耐火材料破坏过程的颗粒流数值模拟研究

发布时间：2017-10-18 17:10

  本文关键词：耐火材料破坏过程的颗粒流数值模拟研究

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【摘要】：针对实验对耐火材料研究的局限性以及有限元方法将材料看成是均质单一材料进行模拟等缺点,将耐火材料视为骨料和细粉基质组成的两相复合材料,从微观角度出发,采用非连续介质理论的颗粒流(PFC)模拟理论,将材料离散成刚性颗粒组成的模型,把颗粒的微观参数与宏观力学特性相联系,对耐火材料破裂过程中裂纹体系的扩展进行数值模拟,以全面阐释耐火材料的损毁机理。本文主要研究内容如下:(1)根据给定耐火材料的模型尺寸,利用PFC软件生成骨料和基质,构建耐火材料三维数值模型。(2)模拟耐火材料的三轴压缩数值试验,对耐火材料的微观参数进行标定,确定各个微观参数对耐火材料的宏观力学影响,为耐火材料的三轴压缩试验提供依据。(3)模拟耐火材料三点弯曲、单轴压缩和劈裂试验,并通过改变摩擦系数、平行粘结刚度比、平行粘结强度、模型的弹性模量以及骨料数目,对比分析微观参数对试样的载荷-位移曲线和应力-应变曲线的影响,以及对载荷力峰值大小的影响情况。
【关键词】：耐火材料 离散元 破裂 微观参数 颗粒流
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ175.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题背景与研究意义9-10
• 1.2 耐火材料损伤机理的理论研究10-12
• 1.3 离散元法简介12-13
• 1.4 离散单元法研究的发展现状13
• 1.5 本文的主要研究内容13-15
• 第2章 颗粒流方法的基本原理15-30
• 2.1 颗粒流方法的基本理论15-16
• 2.2 颗粒流方法的基本特点16-17
• 2.3 颗粒流方法的基本方程17-23
• 2.3.1 力-位移准则17-21
• 2.3.2 运动定律21-23
• 2.3.3 初始条件和边界条件23
• 2.4 物理参数的确定23-28
• 2.4.1 时步的确定23-24
• 2.4.2 接触本构关系24-28
• 2.5 颗粒流方法中的Clump理论28-29
• 2.6 颗粒流方法解题步骤29
• 2.7 本章小结29-30
• 第3章 模型建立方法和微观参数标定30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 耐火材料PFC3D模型的建立30-34
• 3.2.1 颗粒样本试样的控制参数31
• 3.2.2 颗粒生成的基本方法31-34
• 3.2.3 环境参数的控制34
• 3.3 微观参数的标定34-35
• 3.4 微观参数对宏观力学性能的影响35-36
• 3.5 微观参数对耐火材料三轴压缩数值试验峰值强度影响36-44
• 3.5.1 摩擦系数的影响36-38
• 3.5.2 平行粘结强度的影响38-39
• 3.5.3 平行粘结刚度比的影响39-41
• 3.5.4 平行粘结半径的影响41-42
• 3.5.5 围压的影响42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 耐火材料破坏过程的模拟研究45-65
• 4.1 引言45
• 4.2 耐火材料三点弯曲试验45-48
• 4.2.1 数值模拟模型试样45-46
• 4.2.2 数值模拟结果分析46-48
• 4.3 耐火材料单轴压缩试验48-55
• 4.3.1 数值模拟模型试样48-51
• 4.3.2 单轴压缩时影响因素分析51-55
• 4.4 耐火材料劈裂试验55-64
• 4.4.1 数值模拟模型试样55-58
• 4.4.2 数值模拟结果分析58-62
• 4.4.3 骨料数目的影响62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 结论与展望65-67
• 5.1 结论65
• 5.2 展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文72

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本文编号：1056121