摘要
在模拟核电高温高压环境的高压釜中利用紧凑拉伸(CT)试样进行应力腐蚀开裂(SCC)的裂纹扩展实验是了解核电结构材料环境致裂(EAC)性能的主要手段，由于高压釜试验环境限制，电位降法，包括直流电位降法(DCPD)和交流电位降法(ACPD)，是实时监测拉伸试样裂纹扩展的唯一手段。鉴于直流电位降法表征的裂纹信号非常微弱，容易受到外界环境和仪器系统噪声、温漂、热电势等干扰，本文通过对监测系统中的信号干扰来源和存在机理进行了研究，从硬件、软件、测试对象探测点位置等方面优化和改善了本研究室己开发的DCPD裂纹扩展监测系统的性能，并搭建了第三代DCPD裂纹扩展监测仪器，完成的主要研究工作如下: (1)根据对裂纹扩展监测仪器所测数据及应用场景分析，确定了高温环境下影响裂纹扩展监测精度的主要因素，并在现有的研究基础上，对裂纹扩展监测系统进行了较为全面的改进和完善，设计并实现了第三代裂纹扩展监测系统。 (2)基于直流电位降法对裂纹监测系统的整体方案进行了优化设计，较大程度的改善了仪器的监测性能。硬件上完成了采集电路、通讯电路、信号放大电路等功能的集成化，并增加了数据的掉电存储功能和仪器的实时交互:软件上利用翻转直流电位降法、小波阈值法和参比电位法等对监测信号中的热电势、噪声和温漂进行了优化处理，系统的性能指标获得了较为明显的提升。 (3)根据直流电位降法的监测原理，建立了拉伸试样的有限元模型，通过获取标准CT试样在不同裂纹长度下的电位值，进一步标定了裂纹增长长度与电位降之间的关系。同时构建了参比电位差可测性和裂纹无关性的数学模型，利用遗传算法优化寻求最佳参比电位差探测点位置，得出在CT试样电流输入点和右上侧位置处测量的参比电位对裂纹两侧主电位的补偿量最大。 (4)研制了本研究室的第三代DCPD裂纹扩展监测仪器，搭建了静态、动态裂纹扩展监测实验平台，进行裂纹扩展监测实验，从监测信号的精度、分辨率和稳定性等方面量化分析和验证了仪器的优化结果。
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