導(dǎo)電陶瓷超高溫試驗(yàn)試件加熱及裝夾冷卻系統(tǒng)數(shù)值模擬、設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、超高溫陶瓷材料通常是指能在2000℃以上的高溫下使用的一類難熔陶瓷材料。為了測(cè)試超高溫陶瓷材料在極端溫度環(huán)境下的力學(xué)性能，必須營(yíng)造極端高溫的試驗(yàn)環(huán)境。目前國(guó)內(nèi)的高溫力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備的最高工作溫度僅達(dá)1800℃。且通常采用的高溫爐加熱，熱效率低，高溫爐壽命短，試驗(yàn)周期長(zhǎng)，遠(yuǎn)不能滿足此類材料超高溫力學(xué)特性測(cè)試所需要的環(huán)境條件。鑒于目前高溫理論的不足和試驗(yàn)方法的限制，必須在該領(lǐng)域的試驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)思路上有所突破。
　　本文以硼化鋯材料為例

2、，以分析設(shè)計(jì)試件壓縮性能測(cè)試系統(tǒng)中的溫度場(chǎng)為目的，采用通電加熱模式的試驗(yàn)方法，基于電加熱理論和傳熱理論，使用ABAQUS有限元分析軟件進(jìn)行數(shù)值模擬。本文大致分為試件通電加熱和夾具系統(tǒng)冷卻兩大部分進(jìn)行分別模擬設(shè)計(jì)：試件通電加熱部分主要通過失穩(wěn)分析對(duì)壓縮試件初始形狀進(jìn)行選擇，并通過對(duì)其加熱后的溫度場(chǎng)分布圖和溫度分布曲線分析，以得到合理的溫度分布趨勢(shì)為目的，對(duì)試件進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過分析不同溫升率加熱試件對(duì)試件應(yīng)力場(chǎng)分布的影響，推測(cè)試件失

3、效的可能性；夾具冷卻系統(tǒng)部分主要在冷卻介質(zhì)的參數(shù)計(jì)算基礎(chǔ)上，通過分析對(duì)比在不同夾具形狀、不同冷卻槽形態(tài)下夾具表面的冷卻情況，從而對(duì)夾具的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并優(yōu)化，并對(duì)整體進(jìn)行模擬。
　　模擬結(jié)果表明，利用快速通電模式，能有效利用ZrB2試件的自身電阻，在低電壓大電流的情況下發(fā)熱從而迅速達(dá)到2700℃以上，并能通過對(duì)電壓的控制以獲得不同溫升率下試件的溫度分布；加大壓縮試件端面面積，能有效改善均溫區(qū)的溫度分布情況，并降低高溫區(qū)對(duì)電極帶來