Zircaloy-4 및 Zirlo 판재의 구간별 성형한계 유한요소모델
Sectional FE Forming Limit Model of Zircaloy-4 and Zirlo Sheet
- 주제(키워드) 성형한계도 , 성형한계 유한요소모델 , 한계변형률 , 확산네킹 , 국부네킹 , Zircaloy-4 판재 , Zirlo 판재
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 이형일
- 발행년도 2012
- 학위수여년월 2012. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000047159
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작원 보호를 받습니다.
초록/요약
본 연구에서는 핵연료 지지격자체의 재료인 Zircaloy-4 와 Zirlo 판재의 각 변형률비 (단축인장모드, 음인 영역, 양인 영역) 에 적합한 유한요소 성형한계 예측모델을 제시했다. 단축인장모드 변형률을 얻고자 인장시편을 모델링했으며, 단축인장과 평면변형사이에는 돔장출해석 모델을 적용했다. 양축인장영역에서는 시편형상으로 네킹을 구현하고자 테이퍼를 적용한 모델을 사용했다. 국부네킹점 판단을 위해 단축인장모드에는 새로운 판별식을 도입 했고, 양축인장 테이퍼모델에는 최대하중점을 사용했다. 돔장출해석에는 돔 장출시험과 동일한 ISO 12004를 적용했다. 먼저 인장시험 및 이방성시험으로 응력-변형률곡선과 이방성계수를 얻었다. 유한요소모델의 타당성을 검증하고자 NUMISHEET 96 을 따르는 돔장출시험으로 두 재료의 실험적 성형한계도들을 얻었다. 아울러 유한요소해석과 돔장출시험, 기존 이론 성형한계모델들로 얻은 한계변형률을 비교했다. 본 논문에서는 이론모델의 적용한계를 넘어선 유한요소모델을 제시했으며, power law를 따르지 않는 재료에 적용할 수 있음을 검증했다.
more초록/요약
In this work, we investigate sectional finite element forming limit models with uniaxial, negative and positive strain ratios for Zircaloy-4 and Zirlo used for spacer grids of nuclear fuel rods. In order to obtain limit strain sets, a tensile specimen is modeled for the uniaxial mode, and the dome stretching model is used for the region between uniaxial and plane strain. Since theoretically local necking cannot occur under biaxial stretching conditions, we used tapered specimens in order to explain local necking by means of geometrical imperfection. A new type of criterion is introduced to find the onset of local necking in uniaxial mode, while the maximum load criterion is used for the tapered model. For the dome stretching model, based on FE analyses limit strain sets are evaluated according to ISO 12004 adopted for dome stretching tests. First, tensile and anisotropy tests are performed to obtain stress-strain curves and anisotropic coefficients. The experimental forming limit diagrams (FLD) for two materials are obtained by dome stretching tests following the specification of NUMISHEET 96. By comparing the predicted forming limit curves obtained from FEA with experimental data, we investigated the validity of the sectional FE forming limit models. As the proposed FE model is shown to overcome the limitations of theoretical models, we suggest its application to non-power law hardening materials.
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