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

1、超高溫陶瓷材料的熔點(diǎn)普遍超過(guò)3000℃,以其優(yōu)異的高溫強(qiáng)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(xiàng)性能指標(biāo)的理論性認(rèn)識(shí)和可靠性分析也成為日益重要的問(wèn)題。傳統(tǒng)的高溫爐加熱方法因多方面的弊端,在測(cè)試超高溫陶瓷高溫環(huán)境材料性能的過(guò)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(cè)試儀器的設(shè)計(jì)基于超高溫陶瓷良好的導(dǎo)電性能,對(duì)試件加載低壓大電流,使試件在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到并穩(wěn)定

2、在目標(biāo)試驗(yàn)溫度。測(cè)試儀器的設(shè)計(jì)在PRO/E中完成,對(duì)于數(shù)值模擬過(guò)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(guò)2500℃,本次設(shè)計(jì)采用非接觸式應(yīng)變測(cè)試方法和非接觸式溫度測(cè)試方法來(lái)精確測(cè)量相關(guān)物理量。此外,設(shè)計(jì)過(guò)程中還重點(diǎn)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(shí),對(duì)測(cè)試系統(tǒng)帶來(lái)的誤差。
　　本文以硼化鋯材料為例,以分析試件性能測(cè)試系統(tǒng)中的溫度場(chǎng)分布為目的,使用ANSYS有限元軟件對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行電熱耦合

3、和熱流耦合數(shù)值模擬。數(shù)值模擬過(guò)程中,采用SOLID226單元,SOLID70單元,FLUID116熱流管單元和SURF152熱表面單元對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)耦合分析。分析過(guò)程中考慮了熱輻射,熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)對(duì)試件加熱過(guò)程的重要影響。同時(shí),本文對(duì)模擬過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)步驟和方法作了相應(yīng)說(shuō)明,對(duì)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(shí),試件能在數(shù)秒內(nèi)