损伤与断裂力学及其工程应用研讨会（2021）

31 / 2021-03-26 23:26:43

UO2燃料颗粒断裂行为的相场法研究

相场法，断裂，UO2燃料颗粒，孔隙率

  断裂相场法采用弥散裂纹代替经典的离散裂纹，通过相场变量的演化表征裂纹的扩展行为，其优点是可以预测裂纹萌生、扩展、分叉等复杂的断裂力学行为。本文通过在相场法中引入表征热应变、辐照应变、孔隙压力、裂纹压力等相关影响项，建立相应的控制方程，发展了用于模拟多孔隙UO₂陶瓷燃料颗粒断裂行为的相场法。采用断裂相场方法模拟裂纹在燃料颗粒内部萌生、扩展和连通，并导致燃料颗粒整体断裂的全过程，得到了陶瓷燃料颗粒开裂时的内压阈值、裂纹扩展临界载荷以及裂纹扩展方向等临界断裂参量，为内压载荷下多孔材料断裂行为研究提供数值分析方法。采用相场法研究了孔隙率、气孔半径、气孔分布及其内部气压等对UO₂燃料颗粒断裂行为的影响规律。