标准金属试件拉伸试验的有限元分析模拟

重大核科学工程·中国实验快堆7

的勇气，而且该方法可用于大型压力容器的螺柱拆装工程中，在核电、电力及化工等行业中均具有应用前景。

参考文献：

[1] 俄罗斯供货的459.01蒸发器和459.02过热器.

[2] 459.01 PP1蒸发器强度计算.

[3] 459.02 PP1过热器强度计算.

标准金属试件拉伸试验的有限元分析模拟

文静，李海龙，李晓轩

材料研究过程中，常通过棒状、薄板状、管状试件在拉伸机上进行拉伸试验来确定材料的力学特性，如拉伸延展性、断面收缩率，屈服强度、抗拉强度等，并给出应力-应变曲线。

本文基于商业程序ANSYS，采用有限元方法对标准棒状金属试件拉伸试验过程进行模拟，给出部分结果。

1 计算模型与方法

有关国家标准[1]给出了常用的标准金属试件的几何尺寸。本文参考此规范，取其中具有代表性的一种。金属材料特性采用各向同性多线性强化特性曲线。为减少计算工作量，计算模型采用轴对称模型，在试件长度方向的中部施加对称位移边界条件，结果示于图1。在拉伸机上拉伸试件的位置上施加位移载荷。

2 计算结果

计算给出了拉伸力-位移曲线（图2）。从图2可看出，在拉伸的前半段过程中，随着位移载荷的不断增加，试件横截面不断缩小，但拉伸位移增加导致拉伸力不断加大。当横截面缩小到一定程度，拉伸机的拉伸力不再增加，反而减小，可看到明显的颈缩阶段，拉伸到较大的位移时所对应的应力和变形图（图3）也验证了这一点。这与一般拉伸试验中的拉伸力-位移曲线趋势吻合非常好。计算还给出了应力水平随着位移载荷增加的变化。

图1 计算模型及边界条件图2 拉伸力-位移曲线

8 中国原子能科学研究院年报 2008

3 结论

本文采用有限元法对在拉伸机上进行棒状金属试件拉伸试验过程中的变形特别是颈缩效应进行了很好的模拟，与一般金属试件拉伸试验吻合非常好，计算还给出了拉伸过程中变形和拉伸力随拉伸位移变化的曲线。

图3 拉伸到某一位移时的应力和变形图

参考文献：

[1] GB 2975—82 钢材力学及工艺性能试验取样规定. 北京：中国标准出版社, 1982.

国产12CrWTi-ODS和9Cr2WVTa钢在流动Pb中的腐蚀

许咏丽，张金权，楮凤敏，Alessandro Gessi1

（1. ENEA-Brasimone Research Center, Italy）

1 试验方法

1.1 试验设备

试验在Brasimone核研究中心的CHEOPE-III动态Pb回路中进行。CHEOPE回路共有3个试验段，可同时进行3种不同的试验，试验段最高温度为500 ℃，配有氧控制装置和测氧仪，Pb的总装载量为40 L。

1.2 试验材料

试验用的材料为中国原子能科学研究院和北京科技大学联合研制的9Cr2WVTa钢以及北京钢铁研究总院研制的12CrWTi-ODS钢，其化学成分及其热处理工艺列于表1。

表1 9Cr2WVTa 和 12CrWTi-ODS钢的化学成分及其热处理工艺

化学成分

热处理工艺材料

C W Cr V Ta Mn Fe

9Cr2WVTa 0.13 8.8 1.49 0.20 0.0590.68其余 1 253 K，0.5 h，水淬；1 033 K，1.5 h，空冷

化学成分

热处理工艺材料

C Cr W Ti Y2O3O Fe

12CrWTi-ODS 0.018 12.83 2.0 0.71 0.520.25其余 1 100℃，1 h，空冷；745～755 ℃，1 h（2×10－3 Pa），空冷