基于APDL的陶瓷熱障防腐涂層的優(yōu)化研究.pdf

1、陶瓷熱障防腐涂料在石化、冶金和電力等方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。對陶瓷熱障防腐涂層來說，隔熱是涂層必須滿足的基本性能，但是在保證了隔熱效果的同時(shí)，要求涂層具有更長的使用壽命。本文以陶瓷熱障防腐涂層為例，使涂層在滿足隔熱性能的使用要求外，熱應(yīng)力達(dá)到最小值，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。該文的研究內(nèi)容如下： 該文首先針對陶瓷熱障防腐涂層的特殊結(jié)構(gòu)模型和涂層系統(tǒng)的傳熱特點(diǎn)，建立涂層在穩(wěn)定工作狀態(tài)下的溫度場與應(yīng)力場的數(shù)學(xué)模型，分析影響涂層隔熱效果和

2、熱應(yīng)力的因素。然后利用有限元軟件ANSYS模擬相同條件下涂層的溫度場與應(yīng)力場，并將數(shù)學(xué)模型所得的解析解與有限元解比較，溫度與熱應(yīng)力的變化趨于一致。為下一章涂層的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案提供了依據(jù)。 其次從優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念出發(fā)，引入ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)中的特定概念，論述了陶瓷熱障防腐涂層的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型及方法。通過分析該涂層的溫度場與應(yīng)力場，確定以隔熱性能及許用強(qiáng)度為狀態(tài)變量，涂層中間層的厚度及陶瓷增強(qiáng)體的體積百分比為設(shè)計(jì)變量，涂層內(nèi)最小熱應(yīng)力

3、為目標(biāo)函數(shù)，完成了基于有限元參數(shù)化設(shè)計(jì)語言(ANSYSParametric Design Language，簡稱APDL)的陶瓷熱障防腐涂層的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 再次根據(jù)陶瓷熱障防腐涂層的工程應(yīng)用特點(diǎn)，完成了涂層在不同邊界條件下的優(yōu)化研究，利用origin7.0的非線性最小平方擬合工具擬合最佳設(shè)計(jì)變量與邊界條件的曲線，得到最佳設(shè)計(jì)變量與邊界條件的數(shù)學(xué)模型。 最后對優(yōu)化效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并借助于熱應(yīng)力與疲勞壽命的關(guān)系為基本理論，