基于Johnson-Cook模型的不锈钢管剪切数值模拟

发布时间：2021-10-15 05:13

　　剪切是乏燃料后处理工艺流程关键环节,因受强辐照制约,对该剪切工艺研究很少,剪切工艺参数需通过大量试验进行设计优化,成本高、周期长且无法掌握剪切机理。以乏燃料组件主要支承结构不锈钢管为研究对象,采用基于Johnson-Cook模型的有限元数值模拟方法来分析剪切过程。设计剪切试验验证上述模型的正确性,并研究剪切间隙、刀具角度、刀具棱边宽度等工艺参数对剪切的影响。结果表明:剪切试验与模型结果拟合性很好,证明了该模型的正确性;最大剪切力、断裂时剪切力随剪切间隙、棱边宽的增大而增大,随刀具角度增大而减小;剪切间隙对压紧段断口形貌影响较大,刀具角度和棱边宽对分离段开口高度影响较大。 

【文章来源】：中国机械工程. 2020,31(15)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

剪切原理图

建立图2所示的几何模型,该模型主要包括不锈钢管、剪切刀、固定刀、压紧块、辅助支承。不锈钢管设置为弹塑性变形体,剪切刀、固定刀、压紧块及辅助支撑均设置为离散刚体,减小计算量。在ABAQUS中裂纹萌生以及断裂过程通过单元的删除来实现[18],网格越细越能准确地模拟断口形貌及剪切力。图3所示为钢管模型网格划分,将不锈钢管分为剪切区、压紧区以及分离区三部分,主要受力、变形以及断裂发生在剪切区,剪切区网格进行细化处理。

在ABAQUS中裂纹萌生以及断裂过程通过单元的删除来实现[18],网格越细越能准确地模拟断口形貌及剪切力。图3所示为钢管模型网格划分,将不锈钢管分为剪切区、压紧区以及分离区三部分,主要受力、变形以及断裂发生在剪切区,剪切区网格进行细化处理。304不锈钢具有优异力学性能,耐腐蚀、耐高温,广泛应用于核工业。其材料物理性能参数如表2所示,材料弹性模量、泊松比等参数通过单轴拉伸试验得到。


本文编号：3437486