1. 研究目的与意义
进入 21 世纪，地球温室效应、气候变化以及全球能源问题越来越受到人们的关注，发展清洁能源成为解决这些问题的一个重要手段。核电成为了人们研究的重点。核能发电是利用核反应堆中核裂变所实现的，通过裂变过程中所释放出的热能来进行发电的一种方式。铀原子在中子轰击作用下分裂为两个碎片，同时释放出更多的中子，在此过程中会产生大量的热，然后利用高压水循环系统就可以实现热能与电能的转化。世界上有比较丰富的核资源，其能提供的能量是化石燃料的十多万倍。由于在进行火力发电时，电站会向大气里排放大量的有害物质，如：co2和 no 等；煤里存在的镭、铀和钛等物质会随着烟尘飘散到大气中，因此大量的使用煤还会引起一定程度的放射性污染。利用核能进行发电则不会出现将巨量的污染物质排放到空气中的情况，因为核电站的排放要求十分严格，排放到大气中物质都会进行特殊处理，所以核能发电对大气的影响很小。据统计，核电站正常运行的时候，一年给居民带来的放射性影响，还不到一次 x 光透视所受的剂量；核能发电的利用率高，消耗 50 吨核燃料所产生的电能与消耗 515 万吨煤所产生的电能相同，因此每千瓦时的发电成本比火电站要低很多。正是因为核能的这些优势，核能目前被公认为最为高效安全的绿色能源，而核能发电作为一种高效经济安全的发电方式，则能部分取代火电，从而减少二氧化碳、氢氧化物和烟尘颗粒物等污染物的排放。
世界上有许多国家大力发展核电，其中核反应堆的发电百分比最高的是法国，能占到 78%。中国作为对工业用电需求极高的工业大国来说，只有 2%。从我国能源使用情况来看，我国对于传统化石能源使用比例仍然非常高，达到了90%以上。此外，根据欧美等主要国家的经验，可以通过有规模的进行核电站建设来解决中国的雾霾问题，提高空气质量。因此从改善我国的能源结构，提高能源效率，保障国家能源安全乃至环境、经济安全角度出发，核电将发挥越来越大的作用，是应对我国气候变化、解决当前能源发展问题的重要手段之一。
锆金属是核电站中不可缺少的材料之一，是一种重要的战略材料，被誉为“原子时代的第一金属”。锆金属优异的核性能体现在锆的热中子吸收截面小，只有0.18×10-28m2，考虑到中子经济性的条件下，用锆合金代替不锈钢作为核反应堆的材料可以节省大量的铀燃料。此外，锆以及锆合金的抗腐蚀性能优异，在高温高压水蒸汽环境里仍然能保持良好的材料性能，是核电站中水冷动力堆的元件以及堆芯结构材料的首选。此外，锆金属的导热率高、高温力学性能好，具有较好的加工性能。在新一代的核电技术中，由格架组装而成的核燃料组件是核反应堆中的核心部件，而核燃料组件制造技术水平是保障压水堆核电站正常运行的重要条件。锆合金格架作为核燃料组件制造的重要部件，格架的质量直接影响着核燃料组件的质量，最终影响着核电站的运行安全。燃料组件格架条带制造是格架制造的前提，所以条带冲制技术是核燃料组件制造技术体系不可或缺的组成部分，也是核燃料组件制造技术国产化、自主化必须掌握的关键技术之一。因此本论文以某系锆合金为研究对象，采用理论推导和数值模拟相结合的方法，探究某系合金薄板成形性能，为锆合金薄板的成形工艺提供一定的理论支持。
2. 研究内容和预期目标
为了研究锆合金板在实际冷轧工况下出现的不同冷轧变形量对轧制过程流变应力的影响，以弹塑性变形理论为理论基础，采用有限元数值模拟软件建立刚性辊与锆合金板的几何模型并赋材料属性，以实际轧制工艺参数施加载荷与确定边界条件，在不同的冷轧变形量下对锆合金板冷轧过程进行数值模拟，计算不同冷轧变形量下轧制压力、横向厚度偏差、残余应力及等效塑性应变的变化情况，分析系列有限元数值计算结果与流变应力之间的内在联系，揭示锆合金板冷轧变形过程中的基本规律最后，以工业生产中的实测板形数据为依据，与数值模拟结果进行对比分析，验证模拟研究的可靠性。
3. 研究的方法与步骤
（1）采用simufact.forming有限元分析软件，建立锆合金板材冷轧过程有限元
模型；
（2）确定锆合金冷轧模拟相关的材料热物理性能参数；
4. 参考文献
[1]. 周宇, 国产新锆合金管材冷轧过程中的微观组织与织构研究. 2012, 重庆大学.
[2]. ma, m., et al., microstructure and texture evolution in commercial-purity zr 702 during cold rolling and annealing. international journal of minerals, metallurgy, and materials, 2014. 21(8): p. 785-795.
[3]. kumar, g., et al., experimental characterization and finite element modeling of through thickness deformation gradient in a cold rolled zirconium sheet. cirp journal of manufacturing science and technology, 2017. 19: p. 176-190.
5. 计划与进度安排
2020.3.05-2020.3.15 收集资料，并完成英文文献翻译
2020.3.16-2020.3.25 撰写开题报告，完成开题工作
2020.3.26-2020.4.10 学习simufact.forming冷轧模块的建模过程
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