[发明专利]管材的周向弹性模量与泊松比的测量方法

说明书

本发明公开了一种管材的周向弹性模量与泊松比的测量方法，包括以下步骤：S1、测量待测管材两端及轴向中间三个位置的外径，各取算术平均值；测量待测管材两端位置的内径，各取算术平均值，获得待测管材外径R₀和内径R_in以及厚度t；S2、在不同内压加载量下分别测定待测管材轴向变形和待测管材横向变形_θ；S3、通过图解法或拟合法，根据式(1)获得待测管材的周向弹性模量E₁，根据式(2)获得待测管材的泊松比ν。本发明适用于测量薄壁圆管的周向弹性模量与泊松比，解决周向弹性模量与泊松比作为非标实验难于测量的问题；所测出的周向弹性模量与泊松比能够完整地评价管材的变形性能，计算出管材的弹性变形，给燃料组件的设计、计算、验证提供参考。

技术领域

本发明涉及反应堆中包壳管测量技术领域，尤其涉及一种管材的周向弹性模量与泊松比的测量方法。

背景技术

固体材料在外力作用下产生变形，外力撤消后，变形消失，称为弹性形变。超出形变范围后继续施加外力，形变不可消除，为不可逆过程，称为塑性变形。弹性模量在数值上等于应力除以应变。弹性模量是评价管材变形性能、弹性性能等关键性能的重要指标。泊松比是指材料受拉伸或压缩而产生变形时，其横向变形量与纵向变形量的无量纲比值。

在反应堆堆芯中，锆合金包壳管容纳燃料芯块，隔离冷却剂与燃料，同时能够包容裂变气体，是反应堆放射性外逸的第一道屏障。在锆合金包壳管实际使用过程中，向包壳管充的内压与产生的裂变气体会对包壳管产生一定压力并产生相应变形，因此包壳管的变形性能是重要评价指标之一。

目前已有技术通过拉伸的方式测量包壳管材在轴向加载情况下的应力、应变测定包壳管材的轴向弹性模量，但是此类方法不能测定包壳管材的周向弹性模量，因此不能评价包壳管材的径向变形。因此，设计一种新的测量方法测定包壳管材的周向弹性模量对全面评价包壳管材的变形能力很有意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种管材的周向弹性模量与泊松比的测量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种管材的周向弹性模量与泊松比的测量方法，包括以下步骤：

S1、测量待测管材两端及轴向中间三个位置的外径，各取算术平均值；测量待测管材两端位置的内径，各取算术平均值，获得待测管材外径R₀和内径R_in、以及由外径R₀和外径R_in获得的厚度t；

S2、在不同内压加载量下分别使用轴向引伸计测定待测管材轴向变形，以此计算获得轴向应变ε_z，使用横向引伸计测定待测管材横向变形，并以此计算获得周向应变ε_θ；

S3、通过图解法或拟合法，根据以下式(1)获得待测管材的周向弹性模量E₁；

式(1)中σ_θ、σ_r是内压加载量P与待测管材几何参数的函数；其中

P_in、P₀分别为待测管材所承受的内外压；

通过图解法或拟合法，根据以下式(2)获得待测管材的泊松比ν；