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致密外壳整体增强Si3N4泡沫陶瓷的制备及性能
1
作者 杨飞跃 赵爽 +2 位作者 杨自春 陈国兵 袁硕伟 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期362-367,共6页
采用反应烧结法制备氮化硅泡沫陶瓷,对坯体进行预埋粉处理,烧结得到厚度为500μm左右的致密外壳,最厚处可达693μm。经1400℃氮化6 h后,外壳的微观形貌为交错排列的晶柱状;氮化温度升至1450℃时,壳层中晶柱长度有所增加。氮化时间延长至... 采用反应烧结法制备氮化硅泡沫陶瓷,对坯体进行预埋粉处理,烧结得到厚度为500μm左右的致密外壳,最厚处可达693μm。经1400℃氮化6 h后,外壳的微观形貌为交错排列的晶柱状;氮化温度升至1450℃时,壳层中晶柱长度有所增加。氮化时间延长至10 h后,外壳的微观形貌均转变为粗晶柱状,降低了晶柱的长径比。外壳使泡沫陶瓷具有一定弹性(杨氏弹性模量为117–352 MPa),其抗压缩强度相对无外壳样品最高提升47%。并且,外部壳层的存在对泡沫陶瓷的开孔率、密度及导热系数影响非常小。 展开更多
关键词 氮化硅泡沫陶瓷 外壳 晶体形貌 抗压缩强度
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氮化硅结合碳化硅砖的微观结构模型及热冲击载荷下裂纹起始行为 被引量：10
2
作者 袁硕伟 杨自春 《耐火材料》 CAS 北大核心 2015年第6期426-431,共6页
为了研究热冲击载荷下耐火陶瓷材料的微观失效机制,基于Eshelby等效夹杂理论和Voronoi网格,建立了存在不同数量级粒径的船用增压锅炉用氮化硅结合碳化硅砖的微观结构模型,验证了微观模型的准确性。在上述微观结构模型的基础上进行有限... 为了研究热冲击载荷下耐火陶瓷材料的微观失效机制,基于Eshelby等效夹杂理论和Voronoi网格,建立了存在不同数量级粒径的船用增压锅炉用氮化硅结合碳化硅砖的微观结构模型,验证了微观模型的准确性。在上述微观结构模型的基础上进行有限元和扩展有限元计算,得到其停炉最危险时刻的瞬态微观应力场和微裂纹萌生扩展规律,进而得到其热冲击失效的微观机制,较好解释了碳化硅耐火陶瓷的失效机制。 展开更多
关键词 氮化硅结合碳化硅砖 船用锅炉 微观结构模型 ESHELBY等效夹杂理论 Voronoi网格 失效机制
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增压锅炉耐火砖衬结构的断裂失效分析 被引量：4
3
作者 宋文章 杨自春 +1 位作者 李昆锋 袁硕伟 《锅炉制造》 2014年第4期14-19,共6页
针对增压锅炉炉膛耐火砖衬出现横向裂纹的现象,综合考虑耐火砖所承受的热冲击、高温烟气冲刷及机械载荷的复杂工作环境,对局部砖衬结构进行了三维仿真建模,采用有限元方法进行瞬态温度场和应力场计算。结果分析表明:耐火砖衬结构的断裂... 针对增压锅炉炉膛耐火砖衬出现横向裂纹的现象,综合考虑耐火砖所承受的热冲击、高温烟气冲刷及机械载荷的复杂工作环境,对局部砖衬结构进行了三维仿真建模,采用有限元方法进行瞬态温度场和应力场计算。结果分析表明:耐火砖衬结构的断裂失效主要是由于增压锅炉快速升、降温过程引起的拉压应力反复作用所致的疲劳损伤,停炉降温过程中的拉应力是引起断裂失效的直接原因。 展开更多
关键词 耐火砖 高温热陶瓷 有限元法 热力耦合分析
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交变负荷下船用增压锅炉耐火材料的断裂行为研究 被引量：4
4
作者 袁硕伟 杨自春 宋文章 《耐火材料》 CAS 北大核心 2015年第4期276-280,共5页
为了探究船用增压锅炉在变负荷运行工况下耐火砖的断裂失效行为,采用有限元法建立了耐火砖的三维模型,分析锅炉启停时耐火砖的瞬态温度场和应力场,确定拉应力最大的时刻,并将此时的温度场和应力场作为加载条件,运用扩展有限元法分析不... 为了探究船用增压锅炉在变负荷运行工况下耐火砖的断裂失效行为,采用有限元法建立了耐火砖的三维模型,分析锅炉启停时耐火砖的瞬态温度场和应力场,确定拉应力最大的时刻,并将此时的温度场和应力场作为加载条件,运用扩展有限元法分析不同取向初始裂纹的扩展行为,得到了耐火材料在变负荷条件下的失效机制。研究结果表明:耐火砖在锅炉每个启停运行周期内都要经历停炉时产生的拉应力集中阶段,且应力集中在砖肋方向上占优,从而导致任意方向的随机初始裂纹沿着垂直于砖肋的同一个方向扩展、连接,直至贯穿整个耐火砖表面,这是耐火砖失效的主要模式。 展开更多
关键词 增压锅炉 船舶 耐火材料 失效 裂纹扩展 扩展有限元法
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表征异型碳化硅耐火砖热震稳定性的临界毕渥数
5
作者 袁硕伟 杨自春 宋文章 《锅炉制造》 2015年第2期9-12,共4页
为表征某异型碳化硅耐火砖的抗热震性能,通过有限元仿真软件Abaqus建立其三维模型,仿真计算得出其热冲击条件下不同传热毕渥数下的瞬态温度场和热应力场。合理选取热应力和温度随时间变化的观测点,通过对其数据的提取,定义并计算分析无... 为表征某异型碳化硅耐火砖的抗热震性能,通过有限元仿真软件Abaqus建立其三维模型,仿真计算得出其热冲击条件下不同传热毕渥数下的瞬态温度场和热应力场。合理选取热应力和温度随时间变化的观测点,通过对其数据的提取,定义并计算分析无量纲热应力、无量纲温度与无量纲时间主要的变化关系。结果显示,毕渥数显著影响热震持续时间进而影响试件对热震的敏感性,同时得到一个临界毕渥数为表征此型耐火砖的抗热震性能的一个参数,为耐火砖的设计和应用提供了参考依据。 展开更多
关键词 陶瓷耐火砖 抗热震性能 临界毕渥数
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一种增压锅炉耐火陶瓷寿命预测方法
6
作者 袁硕伟 杨自春 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期80-84,共5页
耐火陶瓷材料使用寿命预测对增压锅炉的安全使用及维修决策至关重要。本文基于脆性陶瓷热冲击失效起始和裂纹扩展的统一理论和裂纹扩展速率公式,计算得到定温差热冲击下含微孔隙陶瓷失效的临界裂纹长度,以此作为失效判据建立寿命预测模... 耐火陶瓷材料使用寿命预测对增压锅炉的安全使用及维修决策至关重要。本文基于脆性陶瓷热冲击失效起始和裂纹扩展的统一理论和裂纹扩展速率公式,计算得到定温差热冲击下含微孔隙陶瓷失效的临界裂纹长度,以此作为失效判据建立寿命预测模型,给出了相应的分析方法。寿命预测结果表明:增压锅炉正常启停工况下的预测寿命分别随材料的热膨胀系数和泊松比的增加而减小,随弹性模量的增加表现为先增加后减小。 展开更多
关键词 增压锅炉 耐火陶瓷 脆性 热冲击 微孔隙 失效 寿命预测
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耐火材料微观分析中的随机多面体颗粒模型构建方法
7
作者 古波 杨自春 袁硕伟 《耐火材料》 CAS 北大核心 2016年第4期274-278,共5页
为了建立耐火材料微观结构随机多面体颗粒模型,基于MATLAB和ABAQUS二次开发,充分利用MATLAB快速而精准的制图能力和ABAQUS强大的二次开发功能,将计算分析获得的多面体颗粒点、线、面信息导入ABAQUS,构建了颗粒增强陶瓷材料的精确微观模... 为了建立耐火材料微观结构随机多面体颗粒模型,基于MATLAB和ABAQUS二次开发,充分利用MATLAB快速而精准的制图能力和ABAQUS强大的二次开发功能,将计算分析获得的多面体颗粒点、线、面信息导入ABAQUS,构建了颗粒增强陶瓷材料的精确微观模型。凸型随机多面体颗粒模型能够较好地模拟耐火材料的实际细观结构,为进一步的微观力学分析提供了依据。本工作中提出的随机多面体建模方法对陶瓷、岩土等材料的微观分析具有一定借鉴价值。 展开更多
关键词 耐火材料 随机凸多面体 MATLAB ABAQUS 二次开发
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