核能組件之應力強度因子計算方法探討

【摘要】：以線彈性破裂力學為發展基礎,ASME鍋爐及壓力容器規範(ASME BPV Code)第XI章附錄A與美國石油協會之適用性評估規範(API-579)附錄C皆針對管路或中空圓柱形狀設備內所含之裂紋分別提出三階、四階多項式擬和之應力強度因子計算方法。此外,有限元素分析經常使用經特殊處裡之奇異元素來計算應力強度因子,此奇異元素可抵銷裂紋尖端應力奇異性。本文即是使用上述三種方式來計算核能管路、噴嘴組件受內壓、熱應力負載之應力強度因子。初步研究結果顯示,在僅承受內壓之條件下,針對幾何形狀較單純之管路組件,上述三種方式計算所得之應力強度因子幾乎雷同,然而,針對幾何形狀較複雜之噴嘴組件則計算結果將產生差異。此外,本文亦將探討三種計算方式之準確度、保守度及效率,以提供業界在面臨組件發現裂紋時或需處理後續的裂紋成長評估時能夠選擇適當計算方式之建議。