基于耐火材料的细观力学热—力耦合损伤研究与缺陷超声分析

发布时间：2021-10-11 00:02

　　耐火材料常应用于高温工业的生产中,其结构的可靠性影响着工业生产的稳定和安全。耐火材料为多相非均质复合材料,在微观尺度上通常将耐火材料分为颗粒相和基质相。由于耐火材料长期承受高温高压的极端环境,颗粒相与基质相均承受较大载荷,虽然在宏观上耐火材料力学性能表现为各向同性,但在细观上由于基质相与颗粒相材料属性存在较大差别,在该尺度上力学性能表现为各相异性。为了探究耐火材料细观特性,需要从细观尺度研究材料承受热—力载荷时应力分布情况以及内部结构微小裂纹的产生、发展。另外,在细观尺度下,裂纹损伤的生长和相互贯穿会导致宏观的裂纹缺陷,将会极大影响耐火材料的力学特性,需要对宏观的缺陷进行定量检测分析。针对以上方面,本文首先在细观尺度上探究热—力耦合载荷下应力分布状态、界面脱粘情况,在宏观尺度上采用超声检测内部裂纹大小,具体包括以下几个方面:1.采用蒙特卡罗方法生成随机数,通过随机数构建多边形骨料生成耐火材料细观非均质模型,从热—力耦合的角度出发研究应力分布状态,并将热—力耦合场得到的结果与单一热载荷或机械应力载荷的应力场进行对比。2.采用代表体积单元,颗粒相设置为圆形和随机多边形,在颗粒相与基质相的界... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景、内容及意义
        1.1.1 耐火材料的主要性质
        1.1.2 研究内容及意义
    1.2 耐火材料细观热力耦合的研究现状
        1.2.1 耐火材料研究尺度
        1.2.2 耐火材料细观随机骨料研究现状
        1.2.3 热力耦合理论简介
        1.2.4 耐火材料热力耦合的研究现状
    1.3 耐火材料内聚力模型的研究现状
        1.3.1 裂纹扩展的研究
        1.3.2 耐火材料内聚力研究现状
    1.4 耐火材料缺陷检测研究现状
        1.4.1 有限元离散方法简介
        1.4.2 无损缺陷检测方法简介
        1.4.3 耐火材料缺陷无损检测研究现状
    1.5 本论文主要内容
第2章 耐火材料细观随机骨料模型的热力耦合研究
    2.1 引言
    2.2 蒙特卡罗原理
        2.2.1 蒙特卡罗概述
        2.2.2 主要步骤
    2.3 随机骨料模型生成方法
        2.3.1 骨料生长点的生成
        2.3.2 多边形骨料的生成
        2.3.3 多边形骨料的取和放
        2.3.4 随机骨料生成流程和模型生成
    2.4 热力耦合原理简介
    2.5 耐火材料细观模型热力耦合分析
        2.5.1 耐火材料热应力场分析有限元模型
        2.5.2 计算结果分析
    2.6 本章小结
第3章 基于内聚力模型的细观损伤研究
    3.1 引言
    3.2 内聚力单元的原理
        3.2.1 内聚力模型
        3.2.2 内聚力界面单元本构模型
    3.3 耐火材料细观模型
    3.4 耐火材料细观模型损伤分析
    3.5 本章小结
第4章 时域有限差分法的耐火材料超声波损伤分析
    4.1 引言
    4.2 时域有限差分原理
    4.3 耐火材料试件结构及测试装置布置
    4.4 检测信号时域分析与讨论
    4.5 检测信号频域分析与讨论
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目


【参考文献】：
期刊论文
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[4]2017年全国耐火材料行业运行情况及特点[J]. 徐殿利.  耐火材料. 2018(02)
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硕士论文
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[10]超声检测频域分析及对缺陷识别应用研究[D]. 蒋志峰.浙江大学 2004



本文编号：3429400