氚增殖包层是聚变堆装置的核心部件之一,其主要功能之一是氚的增殖和提取,以及尽可能的实现氚自持。氚增殖包层采用球床的形式来盛装和堆积颗粒小球,并且球床所处的聚变堆环境极端恶劣,部分颗粒可能会因为受到多重复杂载荷的影响而发生破碎。因此,研究颗粒的破碎行为以及破碎颗粒对球床性能的影响十分重要。论文主要内容如下:1.基于颗粒破碎准则和颗粒破碎形式提出一种模拟球床颗粒破碎的方法,探究增殖包层球床在单轴压缩状态下的破碎行为。研究增殖包层球床在两种不同球床应变下的轴向局部填充因子和径向局部填充因子变化规律,得到了球床应变对颗粒配位数的影响。结果表明,球床应力和颗粒之间接触力在球床应变相对较小时变化不明显,并随着球床应变的逐渐增大显著变化;不同球床应变下的轴向局部填充因子和径向局部填充因子均存在壁面效应;球床颗粒配位数的总体分布在不同球床应变下均呈现Gaussian分布。2.利用离散元软件LIGGGHTS-PUBLIC,对不同破碎率的增殖包层球床进行单轴压缩试验模拟以研究球床的压缩性能。探究球床颗粒的恢复系数和摩擦系数对球床的整体强度影响,得到不同球床应变和球床破碎率对球床的平均接触力、平均填充率、平均配位数和接触力力链的影响规律。结果表明,在相同球床应变下,球床应力随着破碎颗粒数量的增大而减小;球床破碎率、恢复系数和摩擦系数三者共同影响球床的整体强度;在球床应变整体较小时,球床平均填充率随球床应变的增大呈线性增大;球床平均配位数随球床应变的增大而增大,随球床破碎率的增大而减小;球床强力链数量随球床应变的增大而增多,随球床破碎率的增大而减少。论文开展的研究,为后续进一步探究破碎颗粒影响增殖包层球床力学性能提供重要参考。图[40]表[7]参[81]。