一种变工况核电材料蠕变描述方法、装置、介质

本发明涉及金属蠕变评估领域，特别是涉及一种变工况核电材料蠕变描述方法、装置、介质及产品。背景技术：1、从核电技术的发展历程来看，人类目前正处于第三代核电技术的使用阶段，但第四代核电技术正处于快速发展阶段，预计2035年后将逐步取代第三代核电技术。第四代核能系统的快中子堆，因为其固有的安全性和抵御严重事故的能力，已经成为主推堆型之一。相比于轻水热中子堆，快中子堆的燃料线功率更高，并且包壳温度和快中子注量率更高，因此包壳蠕变行为更加显著，从而对包壳蠕变行为的设计评价方法提出了更高的要求。2、燃料棒包壳是反应堆的第一道安全屏障，它包容核燃料芯块和裂变生成的放射性产物。在真实服役过程中，燃料棒包壳由于其服役工况的复杂性，其往往承担复杂的变工况蠕变载荷谱。材料发生蠕变变形的变形机制和演化特征直接导致其其蠕变行为与加载历史有关。3、然而，目前通用有限元软件和学术研究中常用的本构模型大都只能够描述高温材料在蠕变变形一、二阶段的蠕变变形特征，虽然也有学者在经典蠕变本构模型中引入损伤，使模型具备了描述蠕变三阶段演化特征的能力，但是上述模型都只适用于描述恒定载荷的蠕变变形行为，其对加载历史几乎没有记忆效应。材料在变载荷工况下的蠕变变形特征演化，与其在单一载荷下的变形特征演化有很大差距，亟需发展适用于描述高温材料在变工况载荷谱下发生蠕变变形的描述方法。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种变工况核电材料蠕变描述方法、装置、介质及产品，以实现变工况核电材料蠕变变形的准确描述。2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：3、一种变工况核电材料蠕变描述方法，所述方法包括：4、获取核电材料在当前载荷工况下的蠕变数据；所述蠕变数据包括：快中子注量率、环向应力之差、有效应力、温度和时间；5、将当前载荷工况下的蠕变数据输入变工况蠕变本构模型，对核电材料在当前载荷工况下的蠕变变形行为进行描述，得到当前载荷工况下的蠕变描述结果；所述蠕变描述结果表征蠕变应变随时间的变化情况；6、其中，所述变工况蠕变本构模型是采用变工况蠕变试验数据对叠加原理模型进行拟合得到的；所述变工况蠕变试验数据包括：所述核电材料在不同试验载荷工况下的蠕变数据；所述叠加原理模型为基于叠加原理的norton-bailey模型或基于叠加原理的strainhardening模型。7、可选地，所述变工况蠕变本构模型的确定方法，具体包括：8、获取变工况蠕变试验数据；9、构建工况蠕变主控方程；所述工况蠕变主控方程包括：第一方程、第二方程和叠加原理模型；其中，所述第一方程为ε(t)＝εth(t)+εirr(t)；ε(t)表示总蠕变应变；εth(t)表示热蠕变分量；εirr(t)表示辐照蠕变分量；t表示时间；所述第二方程为为辐照蠕变速率；φ为快中子注量率；σm为有效应力；d0、d1和d2均为已知参量；所述叠加原理模型用于计算热蠕变分量；10、将所述变工况蠕变试验数据代入所述工况蠕变主控方程，采用迭代的方法，以方差最小为目标对所述叠加原理模型中的未知参量进行拟合，得到拟合后的叠加原理模型；11、将所述第一方程、所述第二方程和拟合后的叠加原理模型确定为变工况蠕变本构模型。12、可选地，基于叠加原理的norton-bailey模型为：13、14、其中，σ表示应力；t表示温度；r表示应力变化的次数；h(ξi)表示输入为ξi的阶跃函数；ξi表示第i次应力变化的时刻；δσi表示ξi时刻与前一时刻的环向应力之差；c2和c4均为已知参量；c1和c3均为未知参量。15、可选地，基于叠加原理的strainhardening模型为：16、17、其中，σ表示应力；t表示温度；r表示应力变化的次数；h(ξi)表示输入为ξi的阶跃函数；ξi表示第i次应力变化的时刻；δσi表示ξi时刻与前一时刻的环向应力之差；c2和c4均为已知参量；c1和c3均为未知参量。18、可选地，所述方差的计算公式为：19、s＝∑(ε(t)-ε(experiment t))2；20、其中，s表示方差；ε(experiment t)表示总蠕变应变的实际结果。21、6.根据权利要求3所述的变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，c2＝1；c4＝32475。22、可选地，迭代的方法为循环遍历算法。23、本发明还提供了一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述的变工况核电材料蠕变描述方法。24、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的变工况核电材料蠕变描述方法。25、本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的变工况核电材料蠕变描述方法。26、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：27、本发明实施例基于叠加原理的norton-bailey模型或基于叠加原理的strainhardening模型，采用变工况蠕变试验数据和拟合的方法构建变工况蠕变本构模型，从而实现变工况核电材料蠕变变形的准确描述。技术特征：1.一种变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，所述方法包括：2.根据权利要求1所述的变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，所述变工况蠕变本构模型的确定方法，具体包括：3.根据权利要求2所述的变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，基于叠加原理的norton-bailey模型为：4.根据权利要求2所述的变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，基于叠加原理的strainhardening模型为：5.根据权利要求2所述的变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，所述方差的计算公式为：6.根据权利要求3所述的变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，c2＝1；c4＝32475。7.根据权利要求2所述的变工况核电材料蠕变描述方法，其特征在于，迭代的方法为循环遍历算法。8.一种计算机装置，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在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以实现权利要求1-7中任一项所述的变工况核电材料蠕变描述方法。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的变工况核电材料蠕变描述方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的变工况核电材料蠕变描述方法。技术总结本发明公开一种变工况核电材料蠕变描述方法、装置、介质及产品，涉及金属蠕变评估领域，该方法包括：获取核电材料在当前载荷工况下的蠕变数据；将当前载荷工况下的蠕变数据输入变工况蠕变本构模型，对核电材料在当前载荷工况下的蠕变变形行为进行描述，得到当前载荷工况下的蠕变描述结果；所述变工况蠕变本构模型是采用变工况蠕变试验数据对叠加原理模型进行拟合得到的；所述叠加原理模型为基于叠加原理的Norton‑Bailey模型或基于叠加原理的Strain hardening模型。本发明能实现变工况核电材料蠕变变形的准确描述。技术研发人员：郭素娟,张劲雄,金鑫,司俊,朱明亮,轩福贞,涂善东受保护的技术使用者：华东理工大学技术研发日：技术公布日：2024/8/15