应变强化奥氏体不锈钢低温容器用材料弯曲试验研究

摘要

弯曲试验是检测金属材料弯曲塑性变形能力的一种方式，为金属材料的塑性成形加工提供保障。对于应变强化低温压力容器用奥氏体不锈钢材料而言，其弯曲塑性变形能力是材料性能检测中的一项重要检测指标。
　　 本文在国家高技术研究发展计划（863计划）重点项目课题(项目编号:2009AA044801)的支持下，在查阅大量国内外文献的基础上，对应变强化奥氏体不锈钢低温容器用材料弯曲试验进行了有限元分析数值模拟和实验研究，旨在通过分析不同规格弯曲压头对奥氏体不锈钢塑性变形能力的影响，为材料弯曲试验方法及检测标准的确定提供参考依据，本文主要工作和结论有:
　　 (1)综合考虑材料非线性、几何非线性和边界条件非线性，建立了试样弯曲试验过程的非线性有限元分析模型。
　　 (2)进行了一系列不同厚度试样在2倍弯曲压头和4倍弯曲压头作用下的弯曲试验，并通过试验结果与模拟结果的分析比较，验证了非线性有限元分析模型的合理性，证实了模拟结果的有效性。
　　 (3)在2倍和4倍弯曲压头作用下不同厚度试样弯曲伸长率的计算结果表明:弯曲到180°时，在2倍弯曲压头作用下，试样的弯曲伸长率在36％左右;在4倍弯曲压头作用下，试样的弯曲伸长率在20％左右。对于应变强化低温容器用奥氏体不锈钢，其断后伸长率超过45％，在弯曲试验中宜采用直径为2倍试样厚度的弯曲压头;对于断后伸长率为25％左右的金属材料，在弯曲试验中宜采用4倍弯曲压头。

目录

声明

致谢

符号说明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 低温压力容器用钢

1．2．1 低温下金属材料冷脆性

1．2．2 低温韧性影响因素

1．2．3 低温用钢力学性能要求

1．2．4 低温压力容器用钢常见类别

1．3 奥氏体不锈钢低温压力容器室温应变强化技术

1．3．1 奥氏体不锈钢及其应交强化特性

1．3．2 室温应变强化技术的发展

1．3．3 应变强化奥氏体不锈钢低温压力容器优势

1．4 本文主要研究内容

第二章 材料弯曲试验有限元模拟

2．1 弯曲过程中的非线性问题

2．1．1 材料非线性

2．1．2 几何非线性

2．1．3 边界条件非线性

2．2 弯曲压头位移与弯曲角度的关系

2．3 分析模型

2．3．1 材料参数

2．3．2 实体模型

2．3．3 网格划分

2．3．4 定义接触和边界条件

2．3．5 求解方法

2．4 模拟过程和模拟结果

2．4．1 Mises等效应力

2．4．2 等效塑性应变

2．5 本章小结

第三章 材料弯曲试验

3．1 材料性能

3．1．1 化学成分

3．1．2 力学性能

3．1．3 弯曲伸长率

3．2 试样制备

3．3 试验装置及试验方法

3．4 试验结果及分析

3．4．1 2倍弯曲压头

3．4．2 4倍弯曲压头

3．5 本章小结

第四章 材料弯曲试验方法分析

4．1 试样厚度、弯曲压头直径与弯曲伸长率

4．2 弯曲伸长率与断后伸长率

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

作者简介及在读期间发表(录用)论文情况