zr-4合金低周疲劳性能分析

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1、蠲弼文攀鞭士孥使圣套文篱一牵绪论{，{撮述材糕豹疫努舔袈懑子其突菠靛，越髻籀娄夫。褥赞精缝诗“3，农卷类规{攀疆环申裔鞠强一9溅楚疲劳鼙裂。滏夔，疲莠断畿鳃研巍一壹受戮耪秘王终囊鹣极大荧波，并融成为材料强魔研究的熏簧领域。所谓疲劳，怒指材料在循环威力裟建交戆捧糟下，在一楚葳压鲶逐激发囊鬓舔塞久挂翼积攒缕，缎～定翡獯环玖数蠢产生裂纹或辫突然凝生宠全龄裂的避糕。在褥瓣疲舅磺巍镶蠛，遴鬻接疆繇受羧鬟凌将疲劳裁势巍嵩弱疲劳耧戳躅疲劳。一般认为，耪料在低予其属暇溅度驰簇环废力中譬用下，经l∥"-'105周以主娄毳繇产生熬爽蔑为褰瘸痰磐，又舔旋力霾磐；瑟掰攥舔瓣黢劳，客是霆

2、耱糕亵镶瓣栽者超璐其嚣鞭强度瓣嶷力律瓣下，饿予104～l铲髑德嚣产辙瓣痰势袋羧。嚣惩震疲劳，英特点燕撵癸簌力鞍麓，筵矬超过糖辩熬爨瓣强发嚣发生嶷瞧疲窝，因焉它跫巍懑毪应激德塔下萼

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4、藏蜷。惑予旗舍盎毙不锈镶熬熔悫裹300℃一4005C，熟黪鞭篆数参2／3，零热攀蹇18％，热枣子寝竣裁嚣夺一令数整缀，势瓣300℃-400℃瓣嵩滋巍攫农蒸汽基寅良好静耐腐蚀搜憨，与UO,鞠套瞧好嚣容瑟冷如蠢等特点。嚣忿，60年捷瘩镳念鑫取健了不褥镄，疆蛰避燧撂浓冷麓尚反应臻麓缝鞠辩l孛襄燃辩黪蔻爨挺崧∽。谯当今豹水冷动两菠应螭审，燃料缎髂瓣数西撮燃料棒缀戚，掰燃瓣释叉出拔燃料(凰挫状二簸他铀慧块)、包壳<镄会金簿蹙鹫)以及燃料棒嚣糍蛇镑龠愈密葑塞缀成。程反应壤遥稃时，惫巍豹内表面溢度程麴400℃-F与黉黛第一章绪论产物接触，外表面被压力为7～16MPa、温度为3

5、00。C一400℃、流速为3～6m／s的水冷却介质所包围。由于电网负荷的波动和频率的控制，要求核电站反应堆的堆功率作相应的调整，从而导致锆合金包壳的循环变形“_⋯。当燃料芯块与包壳接触时，这种循环变形在包壳的环向就显得尤为突出，使包壳在达到最大许用应变之前，就可能先发生疲劳破损。因此，研究锆合金的低周疲劳性能，对评价反应堆燃料元件的安全性显得尤为重要。1．2疲劳的基本理论1．2．1应力应变滞后回线低周疲劳时，由于机件设计的循环许用应力较高，加上实际机件不可避免地存在应力集中，因而局部区域会产生宏观塑性变形，使得应力应变之间不再呈直线关系，而形成循环回线。如图1．

6、1所示：若拉伸载荷加到A点后卸载至零，再加绝对值相等的压缩载荷，则曲线从A点开始先以弹性模量E的斜直线下行，然后开始反向屈服直到B点。如到B点又重新卸载，则以斜率E上升然后屈服，返回到A点。加载与卸载的应力～应变迹线ABA形成一个闭环，称为应力应变滞后回线。BO一一一一一A●，，，0￡图1．1应力应变滞后回线滞后回线所包围的面积代表材料塑性变形时外力所做的功或者所消耗的能量，也表示材料抵抗循环塑性变形的能力。很明显，在弹性范围内循环加载蕊刘夫学矮士学佼谂文辩，鬓论主滞露潮线邋位为一疑斜攀簿予辩疆模爨嚣斡耋线段，群镪鬻的蕊穰凳零，§≯巍力痰交关系一毅不会澎藏霞蠹震

7、交漆器鼹篾。{。2。2鬻燃矮稔麓疆帮软证当避行癜游试验时，在徽辉载荷捧用下，循环开始的应力应变滞措回线是举辩瓣热，鼹荫媛遘一定蘑敬黯孝形戏瓣鬻瓣鼯麝潮躐。盘羼嚣辩狂灏赣繇籍戆狻然斑成獯鲻稳定羧态豹j臻戆，等其程缓磷癍力及疲嶷侉搠下豹黪交摸宠变诧纛荚。这耱嶷耗骞薅簿穗嚣：在键垮瀵释皆耪耱念藏叟裙琴囊稳漫藕醉魏佬。岱O秽嚣醛丙再9陌了+～，一显。过．过⋯，羔。一万孤焱A聂．

8、一、筻、V＼7V一宅辩§O莓应力控制衮W瑟隔一一kV”／秘一麓§；囊爨耩硬踅毒簇鬻软纯《箍》耀耀硬纯氇)骥蘧：簸缘3第一章绪论当保持控制殿变幅度A￡恒定时，应力随循环次数的变化会出现两种情况，一

9、秘是庭力响应越搪环次数夔瓒翅瑟逐灏增大，然后达到稳定。另一秘是应力响应随循环次数的增加而逐渐降低，随膨达到稳定：当保持控制应力幅Aa恒定黠，应变也会产生类{蛙媲交他。所谡疆强硬化跫掺键坯试验孛戆秀秽嚷应状态：(a)保持控制应变幅度△￡为恒定时．应力随循环次数的增加而增太，然艘达到稳定；(b)保持控剿应力壤度△a惶定时，应变髓援环次数静增宓鼙瑟降低．然后达到稳定。与循环硬化现象相比。循环软化则正好相菠。两种现象可用图l。2褒示。在实际的疲劳试验中，正题由于循环硬化成者循环软化的存在，威力～应变关系在逐灏变化，艨力应变滞后回线只有在嫒环周次达到一定篷爱才是耀台的，此

10、时即达到循环稳定状态。恒