發(fā)布時間：2024-05-10 21:38

　　經(jīng)過多年的探索與發(fā)展,磁約束核聚變研究已開始進(jìn)入實(shí)驗(yàn)堆建造與實(shí)驗(yàn)階段。其中,聚變堆第一壁作為直接面向等離子體的關(guān)鍵部件,其抗熱沖擊性能及疲勞壽命一直倍受關(guān)注。從已有研究進(jìn)展來看,面向第一壁工程應(yīng)用研究開展較多,而對其抗沖擊與疲勞的材料／結(jié)構(gòu)力學(xué)機(jī)制研究較少。由于第一壁不僅要承受反應(yīng)堆脈沖運(yùn)行的周期性載荷,還可能在等離子破裂時承受極端瞬態(tài)熱、磁等載荷,其材料／結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)呈復(fù)雜耦合狀態(tài),這種多因素多效應(yīng)耦合的疲勞、沖擊損傷機(jī)制及耦合效應(yīng)亟待深入研究,為發(fā)展第一壁抗疲勞與沖擊性能的工藝及技術(shù)奠定基礎(chǔ)。因此,本研究從結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)出發(fā),建立了熱／結(jié)構(gòu)完全耦合的熱傳導(dǎo)方程和彈塑性本構(gòu)關(guān)系,并綜合考慮了材料融化,凝固,汽化等多種熱物理效應(yīng),形成了較完備的第一壁熱／結(jié)構(gòu)耦合力學(xué)分析方法,對第一壁熱／結(jié)構(gòu)耦合力學(xué)行為與熱疲勞性能開展了初步研究,主要研究進(jìn)展如下： 1)對比分析了采用相同結(jié)構(gòu)參數(shù)不同面向等離子體材料(鈹和鎢銅梯度材料)的第一壁模型在等離子體破裂沖擊下的熱／結(jié)構(gòu)耦合力學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)沖擊能流主要沉積在表層材料上,材料熱物理屬性差異將導(dǎo)致復(fù)雜的應(yīng)力響應(yīng),結(jié)果顯示表層采用高比熱鈹材料的第一壁可較大...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 計算方法與數(shù)值校核
    2.1 引言
    2.2 熱彈塑性理論基礎(chǔ)以及疲勞理論
        2.2.1 熱傳導(dǎo)理論
        2.2.2 熱彈塑性理論
        2.2.3 疲勞理論
    2.3 材料的熱物理參數(shù)
    2.4 計算方法和材料屬性的驗(yàn)證
        2.4.1 熱彈塑性本構(gòu)關(guān)系以及材料屬性驗(yàn)證
        2.4.2 疲勞計算驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
第3章 典型第一壁模型的熱/結(jié)構(gòu)耦合動力學(xué)行為分析
    3.1 引言
    3.2 計算模型
    3.3 加載條件
    3.4 計算結(jié)果與分析
        3.4.1 不同第一壁結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下性能對比
        3.4.2 1GW熱流沖擊下的響應(yīng)過程對比
        3.4.3 2GW熱流沖擊下的響應(yīng)過程對比
    3.5 綜合分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于W/Cu梯度材料的聚變堆第一壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 引言
    4.2 計算模型
    4.3 加載條件
    4.4 計算結(jié)果
        4.4.1 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行下成分分布指數(shù)p的影響
        4.4.2 熱沖擊下成分分布指數(shù)p的影響
    4.5 綜合分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 優(yōu)化結(jié)構(gòu)的第一壁模型疲勞性能分析
    5.1 引言
    5.2 計算模型與加載條件
    5.3 第一壁低周期熱疲勞壽命預(yù)測
        5.3.1 峰值溫度分布與應(yīng)力應(yīng)變分布
        5.3.2 疲勞參數(shù)的確定
        5.3.3 易疲勞點(diǎn)的疲勞壽命預(yù)測
    5.4 熱沖擊對第一壁疲勞壽命的影響
    5.5 不同幅值的熱沖擊對第一壁疲勞壽命的影響
    5.6 綜合分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 下一步工作展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3969053