热冲击作用下含缺陷超高温陶瓷结构的损伤行为数值模拟的中期报告.docx

热冲击作用下含缺陷超高温陶瓷结构的损伤行为数值模拟的中期报告
摘要：
超高温陶瓷（UHTC）由于其出色的耐热、耐腐蚀和高强度等特性，被广泛应用于高温、高速和高压的工作环境中。但是，UHTC结构在高温热冲击作用下容易产生损伤，影响其使用寿命和安全性。因此，建立UHTC结构损伤行为的数值模拟模型，对于改善其性能、提高其可靠性具有重要意义。本文运用有限元分析软件ANSYS，建立了含缺陷UHTC结构的三维有限元模型，并对其在高温热冲击条件下的损伤行为进行了数值模拟。本文重点分析了UHTC结构在高温下的应力分布和裂纹扩展行为，并探讨了结构缺陷对其损伤行为的影响。结果表明，在热冲击作用下，UHTC结构内部应力集中，导致裂纹的产生和扩展。结构缺陷会进一步增加应力集中的程度，加速裂纹扩展速率。因此，在UHTC结构设计和制造过程中，应严格控制结构缺陷的产生，并对其进行合理的设计和优化。
关键词：超高温陶瓷、损伤行为、数值模拟、热冲击、裂纹扩展
Abstract:
Ultra-hightemperatureceramics(UHTC)arewidelyusedinhightemperature,highspeedandhighpressureworkingenvironmentsduetotheirexcellentpropertiessuchasheatresistance,corrosionresistanceandhighstrength.However,UHTCstructuresarepronetodamageunderhightemperaturethermalshock,whichaffectstheirservicelifeandsafety.Therefore,itisofgreatsignificancetoestablishanumericalsimulationmodelofUHTCstructuredamagebehaviortoimproveitsperformanceandreliability.Inthispaper,athree-dimensionalfiniteelementmodelofaUHTCstructurewithdefectswasestablishedusingfiniteelementanalysissoftwareANSYS,anditsdamagebehaviorunderhightemperaturethermalshockconditionswassimulatednumerically.ThisarticlefocusesonthestressdistributionandcrackpropagationbehaviorofUHTCstructuresathightemperatures,anddiscussestheinfluenceofstructuraldefectsontheirdamagebehavior.Theresultsshowthatunderthermalshock,thestressinsidetheUHTCstructureisconcentrated,resultinginthegenerationandpropagationofcracks.Structuraldefectsfurtherincreasethedegreeofstressconcentrationandacceleratetherateofcrackpropagation.Therefore,inthedesignandmanufacturingprocessofUHTCstructures,thegenerationofstructuraldefectsshouldbestrictlycontrolled,andreasonabledesignandoptimizationshouldbecarriedout.
Keywords:ultra-hightemperatureceramics,damagebehavior,numericalsimulation,thermalshock,crackpropagation.