code_aster案例︱蠕变仿真计算
1.关于code_aster
SALOME_MECA是一个具有用户友好图形界面的开源软件，它在SALOME数值模拟平台中集成了code_aster有限元计算程序，是由法国电力公司研发部开发的计算机辅助工程CAE软件，可以用来研究线性、非线性问题，作动、静态的热、力耦合结构分析。AsterStudy是一个全新的在SALOME_MECA平台内的code_aster用户图形交互界面模块，将数据设置和力学算例的启动在SALOME平台内统一化，代替了传统的aster模块和EFICAS界面，用户体验已经可以媲美商业软件。
code_aster提供全系列的多物理场分析和建模方法，远远超出了热-力计算代码的标准功能。该软件包含广泛的本构定律（如弹性、弹塑性、弹粘塑性、辐射下的燃料棒和金属，等等），能够处理线性和非线性问题（接触，摩擦，断裂力学，地震分析，等等），同时，也可被用于土木工程结构的性能分析，微观尺度的晶粒计算，几乎含盖了核工业涉及的所有固体力学应用领域。
2.基于code_aster的火电厂蒸汽节流阀的蠕变损耗计算及计算结果的分析
研究背景
一般冬季是传统的用电高峰。在核电和水电发电的基础上，还需要运行火电厂（包括煤炭和天然气）来满足高峰时期的用电需求。然而随着高强度的使用，机组中的蒸汽进气构件可能会因此产生蠕变（Creep）损耗，带来安全威胁。
蠕变（英语：Creep），也称潜变，是在应力影响下固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。当材料长时间处于加热当中或者在熔点附近时，蠕变会更加剧烈。蠕变常常随着温度升高而加剧。
例如在本次的算例中，在某电厂的节流阀因为长期处在水蒸气高温高压工作状态，产生了一处50mm见方的冲蚀区域，产生了断裂裂纹，危害生产安全。为研究蠕变损耗，可以利用code_aster来进行建模分析。
因此为了保障生产安全并预估出更准确的节流阀剩余寿命，我们需要一个强大的工具对其进行数值模拟研究。
研究方案
在该分析中我们的研究对象是长期处于高温高压下的节流阀。 具体研究流程如下图所示：
首先，通过物理实验得出物性条件：
然后在物性条件的基础上，通过使用Monkman Grant定理得到蠕变模型。Code_Aster正是可以将如上所得模型应用到计算中。
Code_Aster包含的模型有：
1) 所有从Caboche演变而来的粘塑性定律模型（Code_Aster代码为VISC_ISOT_TRAC, VISC_CIN1_CHAB...）
2) Lemaitre定律
3) Hayhurst定律
4) 模型选择（S1, S2）
模拟过程与结果
1) 计算 - 边界条件定义：
蒸汽的大气压：37.5 bar
重点关注冲蚀区域的应力仿真结果
除四周的固定条件外，对于其他非对称区域只考虑干扰应力
2) 前处理 - 网格：
3) 热学仿真结果：
内壁：
热交换方式主要是对流，在标称值（水蒸气565度）下，交换系数是5815 W/m^2/C
外壁：
标称值（30度）下，交换系数是5.815 W/m^2/C
4) 力学仿真结果：
基于3D_INCO_UPG不可压缩模型的HPP计算
塑性形变等效于200000h的蠕变
由此图可以看出S1模型的形变程度更大
为了更细致的观察，选取两个截面L1 - L2：
截面L1：强塑性应变定位
可以看到，L1处从内向外，应变逐步增大
截面L2：弱塑性应变定位
而在L2处从内向外应力逐步减少
研究结论
1) 使用弱应力标准时，不同模型的计算结果有较大差异。
2) 虽然模型需要进一步细化，但目前仅用于定位出需要检查的冲蚀区域已经足够了
3) 还需研究损伤阈值和三向损伤的情况
4) 类似成分还可以用于全部反应堆
5) 仍需要损伤和冲蚀穴蠕变的建模
6) 可以提高灵活性 - 进一步扩展到疲劳和蠕变交互作用的研究
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