Застосування розв’язку Качанова про рівновагу сферичної порожнини до аналізу зростання пор в’язкого руйнування в умовах радіаційної повзучості

Abstract

Розглядається застосування розв’язку Качанова про рівновагу сферичної порожнини в пружно-пластичному просторі до моделювання зростання концентрації пор в’язкого руйнування в матеріалі, що піддається впливу нейтронного опромінення. Використання розв’язку Качанова для сферичної порожнини, розташованої в ідеальному пружно-пластичному просторі, дозволяє врахувати радіаційну повзучість на пружній ділянці діаграми деформування опроміненого матеріалу на відміну від рівнянь Райса—Трейсі—Хуанга, в яких пружна ділянка не розглядається. Урахування цього чинника впливає на результати аналізу поведінки пористого матеріалу, оскільки зі зростанням дози опромінення відбувається радіаційне зміцнення, що призводить до зниження пластичності матеріалу, і тому в умовах тривалого нейтронного опромінення роль радіаційної повзучості на пружній ділянці діаграми деформування зростає. На основі співвідношень, що випливають з розв’язку Качанова, одержано рівняння для опису зростання об’ємної концентрації пор у матеріалі залежно від приростів деформацій миттєвої пластичності та радіаційної повзучості. Для аналізу поведінки опроміненого пористого матеріалу сформульовані визначальні рівняння радіаційної повзучості, в яких незворотні деформації включають деформації миттєвої пластичності, радіаційного розпухання, радіаційної повзучості та структурні об’ємні деформації, що враховують концентрацію пор в’язкого руйнування. Використовуються сучасні моделі радіаційного розпухання і радіаційної повзучості, в яких враховується пошкоджуюча доза, температура опромінення і вплив напруженого стану та накопиченої незворотної деформації на процеси розпухання і повзучості матеріалу.

The Kachanov solution of the spherical cavity equilibrium is considered in the elastoplastic body to modeling the ductile fracture pore concentration growth in the material subjected to neutron irradiation. The use of the Kachanov solution for the spherical cavity within the ideal elastoplastic body allows one to consider the irradiation creep on the elastic section of the stress-strain diagram of the irradiated material as compared with the Rice- Tracey-Huang equations where the elastic section is neglected. The consideration of this factor affects the results of the analysis of the porous material behavior. With the increase of the irradiation dose, there is an irradiation strengthening, which leads to the reduction of the material plasticity. Therefore, under long-term irradiation, the role of irradiation creep increases within the elastic section of the stress-strain diagram. Based on the relations from the Kachanov solution, the equation has been obtained to describe the increase of the volume pore concentration in the material depending on the strain increments of instantaneous plasticity and radiation creep. The determining equations of irradiation creep have been formulated to analyze the behavior of the irradiated porous material. In these equations, the nonreversible strains involve the strains of instantaneous plasticity, irradiation swelling, irradiation creep, and structural volume strains considering the ductile fracture pore concentration. The modern models of irradiation swelling and creep are used. They consider the damage dose, irradiation temperature, and influence of the stress state, as well as the accumulated irreversible strain, on the processes of swelling and creep of the material.