極端溫度超高溫陶瓷力學(xué)性能測試技術(shù)儀器的設(shè)計.pdf

1、超高溫陶瓷材料的熔點普遍超過3000℃,以其優(yōu)異的高溫強度和抗氧化性能在航空航天領(lǐng)域中具有重要作用。隨著超高溫陶瓷材料日益廣泛深入的應(yīng)用,材料在超高溫環(huán)境下各項性能指標(biāo)的理論性認(rèn)識和可靠性分析也成為日益重要的問題。傳統(tǒng)的高溫爐加熱方法因多方面的弊端,在測試超高溫陶瓷高溫環(huán)境材料性能的過程中,受到諸多限制。
　　本次極端溫度超高溫陶瓷力學(xué)性能測試儀器的設(shè)計基于超高溫陶瓷良好的導(dǎo)電性能,對試件加載低壓大電流,使試件在短時間內(nèi)達(dá)到并穩(wěn)定

2、在目標(biāo)試驗溫度。測試儀器的設(shè)計在PRO/E中完成,對于數(shù)值模擬過程中起關(guān)鍵作用的部件也均從PRO/E中導(dǎo)入。鑒于目標(biāo)工作溫度超過2500℃,本次設(shè)計采用非接觸式應(yīng)變測試方法和非接觸式溫度測試方法來精確測量相關(guān)物理量。此外,設(shè)計過程中還重點討論了電流的引入方法,模擬分析了采用不同的引入方法時,對測試系統(tǒng)帶來的誤差。
　　本文以硼化鋯材料為例,以分析試件性能測試系統(tǒng)中的溫度場分布為目的,使用ANSYS有限元軟件對設(shè)計的系統(tǒng)進行電熱耦合

3、和熱流耦合數(shù)值模擬。數(shù)值模擬過程中,采用SOLID226單元,SOLID70單元,FLUID116熱流管單元和SURF152熱表面單元對測試系統(tǒng)進行相關(guān)耦合分析。分析過程中考慮了熱輻射,熱對流和熱傳導(dǎo)對試件加熱過程的重要影響。同時,本文對模擬過程中各個環(huán)節(jié)的相關(guān)步驟和方法作了相應(yīng)說明,對相關(guān)材料參數(shù)的設(shè)置方法和單元屬性的設(shè)置方法等也作了詳細(xì)的論述。
　　模擬結(jié)果表明,利用硼化鋯材料的導(dǎo)電性,在采用低電壓大電流加載時,試件能在數(shù)秒內(nèi)