基于細觀損傷力學的耐火材料非線性力學行為研究.pdf

1、耐火材料是高溫工業(yè)不可或缺的支撐材料，應用的部門甚為廣泛。由于惡劣的工作環(huán)境，造成了耐火材料爐襯極易發(fā)生破壞而降低其使用壽命，影響整個生產(chǎn)的安全有序進行。傳統(tǒng)的從宏觀尺度對耐火材料進行唯象研究的方法忽略了其復雜的內(nèi)部結構，難以揭示材料損傷破壞的物理機理。事實上材料宏觀破壞行為是細觀尺度上微觀結構損傷積累和演化的結果，宏觀力學分析難以滿足材料的力學分析要求。本文針對這一問題開展了如下幾方面的研究:
　　(1)從材料微觀結構出發(fā)，利用

2、細觀力學基本理論結合相關力學實驗，分析了材料的細觀損傷機理。在此基礎上，提出了通過構建損傷相彈性模量關于外載荷的損傷函數(shù)表征耐火材料細觀損傷演化過程的研究思路。
　　(2)根據(jù)材料細觀損傷機理，提出了利用低損傷狀態(tài)下的加卸載應力-應變曲線確定材料不同微損傷形式的臨界損傷閥值的方法。該方法充分考慮了材料宏觀形變的一般演化規(guī)律，適用于耐火材料微損傷的臨界條件的確定。
　　(3)運用細觀損傷力學建模方法，構建了損傷相彈性模量關于外

3、載荷的損傷函數(shù)表征耐火材料細觀損傷演化過程，并利用廣義自洽模型解析法建立材料受載狀態(tài)下的微損傷模型，實現(xiàn)了材料非線性力學行為的定量描述。
　　(4)以鎂碳質(zhì)耐火材料為例，對材料在壓縮和拉伸載荷下的損傷演化過程進行了模擬，結果表明，運用該方法對耐火材料非線性力學行為進行表征，其結果與材料試驗結果可以較好地吻合。
　　論文提出的從材料微損傷與外載荷之間相互作用的定量關系入手，結合細觀損傷力學基本理論構建損傷相彈性模量的損失函數(shù)表