IMECH-IR  > 非线性力学国家重点实验室
陶瓷热震行为及其裂纹演化机制的研究
Alternative TitleThe research on thermal shock behavior and crack evolution mechanism of ceramics
林仲康
Thesis Advisor许向红
2015
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Subtype硕士
Degree Discipline固体力学
Abstract陶瓷材料因具有优异的高温力学性能、抗氧化性能和抗腐蚀性能等而广泛应用于工业的各个领域。然而,陶瓷本身固有的脆性和低延展性使其经受热震时容易产生裂纹甚至失效。因此,对陶瓷热震裂纹演化机制的研究具有重要意义。 本文实验研究了不同热震温度下陶瓷薄片的热震裂纹特征,基于统计细观损伤力学,引入细观非均匀性这一表征材料细观尺度力学性能统计特征的参数,建立了陶瓷热震裂纹演化的统计细观损伤模型,研究了细观非均匀性和微结构特征对陶瓷热震性能的影响,探讨了陶瓷材料在热震条件下的裂纹演化机制和失效行为,提出了有效提高陶瓷抗热震性能的微结构设计方法。 1、陶瓷热震裂纹演化的统计细观损伤模型及多裂纹演化机制。通过细观单元力学性能的统计分布函数描述陶瓷材料的细观非均匀性,利用细观单元损伤演化模拟裂纹扩展,建立了陶瓷热震裂纹演化的统计细观损伤模型,模拟了陶瓷薄片热震条件下的裂纹萌生和扩展过程,模拟结果与实验结果较为吻合,阐明了热震裂纹呈现长短分级且长短间隔分布的形成机制。 2、细观非均匀性对陶瓷热震性能的影响。推导了引入细观非均匀性的无限大平板临界热震温差的理论公式;基于陶瓷热震裂纹演化的统计细观损伤模型,研究了细观非均匀性对临界热震温差和热震裂纹特征的影响,模拟结果与理论预测结果较为吻合。结果表明,表层均匀、内部不均匀的材料微结构设计可提高陶瓷的抗热震性能。 3、陶瓷热震裂纹扩展的微观模式与宏观断裂韧度的关联。推导了多晶陶瓷中裂纹沿晶和穿晶扩展的理论判据;模拟了不同晶粒尺寸和晶界强度下多晶陶瓷热震裂纹的扩展过程,研究了多晶陶瓷热震条件下的微观断裂模式与其宏观断裂韧度的内在关联。结果表明,采用强化晶界和增大晶粒尺寸的材料微结构设计可有效提高多晶陶瓷材料的抗热震性能。
Call Number31228
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55071
Collection非线性力学国家重点实验室
Recommended Citation
GB/T 7714
林仲康. 陶瓷热震行为及其裂纹演化机制的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.
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