Irradiation of a reactor pressure vessel (RPV) causes a shift of the ductile to brittle transition region towards higher temperature regions. In the event of a pressurized thermal shock (PTS), where the temperature drops drastically, the ductile to brittle transition region might be entered for irradiated ferritic steel. Hence, there is a risk of brittle cleavage fracture. Cleavage fracture is a transgranular unstable fracture initiated by cracked second phase particles and rapidly propagated over grain boundaries. The warm pre-stressing (WPS) effect can be helpful as it increases the apparent fracture toughness of ferritic steel pre-loaded in the ductile temperature region, which is the case for a PTS. This effect has been proven effective for virgin material, but the impact of residual stress fields on the WPS effect have not been investigated thoroughly. Utilizing a finite element model of notched three-point bending specimens and a non-local probabilistic model for fracture prediction the effect of residual stresses on the WPS effect was investigated in this thesis. Regarding the crack tip state, expressed as J, the probability of fracture was alike for both material with and without residual stresses, however a significant loss of load bearing capacity was found comparing them two. The magnitude of this loss depends on pre-load level as well as specimen size. This loss however, was also found when not considering the WPS effect. / Bestrålning av ferritiska reaktortankar orakar en förskjutning av den duktil-spröda omslagstemperaturen till högre temperaturer. Vid en trycksatt termisk shock (TTS) sjunker temperaturen drastiskt i reaktorn och omslagstemperaturen kan nås. Därför uppstår en risk för klyvbrott. Klyvbrott är en transgranulär ostabil spricktillväxt initierad av sprickor i sekundärfaspartiklar som propagerar över korngränserna om spänningstillståndet är gynnsamt. Varm förbelastning, eller warm pre-stressing (WPS) kan vara fördelaktig eftersom den höjer den effektiva brottsegheten hos ferritiskt stål som förbelstats i den duktila temperaturregionen, som är fallet för TTS. Den här effekten har visats effektiv för material utan restspänningar, men för fallet med restspäninningar saknas utförliga undersökningar av WPS-effekten. Med hjälp av en finita element model av tre-punkt böjprovstavar och en icke-lokal sannolikhetsmodell för prediktion av brott så undersöktes vilken effekt restspänningar har på WPS-effekten. Brottsannolikheten visade sig vara lika för både material med och utan restspännigar om man syftar på sprickspetstillståndet, uttryckt som J. Däremot syns en tydlig förlust i lastbärande förmåga mellan de två fallen. Storleksordningen på förlustern beror både på förbelastningsnivå och provstavsstorlek. Den förlusten kunde dock finnas även för fall utan någon WPS effekt.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-337125 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Danielsson, Emil |
| Publisher | KTH, Hållfasthetslära |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2023:270 |
Page generated in 0.0026 seconds