反应堆压力容器在服役期间会承受高温和高压等多种载荷的作用,因此不可避免的会产生损伤和各种缺陷,有缺陷的部位就会产生裂纹。而地震是自然界中非常严重的一种灾害,也是核事故中的不可抗因素,地震载荷会加剧压力容器缺陷部位的裂纹扩展,因此研究反应堆压力容器在地震载荷下的响应,对其进行三维裂纹扩展计算很有必要,这在实际的工程应用中也有着重要的研究价值。文章主要采用有限元软件进行数值模拟,也与理论计算进行了对比,对含内裂纹的反应堆压力容器在地震载荷下的三维裂纹扩展进行了分析,与简化的二维模型相比,利用三维模型更能表明沿裂纹前缘的应力强度因子的变化规律。对地震载荷下含内裂纹的反应堆压力容器主要的研究内容和研究结果如下:(1)建立AP1000压力容器的有限元模型,采用施加静水压力的方法对设计工况下的压力容器进行地震载荷下的应力分析,结果显示压力容器的应力集中区域为进口接管与筒体的交点区域,并且该应力集中节点的峰值应力大于材料屈服强度,压力容器进入屈服阶段,易产生裂纹。(2)建立含进口接管处角裂纹的压力容器有限元子模型,利用FRANC3D计算求解沿裂纹前缘的应力强度因子的变化规律,且将结果与ASME规范中推荐的权函数法计算出的结果对比。结果表明,不同内压下的进口接管裂纹处的应力强度因子均小于材料的断裂韧性,当内压较小时,有限元法计算得到的KI均值与权函数法得到的KI值相差不大;当内压较大时,由权函数法计算出的KI值接近有限元法计算得到的最大值。(3)对三种不一样的原始进口接管裂纹进行裂纹扩展计算:①裂纹位于进口接管的纵断面内;②裂纹面与进口接管的纵断面夹角为10°;③裂纹面与进口接管的纵断面夹角为30°。结果表现为:应力强度因子会随着夹角的变化而变化,夹角度数越小,应力强度因子越大;随着裂纹的不断扩展,与进口接管纵断面有夹角的裂纹慢慢趋向于与进口接管纵断面无夹角的裂纹,裂纹按Ⅰ型裂纹扩展。