王鑫铭 陈 玲 张永发

（海军工程大学 武汉 430033）

1 引言

一体化反应堆是船舶核动力装置的重要发展方向，由于体积及空间限制，一体化反应堆通常采用直流式蒸汽发生器，它功率密度高，结构紧凑，很好地契合了现代船舶核动力装置的发展需求［1］。然而，由于传热管管壁较薄，以及加工制造、安装过程中等的原因，传热管壁上不可避免地会产生裂纹，对反应堆安全运行产生严重影响。

应力强度因子是断裂力学分析时的一个重要参数，它表示裂纹端部应力场的强度，对于裂纹扩展机理和断裂失效准则具有重要影响［2］。目前对于应力强度因子的研究方法主要有实验、公式求解以及数值模拟三种方法，实验与公式求解往往只能对较为简单的问题进行研究，存在一定的局限性，利用有限元方法强大的模拟和数值计算能力，可以对工程上的复杂结构进行分析。郝晓光针对T 型焊制管道裂纹损伤问题进行了模拟分析，根据应力强度因子的变化规律推出测管道的易失效部位［3］。Kim 对影响蒸汽发生器传热管完整性的关键参数进行不确定性分析，制定了轴向裂纹管的新维修标准［4］。Cao对运行中发生爆裂失效的传热管进行了观察分析，认为高温与裂纹是造成事故的主要原因［5］。Li 对蒸汽发生器传热管裂纹萌生扩展进行了实验研究，得到了不同断裂模式下的疲劳寿命［6］。Yan 提出了一种基于四面体有限元的虚拟裂纹闭合技术计算应力强度因子的办法，有效增大了网格的适用性［7］。……