En mindre skillnad mellan en etablerad matematisk modell för att förutsäga tillväxtbeteende för krypsprickor i material i högtemperaturmiljöer och faktiska data har fått Dr. Warwick Payten att omvärdera tillvägagångssättet och revidera modellen.

I forskning publicerad i Ingenjörsbrottmekanik , Payten delade en reviderad modell för att förutsäga kryptillväxthastigheter som validerades i en rad olika material.

"Att mer exakt kunna förutsäga spricktillväxt i verkliga komponenter är mycket användbart eftersom det tillåter dig att potentiellt förlänga livslängden på driftiga industrianläggningar och konventionella, sol- och kärnkraftverk med förtroende, sade Payten, en senior forskare i kärnbränslecykeln.

"Ingenjörer och de av oss som arbetar med sprickmekanik har varit medvetna om i många decennier att de nuvarande ekvationerna som utvecklades på 1980-talet av Nikbin Smith och Webster (NSW) är alltför konservativa, " lade Payten till.

NSW-ekvationerna härleddes från original matematiskt arbete utfört på 1960-talet av Hutchinson Rice och Rosengren (HRR).

I NSW-ekvationen för att bestämma spricktillväxt i planspänning, som används i alla tekniska koder, du multiplicerar tillväxten av planspänningssprickor med en multiaxiell faktor på 30 eller 50. Detta ger en hög uppskattning av fel, eller kortare livslängd för komponenten.

"När du använder en faktor på 30 eller 50 i ekvationen, det kan ge ett resultat som säger att du måste avbryta delen om tre år när det i verkligheten är mer sannolikt att det håller i 30 år, sa Payten.

"Även om Nikbin kom på en annan metod som använde en faktor mellan tre och åtta, den var svår att använda och var beroende av hur man tolkade en kritisk vinkel.

"På grund av denna skillnad mellan modellen och den faktiska förväntade livslängden, Jag bestämde mig för att ta ett nytt tillvägagångssätt. Jag hade en idé eftersom allt vi använder är baserat på duktilitet. Snarare än duktilitet, Jag tittade på energier. Jag gick tillbaka till de ursprungliga HRR-ekvationerna, för att göra en bedömning baserad på mängden energi i de singulära fälten som är förknippade med sprickutbredning, sa Payten.

Med hjälp av de ursprungliga logaritmtabellerna från HRR-papperet och Lemaitre-skadamodellen, Payten kunde beräkna energin för vart och ett av de singulära fälten.

"När jag gjorde allt det där, faktorn sjönk till 2,9, som jag rundade upp till tre. Detta föreslog att faktorn vi multiplicerar med skulle vara tre och inte 30 eller 50, vilket är en betydande skillnad.

"Om du vill vara konservativ gånger gå till sex. Men vi vet nu att det inte är 30."

Efter att ha testat och validerat den nya modellen en rad olika material, inklusive kol, stål, rostfritt stål, inkoner och superlegeringar, de material som används för att bygga nuvarande och framtida kraftreaktorer, Payten sa att han var säker på att modellen skulle kunna användas nästan universellt.

Payten rekommenderar att de universella spricktillväxtekvationerna och FEA-koden ändras för att ge en mer realistisk förutsägelse av komponentlivslängd.

"Det kommer att vara särskilt viktigt för kombianläggningar, solkraftverk, och konventionella anläggningar som nu cyklar, så växter behöver inte pensioneras för tidigt på grund av felaktiga förutsägelser om spricktillväxt."

De nya ekvationerna har lagts till "spricktillväxt"-komponenten i RemLife, en innovativ programvara utvecklad av Payten och distribuerad av ALS Global. Verktyget beräknar skadorna som kraftverkskomponenter får under driftcykler och kan användas för att förutsäga hur länge anläggningen kan fungera säkert.