基于细观力学方法的耐火材料损伤模型研究

摘要

耐火材料广泛应用于冶金、机械、航空、化工、建材等行业的各类工业窑炉以及高温容器件的内衬结构中,是高温工业中不可或缺的重要组成部分。由于其使用环境极其恶劣,造成了耐火材料极易破坏,降低了高温容器件的使用寿命,影响整个生产流程的正常运行。本文利用细观力学方法,分别建立了耐火材料在常温和高温下的损伤细观力学模型,对镁碳质耐火材料的损伤行为进行了研究。本文主要的研究内容包括:
　　 (1)根据耐火材料界面的不同状态,在界面相模型的基础上,提出了利用界面相力学性能的持续变化来描述耐火材料在受载荷破坏的过程。研究发现,界面相模型表征的完美界面的弹性性能和材料无损伤时的弹性性能基本吻合,此模型表征的界面脱粘的弹性性能和材料破坏时的弹性性能基本吻合。
　　 (2)在损伤力学理论和界面相模型的基础上,建立了镁碳质耐火材料常温下受拉和受压时的细观损伤力学模型。利用该模型,成功地模拟了镁碳质耐火材料的损伤过程。
　　 (3)在损伤力学理论、界面相模型以及耐火材料热膨胀性等性质的基础上,建立了镁碳质耐火材料高温下受拉和受压时的细观损伤力学模型。利用该模型,可以模拟镁碳质耐火材料高温下的损伤过程。
　　 本文基于界面相模型、损伤力学理论以及耐火材料热膨胀性等性质,建立了耐火材料常温下和高温下受拉和受压时的细观损伤力学模型。利用该模型模拟了镁碳质耐火材料常温和高温下的损伤过程,为耐火材料非线性力学行为的研究提供了新的思路。