罗家成, 罗娟, 孙磊

(中国核动力研究设计院， 成都610213)

核级设备结构中基体夹杂界面应力计算分析

罗家成, 罗娟, 孙磊

(中国核动力研究设计院， 成都610213)

基于复变函数方法，研究了在反平面载荷下核级设备结构中基体夹杂界面应力分布。利用基体和夹杂在界面处的位移和应力连续边界条件，推导得到含复应力函数系数的线性方程组，求解该方程组获得基体和夹杂的界面应力。通过数值计算结果表明：夹杂形状、基体与夹杂剪切模量比值对界面环向应力和界面径向应力均有影响，为核级设备结构设计及工程应用提供理论参考。

弹性基体与夹杂；反平面问题；界面应力；复变函数方法

引言

在核级设备结构中，基体夹杂两相结构如纤维增强、颗粒增强等弥散强化材料是一种应用广泛的材料体系，例如燃料颗粒的单质碳化硅包覆层结构、内外层均为碳化硅纤维增强复合材料而中间为金属层的包壳结构，以及金属基体微封装燃料和全陶瓷微封装燃料等。由于引入了增强相，极大地提高了核级设备结构的性能，由包覆燃料颗粒弥散在陶瓷基体中构成的全陶瓷微封装燃料，其碳化硅基体可提供超常的辐照稳定性、高热导率以及热力学稳定性。因此，对于这些基体夹杂结构的力学性能研究在核工程领域具有重要的理论及工程意义，其基体与夹杂两相界面处的应力随夹杂的形状及材料性能的变化规律对于核级设备结构的设计及工程应用可提供参考。……