剪切是乏燃料后處理工藝流程關(guān)鍵環(huán)節(jié),因受強(qiáng)輻照制約,對該剪切工藝研究很少,剪切工藝參數(shù)需通過大量試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,成本高、周期長且無法掌握剪切機(jī)理。以乏燃料組件主要支承結(jié)構(gòu)不銹鋼管為研究對象,采用基于Johnson-Cook模型的有限元數(shù)值模擬方法來分析剪切過程。設(shè)計(jì)剪切試驗(yàn)驗(yàn)證上述模型的正確性,并研究剪切間隙、刀具角度、刀具棱邊寬度等工藝參數(shù)對剪切的影響。結(jié)果表明:剪切試驗(yàn)與模型結(jié)果擬合性很好,證明了該模型的正確性;最大剪切力、斷裂時(shí)剪切力隨剪切間隙、棱邊寬的增大而增大,隨刀具角度增大而減小;剪切間隙對壓緊段斷口形貌影響較大,刀具角度和棱邊寬對分離段開口高度影響較大。 

【文章來源】：中國機(jī)械工程. 2020,31(15)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

剪切原理圖

建立圖2所示的幾何模型,該模型主要包括不銹鋼管、剪切刀、固定刀、壓緊塊、輔助支承。不銹鋼管設(shè)置為彈塑性變形體,剪切刀、固定刀、壓緊塊及輔助支撐均設(shè)置為離散剛體,減小計(jì)算量。在ABAQUS中裂紋萌生以及斷裂過程通過單元的刪除來實(shí)現(xiàn)[18],網(wǎng)格越細(xì)越能準(zhǔn)確地模擬斷口形貌及剪切力。圖3所示為鋼管模型網(wǎng)格劃分,將不銹鋼管分為剪切區(qū)、壓緊區(qū)以及分離區(qū)三部分,主要受力、變形以及斷裂發(fā)生在剪切區(qū),剪切區(qū)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化處理。

在ABAQUS中裂紋萌生以及斷裂過程通過單元的刪除來實(shí)現(xiàn)[18],網(wǎng)格越細(xì)越能準(zhǔn)確地模擬斷口形貌及剪切力。圖3所示為鋼管模型網(wǎng)格劃分,將不銹鋼管分為剪切區(qū)、壓緊區(qū)以及分離區(qū)三部分,主要受力、變形以及斷裂發(fā)生在剪切區(qū),剪切區(qū)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化處理。304不銹鋼具有優(yōu)異力學(xué)性能,耐腐蝕、耐高溫,廣泛應(yīng)用于核工業(yè)。其材料物理性能參數(shù)如表2所示,材料彈性模量、泊松比等參數(shù)通過單軸拉伸試驗(yàn)得到。


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