热/力/辐照环境下颗粒增强型核燃料的跨尺度断裂分析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11905215
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    14.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2803.反应堆物理与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Particle reinforced nuclear fuel has a wide application prospect. The fracture behavior of this fuel is extremely complex due to the effect of fission reaction and thermal-mechanical-irradiation environment. On the meso-scale, the propagation and growth of micro-cracks in fuel particles, and the ductility fracture of matrix are two key issues. Because of the cross-scale behavior between the meso-scale fracture behavior and macro-scale failure, it is difficult to simulate the failure behavior of particle reinforced nuclear fuel. At the same time, the traditional multi-scale mechanical simulation method cannot balance the accuracy and efficiency. In present project, the nuclear fuel under thermal-mechanical-irradiation environment is the research object. The meso-scale model is constructed by using the brittle fracture model based on the cohesive theory. Meanwhile, the continuation fracture model based on the progressive damage theory, and the micro-crack generation and the extended behavior in different components are analyzed in detail. At the same time, in order to solve the limitation of traditional multi-scale method, a data-driven cross-scale fracture mechanics analysis method is proposed based on the data mining theory. The research results of the project are of great significance to the study of the cross-scale fracture behavior of nuclear fuel, and also provide a new way of thinking for exploring the combination of data mining theory and multi-scale method.
颗粒增强型核燃料具有广泛的应用前景,由于裂变反应和热/力/辐照环境的作用,该型燃料的断裂行为极其复杂。在细观尺度上,燃料颗粒中具有微裂纹生成、扩展现象发生,基体具有辐照损伤及延性断裂现象发生。由于细观断裂行为与宏观破坏之间的跨尺度行为,目前针对颗粒增强型燃料的断裂失效行为难以准确模拟。同时,传统多尺度力学模拟方法存在难以兼顾精度与效率的问题。本项目热/力/辐照环境下的核燃料为研究对象,利用基于内聚力理论的脆性断裂模型和基于渐进损伤理论的延续断裂模型构建精细化细观尺度模型,细致分析微裂纹生成及在不同组分中的扩展行为。同时,为解决传统多尺度方法的局限性,基于迅速发展的数据挖掘理论,构建数据驱动跨尺度断裂力学分析方法。项目研究成果对核燃料的跨尺度断裂行为研究具有重要意义,也为探索数据挖掘理论与多尺度方法的结合提供了新的思路。

结项摘要

本项目研究获得了适用于颗粒增强型核燃料的细观尺度精细化力学行为模拟方法及跨尺度分析方法。针对颗粒增强型燃料建模方法,完成了细观尺度基于数字图像和统计规律的两种有限元重构方法的研究并开发了自动建模程序。基于内聚力单元方法建立颗粒材料脆性断裂的模拟方法,通过双判据损伤模型建立基体材料延性断裂和剪切带破坏的模拟方法。提出了基于非正交周期性边界条件与实时均匀化方法的数据挖掘的层级跨尺度方法,利用复杂变形数据库对RVE模型进行加载并建立了切线模量数据库。具有网格划分简单、计算量小等优点。本项目为我国先进核燃料设计提供了精细化的力学分析工具,具备细观尺度及跨尺度的燃料失效行为模拟能力,对有效释放设计裕量,提高核燃料性能起到促进作用。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
The role of the third body in the fretting wear of 690 alloy
第三体在690合金微动磨损中的作用
  • DOI:
    10.1142/s0217979220500770
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    International Journal of Modern Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Xue Mi;Xiao-Ming Bai;Pan Tang;Hai Xie;Jin-Fang Peng;Min-Hao Zhu
  • 通讯作者:
    Min-Hao Zhu
An Image-Based Double-Smoothing Cohesive Finite Element Framework for Particle-Reinforced Materials
基于图像的颗粒增强材料双平滑内聚有限元框架
  • DOI:
    10.3390/math8040543
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Mathematics
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Xiaoming Bai;Xue Mi;Hai Xie;Kaikai Shi;Furui Xiong;Yixiong Zhang;Licheng Guo
  • 通讯作者:
    Licheng Guo
Fracture failure analysis of steam generator channel heads with high carbon macro-segregation
高碳宏观偏析蒸汽发生器通道封头断裂失效分析
  • DOI:
    10.1016/j.engfailanal.2020.104540
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Engineering Failure Analysis
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Kaikai Shi;Yixiong Zhang;Yu Yang;Bin Zheng;Hai Xie;Shiqing Gao;Xiaoming Bai;Xiaolong Fu;Xuejiao Shao
  • 通讯作者:
    Xuejiao Shao
Investigation on Analysis Method of Environmental Fatigue Correction Factor of Primary Coolant Metal Materials in LWR Water Environment
轻水堆水环境主冷却剂金属材料环境疲劳修正系数分析方法研究
  • DOI:
    10.3390/met11020233
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Metals
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xuejiao Shao;Hai Xie;Yixiong Zhang;Furui Xiong;Xiaoming Bai;Lu Jiang;Qianhua Kan
  • 通讯作者:
    Qianhua Kan
A new domain-independent interaction integral for three-dimensional non-homogeneous thermoelastic materials
三维非均质热弹性材料的一种新的与域无关的相互作用积分
  • DOI:
    10.1016/j.engfracmech.2020.107084
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Engineering Fracture Mechanics
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Yukun Li;Hongjun Yu;Licheng Guo;Kai Huang;Xiaoming Bai
  • 通讯作者:
    Xiaoming Bai

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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