终端设备，涉及核反应堆燃料元件检测技术领域，该方法包括获取包壳结构的初步几何参数，根据初步几何参数构建该包壳结构的初步几何模型，其中，包壳结构的初步几何参数是指基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效时所测得的几何参数；对包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟，获得包壳结构的剩余材料参数；基于剩余材料参数建立有效几何模型；对有效几何模型进行三维有限元分析，获得应力分析结果。以上实施方式不仅能够模拟包壳结构的实际PCI过程，而且能够表征包壳结构在应力开裂和腐蚀开裂两种因素耦合作用下的行为，从而提高该行为下结果分析的准确性。

Description

一种包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法、系统及终端设备

技术领域

本发明涉及核反应堆燃料元件检测技术领域，具体而言，涉及一种包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法、系统及终端设备。

背景技术

压水堆运行过程中，燃料元件经一定燃耗后，燃料芯块和包壳之间会发生相互作用(PCI)，这种相互作用可能导致包壳的破损，进而导致燃料元件的失效，其失效的机理一般认为是应力开裂和腐蚀开裂的耦合作用。具体地，PCI过程一般是用于反应堆功率的提升导致燃料芯块受热膨胀，并与包壳接触，包壳上产生周向应力，同时温度的提高使裂变产物(主要是碘)释放增加，裂变产物会对包壳内表面有化学腐蚀的作用。

由上述内容可知，准确预测PCI过程中包壳的失效行为是燃料元件技术领域中最为重要的问题之一。在现有技术中，部分技术对于PCI过程模拟时仅考虑了应力开裂的模拟，并没有考虑腐蚀开裂的影响；还有部分技术即使进行了腐蚀开裂的模拟，但对于模拟后的结果分析并未考虑腐蚀开裂带来的影响，导致分析的结果不够准确，指导意义不足。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种该包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法、系统及终端设备，不仅能够模拟包壳结构的实际PCI过程，而且能够表征包壳结构在应力开裂和腐蚀开裂两种因素耦合作用下的行为，从而提高该行为下结果分析的准确性。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法，其特征在于，方法包括以下步骤：获取包壳结构的初步几何参数，根据初步几何参数构建该包壳结构的初步几何模型，其中，包壳结构的初步几何参数是指基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效时所测得的几何参数；对包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟，获得包壳结构的剩余材料参数；基于剩余材料参数建立有效几何模型；对有效几何模型进行三维有限元分析，获得应力分析结果。

在可选地实施方式中，对包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟的步骤包括：在芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程中构建碘环境，获取碘环境作用下直至包壳结构失效时，包壳结构的有效几何参数；基于初步几何参数与有效几何参数的比值关系，获得弱化比；对包壳结构的几何参数中，基于弱化比对材料属性参数进行弱化。

在可选地实施方式中，构建碘环境的步骤包括：在包壳结构内表面通入碘蒸汽以构建碘环境，其中，碘蒸汽分压不高于3000Pa；碘环境的温度控制为25～400℃，且温度控制时间不少于2h。

在可选地实施方式中，材料属性参数至少包括杨氏模量和屈服强度参数。

在可选地实施方式中，基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程通过有限元分析方式进行模拟，其步骤包括：建立模拟试验环境，并调试至目标环境参数；

对包壳结构与芯轴的直接作用处施加载荷，控制包壳结构的应变速率直至该包壳结构的包壳管失效；记录包壳结构的应变数据及其余几何参数。

在可选地实施方式中，目标环境参数包括温度参数、环境压力参数、芯轴内部参数。

在可选地实施方式中，获得应力分析结果之后还包括：基于应力分析结果构建包壳结构失效判断标准。

第二方面，一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析系统，包括：

第一参数获取模块，其用于获取包壳结构的初步几何参数，根据初步几何参数构建该包壳结构的初步几何模型，其中，包壳结构的初步几何参数是指基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效时所测得的几何参数；

第二参数获取模块，其用于对包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟，获得包壳结构的剩余材料参数；

模型建立模块，其用于基于剩余材料参数建立有效几何模型；

应力分析模块，其用于对有效几何模型进行三维有限元分析，获得应力分析结果。

在可选地实施方式中，还包括：耦合作用模拟模块，其用于在芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程中构建碘环境，获取碘环境作用下直至包壳结构失效时，包壳结构的有效几何参数；基于初步几何参数与有效几何参数的比值关系，获得弱化比；对包壳结构的几何参数中，基于弱化比对材料属性参数进行弱化。

第三方面，一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第一方面中一个或多个属于完整技术方案的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法、系统及终端设备，通过对包壳结构进行应力开裂模拟的过程中进行腐蚀开裂耦合作用模拟，能够模拟出包壳结构的实际PCI过程，同时可表征包壳结构在应力开裂和腐蚀开裂两种因素耦合作用下的行为，从而使获得的包壳结构在耦合作用下测得的几何参数，在用于进行相应分析时能够得到更为准确的结果，提高结果分析的指导意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的模拟分析方法的流程示意图；

图2为本发明另一实施例提供的模拟分析方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的腐蚀开裂耦合作用模拟的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的芯轴试验细节示意图；

图5为本发明实施例提供的芯轴试验系统组成示意图；

图6为本发明实施例提供的模拟分析系统的组成示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供的一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法，是基于反应堆燃料元件中包壳结构在实际PCI过程中出现的一系列行为或者参数变化，通过匹配性较强的模拟方法来测得包壳结构在PCI作用下直至失效后的相应几何参数，从而根据该几何参数进行分析判断，便于对其余包壳结构性能判断提供有效的指导意义。具体地，所述模拟分析方法包括以下步骤：

S1：获取包壳结构的初步几何参数，根据该初步几何参数构建该包壳结构的初步几何模型，其中，包壳结构的初步几何参数是指基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效时所测得的几何参数。

在该步骤中，会涉及到芯轴试验中包壳结构，尤其是包壳管内孔周围的应力开裂作用过程，此时测得的包壳结构的几何参数主要用于表征该包壳结构主要在应力作用下直至开裂后的结构及应变参数等，可利用建模软件基于这些结构及应变等几何参数来构建包壳结构的模拟模型，即初步几何模型。

S2：对该包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟，获得包壳结构的剩余材料参数。在该步骤中，对于经应力开裂作用过程后的包壳结构模型耦合腐蚀开裂过程，能够匹配包壳结构在实际PCI作用时的真实相关过程，从而基于耦合作用后，得到的此时包壳结构的几何参数来构建的模型，可以还原出包壳结构更真实和接近的状态。

在此过程中，发明人经过进一步考虑，如果获取包壳结构的全部几何参数，来重新构建包壳结构的三维模拟模型，不仅增加了建模的难度，而且在参数匹配和判断时，一方面可能存在匹配度不精确或者出现判断误差的情况，另一方面纵使判断相对精确后，由于涉及的参数增多会导致误差的积累，同样会导致降低最后模型建立后的实际匹配度。因此，此时通过直接获得包壳结构在腐蚀开裂后的剩余材料参数，会明显降低或尽量消除上述操作带来的影响，其本质原因是腐蚀影响大多带来的是材料性能方面的影响，获取剩余材料参数来构建或者优化初步几何模型更加直接有效。

S3：基于所述剩余材料参数建立有效几何模型。该步骤中，基于上述的剩余材料参数建立有效几何模型即表示在初步几何模型上继续优化来获得有效几何模型，从而使得构建出的有效几何模型能够表征包壳结构在实际应力开裂和腐蚀开裂两种因素耦合作用下的结果。

S4：对所述有效几何模型进行三维有限元分析，获得应力分析结果。该步骤中，可利用具有性能分析源程序的三维分析软件如ANSYS、Abaqus、Comsol等来进行有限元分析最终获得该有效几何模型，也就是高度匹配模拟的实际包壳结构的应力分析结果(针对有效几何模型划分网格并使用有限元源程序提交计算)，从而确保该分析结果的高真实性和有效性。

通过以上技术方案，相较于目前的技术而言，不仅真实还原了包壳结构的实际PCI过程中应力开裂和腐蚀开裂耦合作用下的行为，而且基于匹配模拟后构建相应模型的过程与结果，有效性与准确性更强，基于此的分析结果具备更高的指导意义。从而避免出现如现有技术中，没有考虑腐蚀开裂的影响，或者考虑了腐蚀开裂的影响，但在实际模拟中仅代入了应力开裂影响的因素进行分析，均使得最终结果或行为失去一定参考意义，导致预测结果准确性不高。

请参阅图3，基于本发明构思下进行腐蚀开裂耦合作用模拟的参照可以是结合文献推导或者通过芯轴试验获得，本实施例中，采用通过芯轴试验获得的方式，具体地，对该包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟的步骤包括：

S21：在所述芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程中构建碘环境。该步骤中，由于PCI过程中导致燃料芯块受热膨胀后，温度的提高主要会提高裂变产物-碘的释放，因此对于腐蚀影响，我们主要考虑因为碘蒸气带来的作用，即在芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程中增加碘环境，从而达到真实还原实际PCI过程的目的。

S22：获取上述碘环境作用下直至包壳结构失效时，所述包壳结构的有效几何参数；增加了碘环境即代表已经耦合了应力开裂和腐蚀开裂两种作用，在碘环境作用下，此时获得的有效几何参数与步骤S1中初步获得的几何参数是有差异的，差异的主要体现在于单方面的应力开裂影响下及耦合了应力开裂与腐蚀开裂作用下的包壳结构参数。

S23：基于初步几何参数与有效几何参数的比值关系，获得弱化比。根据以上S22的内容，分析得出有效几何参数与初步几何参数之间是存在差异的，基于此差异，可以将对应参数之间的比值关系计算或分析得出，尤其是与开裂直接关联度较高的几何参数，由此些几何参数获得的比值，即弱化比更具备实际参考意义。而在实际的分析过程中，发明人发现，有效几何参数与初步几何参数中，对应参数之间的差异度是不同的，如结构类的参数前后变化不大，而材料类的参数前后变化较大，因此将材料类的几何参数作为分析对象是更具有意义的，便可进行如下S24步骤。

S24：对S23步骤涉及的包壳结构的几何参数中，基于上述弱化比对材料属性参数进行弱化。该步骤即表示对于有效几何参数与初步几何参数中，针对材料属性参数前后的比值关系来进行计算，获得对应的弱化比，从而在初步几何模型中，在对应的材料属性参数进行调整(需求三维性能分析源程序中能够带有参数适应性修改的功能)，即弱化操作，从而使得后续获得有效几何参数能够表征出应力开裂与腐蚀开裂耦合作用后的结果。其中，所述的材料属性参数至少包括杨氏模量和屈服强度参数，该两种材料属性参数一方面是在实际模拟试验的分析过程中，前后变化差异较大的参数，另一方面是属于能够表征包壳结构的主要性能的参数。在根据上述杨氏模量和屈服强度等材料属性参数进行弱化表达式的如下：

获取碘环境腐蚀后材料的剩余材料参数并建立相应模型：

其中，E表示有效几何参数中的杨氏模量值，E₀表示初始几何参数中的杨氏模量值，σ_s表示有效几何参数中的屈服强度值，表示初步几何参数中的屈服强度值，α表示弱化比。

针对以上技术方案，保证了前后参数分析选择的准确性、合理性和有效性，而针对前后参数在获取时的环境控制条件也是需要着重考虑的，其能够影响整个分析过程的数据参照准确性，具体地，在步骤S2中，所述构建碘环境的步骤包括：在所述包壳结构内表面通入碘蒸汽以构建所述碘环境，其中，碘蒸汽分压不高于3000Pa；所述碘环境的温度控制为25～400℃，且温度控制时间不少于2h。通过限定上述碘环境的参数，一方面是为了能够达到试验中实际参数的范围，另一方面也是通过试验分析获得包壳结构在腐蚀失效时，碘蒸汽主要涉及的控制参数，不仅便于模拟操作，而且便于数据控制、采集与分析。

请参阅图2，本实施例中，还可以在上述实施方案后增加步骤S5，具体地，S5：基于应力分析结果构建包壳结构失效判断标准。本步骤中主要用于衔接在应力分析结果后，根据一定的方式来构建包壳结构失效判断标准，从而使得本实施方案中获得的应力分析结果具有实际的指导意义，由于获得的分析结果具备更强的准确性、有效性，即基于此结果分析来构建的包壳结构失效判断标准便更为精确可靠，在实际的安全排查判断与操作中起到更重要的实质作用。其中，失效判断标准可以是基于包壳结构应变的速率属于超过阈值；也可以是包壳结构在实际作用过程中，某个或者某些几何参数检测超过预警值；还可以是在实际作用前预测是否能够安全操作的各项指标与标准指标的对比标准。

所述的芯轴试验可以根据实际的试验进行，也可以通过模拟仿真进行，尤其是在已经加载过相关试验数据的仿真软件中，本身就具备了模拟仿真的数据库基础，能够轻松构建相应试验环境和过程。基于本申请技术方案的充分公开要求，首先阐述实际的芯轴试验过程，请参阅图4和图5，包壳结构外部由夹具控制轴向位移，两端由夹具控制周向位移；包壳管内部上端设置带中孔的陶瓷结构以模拟芯块；加载端由针状结构向陶瓷结构中孔中向上作用撑开陶瓷结构实现陶瓷结构与包壳管的相互作用，其具体步骤如下：

1)安装芯轴实验段：将实验用的已预装模拟芯块的锆合金包壳管装入高温炉芯轴实验段内并压紧，保证密封性能。

2)启动真空泵：检查整个管路系统的密封性，若整个管路系统密封性完整，从整个管路系统中完全排除空气。

3)启动炉体加热：将炉体内温度升高到实验温度(例如350℃、压水堆锆合金包壳实际运行温度)，并保证芯轴实验段的锆合金包壳管温度稳定为例如350℃。

5)打开测量系统：调整测量系统参数，记录包壳结构应变的变化情况。

6)轴向加载柱塞：打开空气注气系统，保证炉体内空气压力例如0.04MPa，调节氩气流量，保证芯轴实验段内部压力例如0.035MPa，并控制包壳应变速率进行实验，直至测试出包壳管失效。

7)实验完成：实验完成后，关闭炉体，保存包壳应变数据，取出芯轴实验段。

以上为基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的操作过程，针对腐蚀开裂直至包壳结构失效，具体可以是在整个加载过程中，将上述的结构(含包壳结构、加载单元、检测单元和密封单元)放置入加热炉中并通入碘蒸气即可，构建指定的碘蒸气环境，而试验后的包壳结构使用拉伸试验机等可获得其剩余材料参数，从而获取α值。

以上试验过程不仅能够在真实环境下进行，同样能够在模拟仿真软件的模拟环进行进行，本实施例中将基于模拟仿真软件来进行描述。请再次参阅图4和图5，所述基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程通过有限元分析方式进行模拟，其步骤包括：

S11：建立模拟试验环境，并调试至目标环境参数；该步骤中，可根据如图4所示的试验基础结构来仿真构建，当结构仿真与材料仿真到位时便可增加环境参数的仿真，还原真实芯轴试验过程。其中，所述目标环境参数包括温度参数、环境压力参数、芯轴内部参数，以上参数根据实际需要来选择。

S12：对所述包壳结构与芯轴的直接作用处施加载荷，控制包壳结构的应变速率直至该包壳结构的包壳管失效；该步骤中，主要用于匹配模拟包壳结构实际的失效过程，从而使得后续获得参数更加真实，更具有参考意义。

S13：记录所述包壳结构的应变数据及其余几何参数。

基于以上仿真模拟试验过程，可以结合包壳结构的应变数据及其余几何参数来构建初步几何模型，然后根据步骤S21-S24的内容来实现腐蚀开裂的耦合作用模拟，最终获得的有效几何模型通过二次开发等工具添加进有限元程序中，进行有限元分析即可。

通过以上技术方案，可以实现通过模拟分析来获得包壳结构的应变结果，相对于现有技术而言，不仅在芯轴试验的基础上，包壳结构内表面增加碘环境以模拟包壳的腐蚀开裂，结合芯轴试验本身的应力开裂，可实现对包壳结构应力开裂和腐蚀开裂的耦合作用研究，而且应力开裂的部分可以直接使用有限元方法实现，腐蚀开裂的部分可以通过使用弱化的包壳材料参数实现，能够通过调整包壳材料的弱化参数实现两部分开裂应力的不同配比研究。

实施例2

本实施例提供了一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析系统，请参阅图6，该模拟分析系统包括：

第一参数获取模块，其用于获取包壳结构的初步几何参数，根据所初步几何参数构建该包壳结构的初步几何模型，其中，所述包壳结构的初步几何参数是指基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效时所测得的几何参数。该模块中会涉及到芯轴试验中包壳结构，尤其是包壳管内孔周围的应力开裂作用过程，此时测得的包壳结构的几何参数主要用于表征该包壳结构主要在应力作用下直至开裂后的结构及应变参数等，可利用建模软件基于这些结构及应变等几何参数来构建包壳结构的模拟模型，即初步几何模型。

第二参数获取模块，其用于对包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟，获得所述包壳结构的剩余材料参数。在该模块中，对于经应力开裂作用过程后的包壳结构模型耦合腐蚀开裂过程，能够匹配包壳结构在实际PCI作用时的真实相关过程，从而基于耦合作用后，得到的此时包壳结构的几何参数来构建的模型，可以还原出包壳结构更真实和接近的状态。

模型建立模块，其用于基于所述剩余材料参数建立有效几何模型。该模块中，基于上述的剩余材料参数建立有效几何模型即表示在初步几何模型上继续优化来获得有效几何模型，从而使得构建出的有效几何模型能够表征包壳结构在实际应力开裂和腐蚀开裂两种因素耦合作用下的结果。

应力分析模块，其用于对所述有效几何模型进行三维有限元分析，获得应力分析结果。该模块中，通过有限元分析最终获得该有效几何模型，也就是高度匹配模拟的实际包壳结构的应力分析结果(针对有效几何模型划分网格并使用有限元源程序提交计算)，从而确保该分析结果的高真实性和有效性。

进一步地，该模拟分析系统还包括：耦合作用模拟模块以及芯轴试验的应力开裂模拟模块，耦合作用模拟模块用于在所述芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程中构建碘环境，获取所述碘环境作用下直至包壳结构失效时，所述包壳结构的有效几何参数；基于所述初步几何参数与所述有效几何参数的比值关系，获得弱化比；对所述包壳结构的几何参数中，基于所述弱化比对材料属性参数进行弱化。应力开裂模拟模块用于建立模拟试验环境，并调试至目标环境参数；对所述包壳结构与芯轴的直接作用处施加载荷，控制所述包壳结构的应变速率直至该包壳结构的包壳管失效；记录所述包壳结构的应变数据及其余几何参数。需要说明的是：上述实施例提供的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析系统在进行模拟分析时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的模拟分析系统与实施例1中模拟分析方法属于同一构思，其具体实现过程可参照方法实施例，在此不再赘述。

在一些示例性实施例中，本实施例还提供了一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如实施例1中用于实现“不仅能够模拟包壳结构的实际PCI过程，而且能够表征包壳结构在应力开裂和腐蚀开裂两种因素耦合作用下的行为，从而提高该行为下结果分析的准确性。”目的的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法的最小技术方案。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述事实和方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，涉及的程序或者所述的程序可以存储于一计算机所可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：此时引出相应的方法步骤，所述的存储介质可以是ROM/RAM、磁碟、光盘等等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

获取包壳结构的初步几何参数，根据所述初步几何参数构建该包壳结构的初步几何模型，其中，所述包壳结构的初步几何参数是指基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效时所测得的几何参数；

对所述包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟，获得所述包壳结构的剩余材料参数；

基于所述剩余材料参数建立有效几何模型；

对所述有效几何模型进行三维有限元分析，获得应力分析结果；

对所述包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟的步骤包括：

在所述芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程中构建碘环境，获取所述碘环境作用下直至包壳结构失效时，所述包壳结构的有效几何参数；

基于所述初步几何参数与所述有效几何参数的比值关系，获得弱化比；

对所述包壳结构的几何参数中，基于所述弱化比对材料属性参数进行弱化；

所述构建碘环境的步骤包括：

在所述包壳结构内表面通入碘蒸汽以构建所述碘环境，其中，碘蒸汽分压不高于3000Pa；

所述碘环境的温度控制为25~400℃，且温度控制时间不少于2h。

2.根据权利要求1所述的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法，其特征在于，所述材料属性参数至少包括杨氏模量和屈服强度参数。

3.根据权利要求1所述的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法，其特征在于，所述基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程通过有限元分析方式进行模拟，其步骤包括：

建立模拟试验环境，并调试至目标环境参数；

对所述包壳结构与芯轴的直接作用处施加载荷，控制所述包壳结构的应变速率直至该包壳结构的包壳管失效；

记录所述包壳结构的应变数据及其余几何参数。

4.根据权利要求3所述的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法，其特征在于，所述目标环境参数包括温度参数、环境压力参数、芯轴内部参数。

5.根据权利要求1所述的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法，其特征在于，所述获得应力分析结果之后还包括：

基于所述应力分析结果构建包壳结构失效判断标准。

6.一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析系统，其特征在于，包括：

第一参数获取模块，其用于获取包壳结构的初步几何参数，根据所述初步几何参数构建该包壳结构的初步几何模型，其中，所述包壳结构的初步几何参数是指基于芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效时所测得的几何参数；

第二参数获取模块，其用于对所述包壳结构的初步几何模型进行腐蚀开裂耦合作用模拟，获得所述包壳结构的剩余材料参数；

模型建立模块，其用于基于所述剩余材料参数建立有效几何模型；

应力分析模块，其用于对所述有效几何模型进行三维有限元分析，获得应力分析结果；

耦合作用模拟模块，其用于在所述芯轴试验进行应力开裂直至包壳结构失效的过程中构建碘环境，获取所述碘环境作用下直至包壳结构失效时，所述包壳结构的有效几何参数；

基于所述初步几何参数与所述有效几何参数的比值关系，获得弱化比；

对所述包壳结构的几何参数中，基于所述弱化比对材料属性参数进行弱化；

所述耦合作用模拟模块构建碘环境的步骤包括：在所述包壳结构内表面通入碘蒸汽以构建所述碘环境，其中，碘蒸汽分压不高于3000Pa；

所述碘环境的温度控制为25~400℃，且温度控制时间不少于2h。

7.一种基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于芯轴试验中包壳应力腐蚀开裂的模拟分析方法。