Predicting crack patterns in SiC-based cladding for LWR applications using peridynamics
Predicting crack patterns in SiC-based cladding for LWR applications using peridynamics
复制标题
使用近场动力学预测轻水堆应用中碳化硅包壳的裂纹模式
DOI：
10.1016/j.prostr.2020.10.125
复制
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bamgboye A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bamgboye A
SiC连续纤维增强SiC基体（SiC-SiC）复合材料是一种用于容灾燃料包壳的材料。轻水条件下碳化硅基包壳的热机械模型表明，管道径向的微裂纹可能导致气密性丧失。众所周知，碳化硅基管材具有各向异性弹性特性，但这种各向异性的影响尚未纳入现有的包层裂纹热机械模型中。这项工作增强了 SiC 基包壳的ther-θ平面中现有的各向同性二维近场动力学模型的裂纹和损伤，以解释 SiC-SiC 复合管的正交各向异性弹性特性。在 UO2 燃料压水堆 (PWR) 的正常运行条件下对三种基于 SiC 的架构进行了建模。将各向异性 SiC 包壳模型的结果与各向同性模型的结果进行比较，并分析结果对材料各向异性、热导率和施加的线性额定功率的敏感性。分析结果表明，如果存在内部或外部整料，则各向异性对 SiC 基包壳的 ther-θ 平面中观察到的损伤和裂纹模式有显着影响。与各向同性模型相比，各向异性模型预测包覆有内部整料的两层中的裂纹更多，并且预测包覆有外部整料的两层中的损坏程度更高。在正常的反应堆条件下，发现外部整体包层结构保持密封。
SiC continuous fibre reinforced SiC matrix (SiC-SiC) composites are a proposed material for accident tolerant fuel cladding. Thermomechanical models of SiC-based cladding under light water conditions indicate that microcracking in the radial direction of the tubing may lead to a loss of hermicity. SiC-based tubing is known to have anisotropic elastic properties but the effect of this anisotropy have not been incorporated into existing thermomechanical models of clad cracking. This work augments an existing isotropic 2D peridynamic model of cracking and damage in ther-θplane of a SiC-based cladding to account for the orthotropic elastic properties of SiC-SiC composite tubing. Three SiC-based architectures are modelled under normal operating conditions of a UO2-fuelled pressurised water reactor (PWR). The results of the anisotropic SiC-cladding model are compared with the results of the isotropic model, and the sensitivity of results to material anisotropy, thermal conductivity, and applied linear power rating are analysed.The results of this analysis show that anisotropy has a significant effect on the damage and crack patterns observed in ther-θplane of SiC-based cladding, if either an inner or outer monolith is present. The anisotropic model predicts more cracks in two layer clad with an inner monolith and higher levels of damage in a two layer clad with an outer monolith than the isotropic model. Under normal reactor conditions the outer monolith clad architecture was found to remain hermetic.
登录
查看更多内容
影响因子：
3.1
作者：
R. Mella;M. Wenman
通讯作者：
R. Mella;M. Wenman
使用 Abaqus 中实现的近场动力学计算热应变断裂的网格和时间步长敏感性
影响因子：
7.2
作者：
Beckmann R
通讯作者：
Beckmann R
GCFR 和 HTGCR 燃料颗粒涂层的最新进展及其性能。
DOI：
--
发表时间：
1972
期刊：
影响因子：
--
作者：
L. Ford;N. Hibbert;D. G. Martin
通讯作者：
D. G. Martin
存在间隔网格时 SiC/SiC 复合材料包层变形的有限元分析
DOI：
--
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
作者：
Wei Li;K. Shirvan
通讯作者：
K. Shirvan
SiC-SiC CMC管状试样轴向拉伸性能的实验室间循环研究
DOI：
--
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
作者：
Gyanender Singh;S. Gonczy;C. Deck;E. Lara‐Curzio;Y. Katoh
通讯作者：
Y. Katoh