Ein Beitrag zur experimentellen Thermoschockanalyse

W. Lang
1970
I Kurzfassung Es wird eine Methode zur Lösung von Problemen der Wärmespannungsbeanspruchung vorgestellt. Die Methode, die auf der experimentellen Bestimmung der Frequenzgangfunktionen und Gewichtsfunktionen für die Wärmespannungen beruht, erlaubt unter Verwendung des Duhamelschen Integrals die Ermittlung des zeitlichen Verlaufes der Temperaturen und Wärmespannungen in einem Bauteil bei im Reaktorbetrieb auftretenden schnellen, beliebigen Kühlmitteltemperaturänderungen. Außerdem gestattet sie
more » ... em gestattet sie auch eine Bewertung der Auswirkungen der im Reaktorbetrieb vorkommenden zyklischen thermischen Belastungen, welche im langzeitigen Betriebseinsatz zu einer Ermüdung der Konstruktion führen können. Ein für die Reaktortechnik typisches Bauteil (Hohlzylinder mit Innendurchmesser 100 mm und Wanddickensprung von 20 mm auf 2 mm), das besonders wärmespannungsempfindlich ist, wurde zur Erprobung der Methode mit Thermoelementen und Dehnmeßstreifen instrumentiert und in einem Helium-Kreislauf untersucht. Die Gültigkeit der Methode wurde dadurch nachgewiesen, daß die Ergebnisse eines realen Thermoschocks am He-Kreislauf mit den Ergebnissen verglichen wurden, welche man bei Anwendung der gleichfalls experimentell bestimmten Gewichtsfunktionen vorausberechnet hat. Abstract A method of solving problems related to transient thermal stresses is described. The method isbased on the experimental determination of frequency response functions and weighting functions for thermal stresses. With the use of Duhamel's integral, it is employed to determine the time curves of the temperatures and thermal stresses generated in a structural component as a result of fast variations of the coolant temperature during reactor operation. Moreover, it provides the means to evaluate the effects of cyclic thermal loads encountered in reactor operation which may cause fatigue of the structure in long-term operation. A representative structural component of reactor technology (hollow cylinder of 100 mm inside diameter with an abrupt change of wall thickness from 20 mm to 2 mm), which is particularly sensitive to thermal stresses, was equipped with thermocouples and strain gauges and investigated in a helium circuit, in order to test the proposed methode The validity of the method was demonstrated in a comparison of the results of areal thermal shock on the helium circuit with the results calculated in advance with the help of weighting functions which also had been determined experimentally.
doi:10.5445/ir/200003997 fatcat:f5td6vpahvepvborqykyvbqfnq