本文關鍵詞：莫來石陶瓷蓄熱材料的熱震斷裂特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國每年排放的礦井乏風瓦斯產(chǎn)量巨大,不僅造成了資源浪費,而且污染了環(huán)境。逆流氧化技術是現(xiàn)階段唯一能以較低成本回收利用乏風瓦斯的技術。蜂窩陶瓷蓄熱體是煤礦乏風氧化處理裝置的核心部件,其正常穩(wěn)定的運行是逆流氧化裝置高效節(jié)能的保證。然而實際應用中的蜂窩陶瓷蓄熱體工作時會經(jīng)常出現(xiàn)蜂窩孔破損、錯位、堵塞等一系列問題,不但影響了氧化裝置的換熱效果,降低了瓦斯的利用效率,而且嚴重時會影響設備的正常運行,給生產(chǎn)維護帶來了嚴重的負擔。為此,本文首先對蓄熱體常用的莫來石陶瓷材料的熱震斷裂特性規(guī)律進行了研究,然后從結構上對蜂窩蓄熱體進行了斷裂失效分析,最后基于實驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結果預測了蓄熱體的使用壽命。本文的研究工作具體如下:(1)根據(jù)蓄熱體的蓄放熱工作特點,選用加熱冷卻法來模擬蓄熱體的熱工作環(huán)境,然后對莫來石蓄熱材料分別進行了熱沖擊實驗和熱疲勞實驗。熱沖擊實驗中,利用單邊切口梁法和三點彎曲法研究了莫來石陶瓷材料的剩余彎曲強度和斷裂韌性隨不同熱震參數(shù)(溫差、介質等)的變化規(guī)律。熱疲勞實驗中研究了不同熱震溫差下剩余彎曲強度隨熱沖擊循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律,并為后續(xù)材料的熱壽命預測提供了相關實驗數(shù)據(jù)。(2)從能量的角度出發(fā),利用斷裂功法間接計算了莫來石陶瓷材料的斷裂能。研究了其隨熱震溫差、裂紋深度的變化規(guī)律,并與線彈性斷裂力學理論計算得到的能量釋放率進行了對比分析。(3)利用間接耦合法對簡化后的蓄熱體模型進行了熱應力分析,得到了蓄熱體換熱過程中的溫度場和應力場;通過分析溫度場及應力場的變化規(guī)律找出了蓄熱體換熱過程中失效的危險點,并判斷了危險點的斷裂方式和蓄熱體裂紋的斷裂方向。(4)基于陶瓷材料的熱疲勞壽命理論和實驗測得的莫來石試樣高溫溫差下的熱疲勞壽命,預測了其他溫差下材料的熱疲勞壽命;并基于熱疲勞實驗數(shù)據(jù)及強度衰減理論建立了材料的熱震損傷方程,結合數(shù)值模擬的結果預測了蓄熱體的使用壽命。本文的研究工作為莫來石陶瓷蓄熱體的工程設計、斷裂分析、壽命預測、可靠性評價等提供了有利的參考依據(jù),同時有助于促進逆流氧化技術在煤礦乏風回收利用上的發(fā)展與應用。
【關鍵詞】：莫來石陶瓷 蜂窩蓄熱體 熱震 斷裂能 斷裂失效 壽命預測
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712;TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題背景10-14
• 1.1.1 煤礦乏風逆流氧化裝置的工作原理10-12
• 1.1.2 逆流氧化技術的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2 陶瓷蓄熱體的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 陶瓷蓄熱體的發(fā)展14-15
• 1.2.2 陶瓷蓄熱體的研究15-16
• 1.3 研究內(nèi)容及技術路線16-18
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容16
• 1.3.2 主要技術路線16-18
• 第二章 莫來石陶瓷蓄熱材料的熱沖擊斷裂行為的實驗研究18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 熱震理論基礎18-20
• 2.3 莫來石陶瓷的熱震斷裂實驗20-23
• 2.3.1 熱震實驗20-21
• 2.3.2 彎曲強度測試21-22
• 2.3.3 斷裂韌性測試22-23
• 2.3.4 實驗數(shù)據(jù)的可靠性處理23
• 2.4 莫來石陶瓷的熱沖擊性能研究23-26
• 2.4.1 冷卻介質及溫差對剩余彎曲強度的影響23-24
• 2.4.2 熱震溫差對莫來石陶瓷斷裂韌性的影響24-25
• 2.4.3 裂紋對斷裂韌性的影響25-26
• 2.5 莫來石陶瓷的熱疲勞性能研究26-28
• 2.6 本章小結28-29
• 第三章 莫來石陶瓷蓄熱材料熱震條件下斷裂能的研究29-35
• 3.1 引言29
• 3.2 能量法簡介29-30
• 3.3 斷裂功法實驗原理30-31
• 3.3.1 實驗原理30-31
• 3.3.2 實驗方案31
• 3.4 實驗結果及討論31-34
• 3.4.1 斷裂能與裂紋深度之間的關系32-33
• 3.4.2 斷裂能與斷裂韌性之間的關系33
• 3.4.3 斷裂能與能量釋放率之間的關系33-34
• 3.5 本章小結34-35
• 第四章 蜂窩蓄熱體的斷裂失效分析35-50
• 4.1 引言35
• 4.2 間接耦合理論基礎35-37
• 4.2.1 傳熱理論36
• 4.2.2 熱應力理論36-37
• 4.3 蓄放熱過程中溫度場分析37-43
• 4.3.1 有限元物理模型37-38
• 4.3.2 蓄熱體結構參數(shù)及邊界條件38-39
• 4.3.3 溫度場分析39-43
• 4.4 蓄熱體的斷裂破損分析43-49
• 4.4.1 蓄熱體不同部位的應力狀態(tài)分析44-45
• 4.4.2 蓄熱體斷裂失效點的確定45-47
• 4.4.3 危險點的斷裂方式47-49
• 4.5 本章小結49-50
• 第五章 莫來石陶瓷蜂窩蓄熱體的熱疲勞壽命預測50-56
• 5.1 引言50
• 5.2 莫來石陶瓷材料的熱疲勞壽命預測50-52
• 5.2.1 陶瓷材料的熱疲勞壽命理論50
• 5.2.2 莫來石陶瓷材料的熱疲勞壽命計算50-52
• 5.3 蜂窩蓄熱體的熱疲勞壽命預測52-55
• 5.3.1 強度衰減理論及熱震損傷方程52-53
• 5.3.2 蜂窩陶瓷蓄熱體的熱疲勞壽命計算53-55
• 5.3.3 壽命預測結果的驗證分析55
• 5.4 本章小結55-56
• 第六章 全文總結與工作展望56-58
• 6.1 全文總結56-57
• 6.2 工作展望57-58
• 參考文獻58-62
• 攻讀碩士學位期間參與的科研項目和發(fā)表的論文62-63
• 致謝63

【參考文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 司馬愛平;應力三維度對材料斷裂破壞的影響[D];上海交通大學;2009年

  本文關鍵詞：莫來石陶瓷蓄熱材料的熱震斷裂特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：330388