一、简易数字图像技术在耐火材料中的应用(论文文献综述)
杜文博[1](2021)在《基于数字图像相关技术和有限元的轨枕力学特性分析》文中进行了进一步梳理轨枕在轨道结构中起着重要作用,为了保证其发挥正常功能,要求其在各种复杂环境,不同轴重、速度作用下保持结构完整,进而保证线路的安全和旅客的舒适。然而,实际线路中的轨枕在上部荷载和下部道砟的作用下处于受弯状态,由于钢轨缺陷,传递给轨枕的荷载增大,在这些荷载长期作用下,轨枕产生裂纹,甚至破坏进而影响线路安全,增加养护维修费用,造成钢轨损伤、脱轨等危害。近年来,随着人们环保意识的增强以及新材料的发展出现了复合轨枕以及纤维混凝土,新材料为轨枕设计承载力的增强、线路养护维修费用的降低提供了新的方法,但新材料轨枕的力学及抗裂性能研究较少。此外,关于轨枕裂纹模型比较的研究也较为匮乏。本文基于数字图像相关技术(DIC),通过三点弯曲试验对预应力混凝土轨枕、纤维增强发泡聚氨酯(FFU)复合轨枕、竹纤维混凝土轨枕受力及裂纹发展特征进行深入分析。其次,结合三点弯曲以及数字图像相关技术所得试验结果对损伤塑性模型、脆性开裂模型、扩展有限元模型进行比较分析,确定适用于轨枕静力学分析的力学模型。最后,采用合理的模型分析道床在捣固、道砟迁移、劣化等引起的下部支撑变化情况下,轨枕力学性能并与我国规范中规定的设计承载下弯矩对比;分析循环荷载作用下轨枕损伤情况。主要成果和结论如下:1、基于数字图像相关技术采用三点弯曲试验测试预应力混凝土轨枕、FFU复合轨枕、竹纤维混凝土轨枕力学及裂纹特征随着新材料、新技术的发展,人们环保意识的逐渐增强以及铁路运输对轨枕受力提出更高的要求,使得复合材料在铁路方面得到应用,称为复合轨枕。同时,随着混凝土技术的研究,出现了纤维混凝土,纤维的加入能在部分层面改变混凝土的受力特性,竹纤维可加入混凝土中并生产轨枕。目前国内外对于混凝土轨枕宏观裂纹的研究比较丰富,对复合轨枕以及其他材料轨枕力学特性及开裂性能的影响研究较少。本文采用数字图像相关技术结合三点弯曲试验测试预应力钢筋混凝土轨枕、FFU复合轨枕、竹纤维混凝土轨枕的挠度、刚度、裂纹扩展形式、裂纹开口位移。研究结果表明:FFU复合轨枕始终处于弹性状态,主要为横向裂纹,裂纹开口位移小;竹纤维混凝土轨枕和预应力混凝土轨枕一开始为弹性,随着荷载的增加,刚度减小,裂纹开口位移增加速率增大;竹纤维混凝土轨枕在早期强度高于预应力混凝土轨枕,竹纤维的加入可提高轨枕的延性,但由于竹纤维和混凝土结合性能差,后续强度低于预应力混凝土轨枕。2、结合数字图像相关技术对损伤塑性模型、脆性开裂模型、扩展有限元模型进行比较分析大多数研究虽已提出混凝土轨枕的模拟方法,但对微裂纹、裂纹路径的分析较少或建模方法较为复杂,且仅采用荷载—挠度曲线进行模型的校核,并不能说明模型在模拟轨枕开裂方面的准确性。数字图像相关技术为有限元中多种损伤和开裂模型提供了校核的依据。本文采用损伤塑性模型、脆性开裂模型、扩展有限元模型分别建立轨枕三点弯曲模型,并与三点弯曲试验所得结果进行分析比较,所得结论如下:损伤塑性模型可以准确的模拟位移结果,通过损伤云图提前判定损伤位置,为连续介质,但在损伤描述方面不够清晰明了;脆性开裂模型和扩展有限元模型在开裂前将结构视为线弹性,使得位移模拟不够准确,只能描述开裂后的裂纹情况,裂纹路径比较清晰;脆性开裂模型结构也为连续介质,扩展有限元模型结构为不连续介质。3、采用损伤塑性模型,研究不同支承下轨枕的力学特性在实际情况中,轨枕与道床的接触和相互作用十分复杂,道床在上部循环荷载作用以及其他因素下,往往会出现道床沉降、道砟粉化、劣化、迁移等现象,从而使得下部支承状态不均匀且不断改变,不利的支承状态会使轨枕开裂甚至破坏,同时,使道砟劣化、粉化加剧,形成恶性循环,影响线路的安全性和旅客的舒适性。本文分析9种支承条件下轨枕的受力、损伤情况以及循环荷载作用下轨下无支承时的损伤情况。主要结论如下:枕中支承的减少,轨下正弯矩基本不变,枕中弯矩减小并由负变正;轨下支承的减少,枕中负弯矩、轨下截面正弯矩不断增加;枕端支承的减少,枕中负弯矩增大,轨下截面弯矩由正变负,该种支承的减少对轨枕的受力最为不利。轨下无支承时轨枕在线路中的破坏形式为先在轨枕底部出现的受拉裂纹,随后在轨枕内部出现损伤,内部损伤沿轨枕宽度方向扩展。
刘亚径[2](2021)在《基于机器视觉的耐火材料热震试验的破损率计算方法研究》文中研究说明随着高温工业的发展,耐火材料将承担起更多的功能。抗热震性作为耐火材料的重要性能,对耐火材料的结构设计和制备工艺等方面的研究具有重要意义。抗热震性需进行多次循环加热-冷却试验确定,为了解决传统耐火材料抗热震性检测存在诸如效率低、安全性差、没有过程记录等弊端,按照国家标准,本文对多类耐火材料试样,开展了高精度、全自动的抗热震性视觉检测研究,重点如下:(1)采用基于机器视觉的检测方法,结合了自动化机械设备、光学摄像、计算机等领域技术,开发出一套能够适应不同种类耐火材料抗热震性自动检测平台。(2)对采集的多种试样图像进行特征分析,针对试样受热端面会慢慢出现不同程度裂缝和剥落,特别是外边缘剥落导致对该图像进行轮廓检测时误差较大的问题,本文对其初始图像进行边缘检测,获取掩模图像M1和外边缘轮廓M2,掩模图像M1和试验中同组后续采集的图像进行按位与操作,获取去除周围背景干扰的完整试样图像,再进行二值化、形态学等操作,完成图像预处理。(3)针对试样图像存在大量麻点和块状噪声、裂缝和大面积剥落等问题,对采集的样本图像预处理后,对噪声、裂缝和剥落的连通域特征进行K-means聚类分析,并对聚类结果,提出了一种通过设定初始误差系数E计算连通域特征分割阈值T的算法,确定两组特征分割阈值;试验图像预处理后,基于两组特征值进行两次连通域三级滤波,准确检测出裂缝和剥落区域。(4)在破损率的计算上,对检测出的裂缝和剥落区域进行骨架细化,引入链码测量破损区域的长度和宽度,根据耐火材料试样的抗热震性检测中破损率计算标准的特殊性,提出了一种基于骨架线区间划分的破损率计算方法。试验结果表明,较现有方格网法,本文破损率计算方法精度高、速度快。本文建立的抗热震性检测系统能大幅降低工作量,自动保存所有过程图像和准确计算每次试验的破损率结果。方便厂家和工作人员根据每次试验的数据结果,分析裂缝出现的位置、长度,剥落的面积、形貌等信息,研究该材料试样的抗热震性,对耐火材料工业优化产品结构、高效生产和绿色发展提供重要依据。
刘燕[3](2021)在《轻量莫来石—碳化硅耐火材料骨料/基质界面调控及其性能研究》文中提出莫来石-碳化硅耐火材料因具有较高的荷重软化温度和良好的耐磨性而被广泛应用于水泥回转窑过渡带。随着新型干法水泥回转窑窑炉大型化、替代燃料的应用以及节能要求的提升,该材料也面临着新的挑战。从目前来看,耐火材料轻量化是其发展的重要方向。直接以多孔骨料替代致密骨料可以显着降低材料导热系数,但是,较高的气孔率对材料的力学性能和抗碱侵蚀性能产生不利影响。因此,开发力学性能和抗碱侵蚀性能优良的低导热莫来石-碳化硅耐火材料,对水泥工业的技术进步具有重要意义。针对上述问题,本工作采用多孔莫来石替代均化矾土作为骨料,制备轻量化莫来石-碳化硅耐火材料,通过在多孔莫来石骨料表面引入玻璃陶瓷涂层对骨料与基质之间界面进行调控,以期实现轻量莫来石-碳化硅耐火材料力学性能和抗碱侵蚀性能的提升。首先,借助赛格尔公式设计玻璃陶瓷涂层,研究涂层与莫来石-碳化硅耐火材料中多孔莫来石骨料和基质间的相互作用机理;其次,采用涂覆玻璃陶瓷涂层的多孔莫来石骨料制备轻量莫来石-碳化硅耐火材料,并通过巴西劈裂实验和DIC技术研究玻璃陶瓷涂层对轻量莫来石-碳化硅材料力学性能的影响;最后,在模拟碱蒸气侵蚀条件下,研究轻量莫来石-碳化硅耐火材料的组成及显微结构的变化,揭示玻璃陶瓷涂层对轻量莫来石-碳化硅耐火材料抗碱侵蚀性能的影响。通过上述研究,得到以下主要结论:(1)Li2O-Al2O3-SiO2玻璃陶瓷涂层的熔融温度与Al2O3/SiO2比值成正相关性,而添加ZrO2可以进一步提高熔融温度。110℃干燥后含ZrO2玻璃陶瓷涂层与多孔莫来石骨料之间具有良好的结合性,可以直接作为原料用于制备轻量莫来石-碳化硅耐火材料;经1500℃处理后,玻璃陶瓷涂层可以封闭多孔莫来石骨料表面大部分开口气孔。(2)采用涂覆玻璃陶瓷涂层的多孔莫来石骨料取代50 vol%的均化矾土骨料时,玻璃陶瓷涂层增强了骨料与基质间的陶瓷结合能力,阻碍了所制得莫来石-碳化硅耐火材料在断裂过程中裂纹沿骨料与基质界面扩展。与传统莫来石-碳化硅耐火材料相比,轻量莫来石-碳化硅耐火材料的耐压强度和拉伸强度分别提高了53.1%和42.1%。(3)采用均化矾土、多孔莫来石、涂覆玻璃陶瓷涂层的多孔莫来石作为骨料,莫来石-碳化硅耐火材料表现出不同的抗碱侵蚀性能。涂覆玻璃陶瓷涂层的多孔莫来石骨料与基质界面处形成的玻璃相阻碍了碱蒸气向材料内部渗入,同时通过吸收部分碱蒸气并形成液相,进一步保护多孔骨料免受碱侵蚀,从而使具有玻璃陶瓷涂层的轻量莫来石-碳化硅耐火材料表现出更为优异的抗碱侵蚀性能。
熊鑫[4](2021)在《颗粒堆积型刚玉质多孔透气材料制备及气体渗流行为》文中指出钢包底吹氩工艺是一种成本低、操作简单、精炼效果好的炉外精炼技术,其中,透气砖是实现钢水吹氩处理的重要功能元件。当前我国钢铁企业广泛选用狭缝型透气砖作为透气元件,在精炼后期的“软吹”氩处理阶段,普遍存在钢水中夹杂物去除效率较低的问题,这显然不利于洁净钢、高洁净钢的冶炼。弥散型透气砖中有大量呈弥散分布的贯通气孔,气体经过透气砖进入高温熔体中可以形成尺寸细小且均匀的气泡群,这对于提高钢水纯净度有着积极影响。弥散型透气砖作为一种典型的颗粒堆积型多孔透气材料,由于骨料颗粒粒度和形状均存在各异性,以及受成型及热处理过程中所伴随的各种物理化学反应等因素的影响,材料中的气孔大小、形状及尺寸分布等显得尤其复杂。因此,从颗粒堆积角度出发探讨影响颗粒堆积型多孔透气材料气孔结构特征的关键因素,揭示气孔结构参数对多孔透气材料透气性能的影响,实现多孔透气材料透气性能的可调可控具有重要意义。另外,在服役过程中透气砖与钢水直接接触,需要承受很大的钢水重力及钢流和气流的冲刷力,因而透气砖应兼具高温下力学强度高和透气性好这两种特性,如何均衡材料的力学强度和透气性能显得尤为关键。基于此,本论文的研究内容主要包括:从骨料/基质配比、骨料粒度及骨料形状的角度对颗粒堆积型多孔透气材料的气孔结构参数进行调控,并对多孔透气材料的透气性能、力学性能进行研究;从结合界面设计出发,通过在骨料颗粒结合界面处原位生成板片状的六铝酸钙和六铝酸镧,研究了高温功能相的引入对多孔透气材料力学强度、气孔结构参数及透气性能的影响,并探讨了相关的影响机理;采用金属直接氧化结合工艺,以期在较低热处理温度下制备出具有较高强度的多孔透气材料,研究了金属Al粉加入量及其与单质Si粉的复合引入对多孔透气材料显微结构、物相组成、常温和高温力学强度及气体渗流行为的影响;基于Forchheimer方程对气体在多孔透气材料中的气体渗流曲线进行拟合分析,采用灰色关联理论来评估气体渗流系数(k1和k2)与气孔结构参数的相关性;最后,采用物理水模型研究了气体经过多孔透气材料进入水中的气泡行为。得到的主要结论如下:(1)颗粒堆积型多孔透气材料中的骨料堆积气孔具有很好的贯通性,这部分气孔可以作为气体渗流的通道;通过调节骨料基质配比和骨料粒度均可对刚玉质多孔透气材料的气孔结构参数进行调控。前者主要影响着多孔透气材料的显气孔率、气孔表面分形维数及堆积气孔的尺寸和体积分数,后者则对骨料堆积气孔的尺寸及气孔表面分形维数的影响更为显着;适当增加基质含量可以增大骨料颗粒间的结合程度,提高多孔透气材料的力学强度,当基质含量在17 wt%时,刚玉质多孔透气材料的机械强度达到最高;继续增大基质含量,多孔透气材料的机械强度又有所减小;在基质含量为17 wt%时,随着骨料粒度的减小,多孔透气材料的常温抗折强度呈增大的趋势,常温耐压强度变化不大。(2)采用强力混合机可以实现对板状刚玉颗粒(1-0.5 mm)进行整形处理,且转速及处理时间是影响颗粒整形程度的关键因素。刚玉骨料经过整形处理后,颗粒的圆形度增大,纵横比减小,堆积密度增大。整形骨料的应用可以降低多孔透气材料的显气孔率,改善材料中骨料颗粒间的结合程度,进而提高材料的常温抗折强度和常温耐压强度;整形骨料的使用可以提高多孔透气材料中骨料堆积气孔的结构稳定性,增大了骨料堆积气孔的尺寸和体积分数,降低气孔表面分形维数,降低气体在多孔透气材料中的气体渗流阻力,提高渗透系数。(3)在结合界面中原位生成适量的六铝酸镧和六铝酸钙均可提高刚玉质多孔透气材料的力学强度,六铝酸镧的原位生成对机械强度及渗透系数的提升更为显着。原位生成六铝酸镧对刚玉质多孔透气材料的增强机理主要在于活化烧结、细化氧化铝晶粒及板片状功能相对裂纹的偏转和分支作用。适量六铝酸钙的原位生成可以弥合骨料和结合界面处的微裂纹,提高多孔透气材料的力学强度,然而六铝酸钙生成对多孔透气材料的烧结始终起着阻碍作用,故而对材料机械强度的提升不明显。在刚玉质多孔透气材料中适量引入六铝酸镧和六铝酸钙均可增大骨料堆积气孔的尺寸和相对体积分数,降低气孔表面分形分数,从而提高气体在多孔透气材料中的渗透系数。(4)采用金属直接氧化结合工艺在较低热处理温度下制备了具有较高强度的刚玉基颗粒堆积型多孔透气材料。添加纯Al粉时,高温热处理后,多孔透气材料中的金属Al粉会在原位形成氧化铝空心壳状遗态结构,这种结构不仅不利于提高多孔透气材料的力学强度,还会堵塞骨料堆积气孔,增大气体渗流通道的复杂程度,降低气体气体渗流系数。Al/Si的复合引入会降低材料中小气孔(≤7.84μm)的体积分数,增大多孔透气材料中骨料堆积气孔的尺寸和体积分数,降低气体气体渗流阻力,显着增大多孔透气材料中的气体渗流系数。(5)采用灰色关联理论分析了气孔结构参数与气体渗流系数k1和k2的相关系数。研究表明:气孔表面分形维数和显气孔率是影响气体渗流系数k1的关键因素;气孔结构复杂程度对k2的影响更甚于显气孔率,中位径越大和骨料颗粒堆积气孔的相对体积分数越高,气孔表面分形维数越小,k2越大。在粘性流条件下,多孔介质中气体流量的预测模型分别为:(?)考虑气体的可压缩性);忽略气体的可压缩性时,(?)。(6)多孔透气材料的物理水模型研究表明:气体经多孔透气材料进入水中可以形成大量尺寸均匀的气泡群,随着气体流量的增大,所形成的气泡尺寸越大,气泡数量也越多。多孔透气材料中气孔尺寸越小,相同流量下所形成的气泡数量越多,气泡尺寸越小,且当气体流速较高时,气泡间的“合泡行为”更为显着。
潘丽萍[5](2020)在《钢包透气塞用刚玉质耐火材料的设计制备和断裂过程表征及服役模拟》文中认为刚玉质耐火材料是精炼钢包透气塞的首选材质,其高温服役环境异常恶劣,热端温度可高达1650-1700°C,冷、热端面的温差超过1000°C,长时间承受浇钢和出钢的反复冷热循环冲击,最终引起材料热机械损毁。随着钢水炉外精炼比例增加,透气塞使用寿命大幅度降低,导致生产中需要频繁的更换和维修,影响了炉外精炼工艺的节奏,也威胁着钢包在线周转和生产安全。因此,进一步改善刚玉质耐火材料的抗热震性,延长透气塞服役寿命,从而提升钢包精炼效率和安全生产是目前冶金工作者的重要任务之一。目前,研究者通过引入氧化镁、氧化锆等组分来改善刚玉质耐火材料的抗热震性,但提升空间受限;其次,以往受实验条件限制,常采用传统的水淬冷法测定材料的强度保持率来表征刚玉质耐火材料的抗热震性,而对刚玉质耐火材料真实断裂过程缺少科学地评价,也无法获取与材料抗热震因子相关联的断裂参数,对刚玉质耐火材料内部存在的多尺度裂纹关注也更少;最后,对真实服役条件下刚玉质耐火材料的损毁机制也仅从用后材料分析判断。针对上述问题,本论文首先从Al2O3-CaO二元系中选取片状六铝酸钙相(CaO×6Al2O3,简称CA6)和低热膨胀系数的二铝酸钙(CaO×2Al2O3,简称CA2)开展刚玉质耐火材料的微结构调控研究,具体包括:(1)在刚玉质耐火材料的基质内设计含CA6相和CA2相的微结构(含量、形貌、分布);(2)在刚玉质耐火材料中引入不同粒度的六铝酸钙骨料取代部分刚玉骨料,旨在设计与制备具有高抗热震性的透气塞用刚玉质耐火材料。其次,采用楔形劈裂技术、数字图像相关技术及反演算优化技术,系统地研究了张应力作用下材料的裂纹扩展过程,获取了真实的断裂能、拉伸强度等断裂参数,探明了刚玉质耐火材料的断裂机理。最后,采用数值仿真技术系统研究了刚玉质耐火材料在实际服役工况下的损毁机制,为优化透气塞材料的开发提供理论依据,具体包括:(1)采用扩展有限元法研究刚玉质耐火材料裂纹尖端的应力强度因子K,揭示材料承载能力与初始裂纹尺寸的作用规律;(2)基于热固耦合模型,以真实透气塞结构为分析对象,研究透气塞服役过程中材料属性与温度场及热应力场的相关性。通过上述的研究工作,得到如下主要结论:1.刚玉质耐火材料制备过程中通过控制结合剂铝酸盐水泥含量,可以成功地设计相组成和微结构,改善刚玉质耐火材料的力学性能和抗热震性。在高温处理(1600°C)后,当水泥含量从1 wt%增加到10 wt%时,CA6相在材料内原位生成并且其数量增多,其分布从基质向骨料蔓延,其形貌从板状向等轴状转变,互锁状齿合结构逐渐形成,使得冷态和热态抗折强度逐渐增加;当水泥含量从10 wt%增加到15 wt%时,CA2相在材料中原位生成,CA6相逐渐减少,形成了包裹刚玉骨料的CA6/CA2梯度反应层(内层CA6,外层CA2),较好地吸收了热应力,提升了刚玉质耐火材料的抗热震性能。2.通过引入不同粒度的六铝酸钙骨料,可以显着改善骨料与基质界面特性,成功制备高抗热震性刚玉质耐火材料。将5-3、3-1、1-0 mm的CA6颗粒单独或同时替代板状刚玉骨料制备刚玉质耐火材料,显着降低了材料的热膨胀系数,改善了材料的微结构,使得刚玉质耐火材料常温及中高温强度获得显着提升;其中,三种CA6骨料同时取代的刚玉质耐火材料界面结合最优,与未添加CA6的材料相比,高温热处理后,冷态和热态抗折强度分别提升了4.7%和10.8%。3.借助楔形劈裂技术、数字图像相关技术及反演算优化技术,定量表征了张应力作用下刚玉质耐火材料的断裂机理。在刚玉质耐火材料中添加高含量水泥(15 wt%)或同时引入三种粒度的CA6颗粒(5-3、3-1、1-0 mm),增加了材料断裂过程中内部裂纹扩展的曲折路径及耗散能量,使得材料断裂能、特征长度增大,x方向上的应变最高、主裂纹最长,提高了材料抵抗裂纹扩展的能力;刚玉质耐火材料抵抗裂纹扩展的能力与裂纹扩展路径(骨料、基质和界面)直接相关,骨料内扩展比例越大,抵抗裂纹扩展能力越弱,其中含三个粒度CA6的刚玉质耐火材料具有最优抵抗裂纹扩展能力。4.利用扩展有限元法和线弹性本构关系,探明了刚玉质耐火材料极限承载能力与初始裂纹长度之间的内在规律。刚玉质耐火材料在受张应力作用时,在相同初始裂纹尺寸下,材料裂纹尖端应力强度因子K与外部载荷呈线性相关;在相同外部载荷条件下,裂纹尖端应力强度因子K与初始裂纹尺寸平方根呈线性相关;刚玉质耐火材料承受的极限载荷与初始裂纹尺寸呈反相关。5.真实服役工况下透气塞的最大热应力发生在浇钢瞬间及吹氩阶段,其损毁发生在上部热端面,含三个粒度六铝酸钙骨料的刚玉质耐火材料降低了透气塞内部温度差及热应力。导致透气塞内部较大温度梯度的主要原因是装钢运输开始阶段的钢水热冲击及吹氩阶段低温氩气与高温透气塞的强制换热,狭缝式透气塞损毁的主要位置在Y=0.323 m以上截面;材料的热导率及热膨胀系数分别对其内部的温度场和热应力场敏感度最高:含三个粒度CA6的刚玉质耐火材料结构内部温度场和热应力场分布最优,能有效提高狭缝式透气塞的服役寿命。
王梦迪[6](2020)在《高分辨率磁光技术在超导薄膜磁场测量中的应用》文中认为超导材料具有独特的零电阻效应、迈斯纳效应和约瑟夫森效应,和三个相互关联的临界参数即临界温度、临界磁场和临界电流密度,在强、弱电领域均具有广阔的应用市场。以超导薄膜为代表的功能器件在微波通讯、微磁测量、量子技术等方面具有重要的工程应用价值和研究前景。这些超导薄膜器件通常运行在极低温、强磁场和高真空等极端环境,其电磁特征难以直接观测。一种用于磁场测量、基于法拉第效应的磁光成像技术因具有实时、全场、高分辨率、温度应用范围广和无损的优点,已经广泛应用于超导薄膜高角晶界、电流密度分布及磁通运动等热门领域的研究,取得了一系列重要的研究成果。由于超导材料没有法拉第效应,导致针对超导材料的磁光测量均借助Bi-YIG为代表的具有法拉第磁光效应的磁光介质(也称:磁光膜)放置在超导薄膜表面来实现磁场的观测。可以看出,磁光膜与超导层之间的距离直接决定了磁场测量的空间分辨率,而已有的磁光测量实验中均采用具有反射层的磁光膜,这样显然会降低实验的测试精度。本学位论文为了进一步提升磁场测量的精度,提出一种使用无反射层磁光膜的方式,并给出由于使用无反射层磁光膜带来的干涉条纹的消除办法。另外,由于磁光实验中磁场测量的准确性由磁光膜特征参数费尔德常数决定,已有的实验中均未考虑费尔德常数与温度的关系。但是本论文研究发现,实验温度的变化会影响费尔德常数的大小,所以采用不同温度的三转角标定实验给出了温度对费尔德常数的影响规律,并消除了对最终的磁场测量结果的影响。最后,由于超导材料服役环境的极端性,已有的实验很难原位地给出其电磁特性和变形测量,本论文提出了一种将数字图像相关法和磁光成像技术有机结合的方式,实现了超导材料磁场和变形的原位测量。现将本论文的主要工作概述如下:首先,本文提出使用无反射层的透明磁光膜代替传统磁光膜,缩短了磁光层与被测物体表面的距离,定性上提高了磁光成像技术的空间分辨率。于此同时,发现采用这种透明磁光膜的方法会带来一些影响实验结果分析的明暗条纹,提出采用连续波长拍摄的方法消除了这种在测试过程中产生的干涉条纹。然后,对于费尔德常数随温度发生变化的问题,本文提出了一种新的标定方法。首先,选择一些固定的实验温度,范围覆盖面较宽,既包括高于超导材料临界温度的情形,也要包含低于其临界温度的情形。在每一个选定的实验温度下,通过三转角标定法给出了温度升降对磁光膜磁场标定的影响规律,并最终获得了统一的磁场-灰度的标定方法,消除了温度对测试结果的影响。最后,将无反射层的磁光成像技术和数字图像相关技术联合,搭建了用于原位测量超导带材的拉伸应变和表面磁场的实验装置,并对不同温度的YBCO超导带材在低温拉伸以及外加磁场条件下进行观测。
张媛媛[7](2020)在《不同铝源对镁质材料中MgAlON形成机理的研究》文中研究指明镁质耐火材料烧成温度高,但热震稳定性差,因此改善镁质耐火材料的热震稳定性能在耐火材料中显得尤为重要。有研究表明,含碳耐火材料中添加的金属使用过程中可形成非氧化物,提高耐火材料的高温力学性能。非氧化物镁阿隆(M g Al ON)是氧化镁固溶到阿隆相中形成的一种具有优良性能的新型高温材料。M g Al ON具有良好的抗渣性能,不污染钢液,其高温性能优异,通过在耐火材料中形成纤维状结构,提高耐火材料的高温力学性能,实现改善镁质材料热震稳定性能的目的。镁质耐火材料中的Mg Al ON可以通过引入含铝原料的原位反应生成,因此有必要对引入不同铝源的镁质耐火材料中Mg Al ON的生成其机理进行研究,以期为金属复合镁质耐火材料的制备提供理论根据。本文主要研究在埋碳还原气氛和氮气气氛下,热处理温度、铝源的引入方式及加入量(包括金属铝粉、镁铝尖晶石粉、α-氧化铝粉、金属钛粉单独或复合引入)对Mg Al ON生成机理的影响。利用XRD、SEM及EDS分析了热处理后试样的矿物组成、显微结构及微区成分,得出:添加金属铝的试样中,铝熔融形成孔洞,其内可生成纤维和板片状Mg Al ON相。Mg Al ON生成受液气反应控制,氮气分压和温度等影响Mg Al ON的生成量及结构,当氮气量不足,温度和氧化铝含量低时,在孔洞中Mg Al ON沿固定晶面快速生长,形成纤维状晶须;当温度升高,氮气量增大时,Mg Al ON各晶面均能快速生长,形成板片状结构;埋碳还原气氛下Mg Al ON最佳生成温度为1400℃,铝源的引入方式从优到劣为:单独引入金属铝>金属铝和镁铝尖晶石共同引入>金属铝和α-氧化铝共同引入,单独引入金属铝的最佳加入量为40%;氮气气氛下Mg Al ON生成的最低热处理温度为1400℃,此时Mg Al ON多纤维结构,在1500℃,纤维与板片状结构的M g Al ON共同存在,铝源的引入形式从优到劣为:共同引入金属铝和镁铝尖晶石>共同引入金属铝和α-氧化铝>单独引入金属铝>共同引入金属铝和金属钛,金属铝和镁铝尖晶石的最佳加入量分别为26%和40%。
闫华东[8](2020)在《工程铸钢材料的细观缺陷损伤演化分析与模拟》文中研究表明铸钢件因其设计合理性与实用性得到了工程界越来越多的关注。与热轧钢构件相比,铸钢件的浇注过程容易卷入气体、杂质等,并且缺少轧机轧制过程,导致铸钢中的缺陷数量远多于热轧钢中的缺陷数量。缺陷的存在破坏了材料的连续性,减小了构件受力时的有效截面面积,造成局部构件及整体结构力学性能下降。由于铸钢件总是带缺陷工作的,该问题制约了铸钢材料、构件和结构的进一步发展应用。只有充分认识缺陷对铸钢件和结构系统力学性能的影响,才能在设计与应用中充分体现铸钢件的优势。铸钢件中的宏观缺陷易于观测和发现,相关研究较多,在工程中已引起了相当的重视,制定了相应的检测、修补方法和措施。因此,本文重点研究了铸钢材料中的微细观缺陷,实际为等效直径大于62.23μm的细观孔洞。论文首先对铸钢材料的化学成分、微观结构、宏观力学性能进行研究;然后基于X射线断层扫描方法,对铸钢材料中细观缺陷的特征(数量、大小、形态和分布规律)进行统计分析,并按照细观缺陷的真实形态建立三维有限元模型,探讨细观缺陷特征对材料力学性能的影响;其次从缺陷形核、长大和聚合3个阶段研究了材料的变形与破坏机制;最后对GTN细观损伤模型进行改进并利用该模型实现了铸钢件承载能力的验算。主要研究内容及成果如下:1.铸钢材料化学成分、微观结构及宏观力学性能的研究。为了更全面、准确地掌握铸钢材料的特性,对工程常用铸钢材料G20Mn5N的化学成分、微观结构和宏观力学性能进行了试验研究,并与普通热轧钢Q345、高强热轧钢Q460进行了详细地对比分析。利用直读光谱仪对3种钢材的化学成分进行分析;利用光学显微镜对3种钢材的组织结构进行观察;利用扫描电子显微镜对3种钢材的拉伸断口进行分析;最后利用三维数字图像相关(DIC)方法对G20Mn5N铸钢试样的单调拉伸试验过程进行监测,求得该材料的各项宏观力学性能参数,并与已发表文献中Q345热轧钢和Q460热轧钢的宏观力学性能进行比较分析。结果表明,铸钢材料与热轧钢材料中含量相差最大的元素为镍元素,由于G20Mn5N铸钢中镍元素的含量比Q345热轧钢和Q460热轧钢中的镍元素含量高,所以铸钢的组织更均匀更细小,该微观结构特征又进一步影响了铸钢的宏观力学性能,主要表现为铸钢具有更好的韧性。2.铸钢材料中细观缺陷的数量、大小、形态及分布规律的研究。基于三维X射线断层扫描技术对工程中常用的G20Mn5N铸钢、Q345热轧钢和Q460热轧钢3种钢材中的细观缺陷进行观察,对比分析了铸钢与热轧钢材料中细观缺陷在数量、大小及形态方面的异同点。然后按照缺陷特征对铸钢材料中的细观缺陷进行分类,并对细观缺陷的分布规律进行统计。分析结果表明,铸钢材料中细观缺陷的数量约为热轧钢材料中细观缺陷数量的5倍,并且铸钢材料中细观缺陷的体积更大、形态更不规则;铸钢材料中的细观缺陷可以分为气孔、气缩孔和缩孔3类;缺陷的等效直径大小遵从三参数对数正态分布;材料中各类缺陷的分布是否均匀与其数量没有直接关系,而是由缺陷的形成原因所决定,缺陷之间的聚合倾向受缺陷数量的影响较大,数量越多发生聚合的概率越大。3.铸钢材料中细观缺陷特征对其力学性能的影响研究。基于G20Mn5N铸钢的三维X射线断层扫描数据,构建了与铸钢材料中细观缺陷大小相同、形态一致的三维实体模型,然后考虑细观缺陷的尺寸大小、形态特征等,建立了施加周期性边界条件的代表性体积单元(RVE)模型,以研究细观缺陷特征与材料宏观力学性能之间的关系。研究结果表明,不能将具有复杂形态的细观缺陷简化或理想化等效为球体,等效后的缺陷完全光滑,会造成较大的分析误差;细观缺陷的体积、形态对应力集中、材料弹性模量均有影响,缺陷体积越大、缺陷形态越不规则,缺陷引起的应力集中越严重、对材料弹性模量的折减就越大;临界应变值是缺陷增长速率由慢变快的分界点,初始缺陷体积分数越大,对应的临界应变则越小,但是缺陷形态对缺陷增长过程中临界应变的影响不显着。4.载荷作用下铸钢材料中细观缺陷演化过程的研究。基于中断的非原位X射线断层扫描试验,分别从缺陷形核、长大和聚合3个阶段揭示了材料的变形与破坏机制。由于材料微细观结构上的不均匀性,随着基体应变的不断累积,新的缺陷不断产生,在新缺陷产生的同时,伴随着缺陷体积的增长,当缺陷的大小、数量演化到一定程度后便会相互聚合形成裂纹。结果表明,材料内部缺陷的形核、生长和聚合行为是相辅相成的,并非完全独立的,对缺陷的某个演化阶段进行分析时不应该独立于其它阶段而单独分析;中心裂纹在轴向拉伸载荷的作用下沿垂直于载荷的方向进行扩展,由于受最大切应力和最小颈缩横截面影响,裂纹实际是沿2个45°方向的平面交替扩展。5.铸钢材料细观损伤本构模型研究及铸钢件承载能力校核。将Ramberg-Osgood弹塑性硬化准则、Thomason塑性极限载荷模型与GTN细观损伤模型进行耦合,耦合后的细观损伤模型有效解决了材料硬化与缺陷聚合问题;进一步研究了细观损伤模型参数的标定方法,将X射线断层扫描试验与反演法相结合确定了细观损伤模型的最优参数组合值,该方法克服了单一标定方法的局限性。最后基于不考虑损伤的本构模型和考虑了损伤的本构模型分别对铸钢件的承载力进行校核验算,结果表明,是否考虑损伤对铸钢件正常使用极限状态的校核结果影响不大,但是对铸钢件的极限承载力校核结果有较大影响。
朱孟胜[9](2019)在《基于视觉定位和尺寸测量的耐火砖分拣系统开发》文中指出近年来耐火材料行业发展势头良好,企业的订单不断。但随着社会进步和人民生活水平的提高,越来越多人不愿从事耐火材料行业一线的工作,这和当前企业利益发生了严重的冲突。在国家鼓励各行业进行新旧动能转换的大背景下,提高耐火材料行业生产的自动化水平也被提上了日程,国内耐火材料生产企业正在谋求自身的产业结构转型,确保在新一轮的竞争中占据优势。目前耐火砖分拣环节的自动化水平较低,本文对耐火砖分拣环节工作任务进行了分析,找出耐火砖分拣系统需要解决的问题。本文主要研究两个问题,分别为耐火砖砖垛拆解和耐火砖尺寸测量。因为耐火砖在烧结和运输过程中会发生位置变化,所以需要对耐火砖进行位置定位。对耐火砖产品进行尺寸测量的目的是为了确保耐火砖产品的品质。本文利用机器视觉技术识别目标物体位置,同样利用机器视觉技术对耐火砖厚度尺寸进行测量。首先,本课题根据项目要求对相机、镜头、光源进行了合理的选型。然后耐火砖图像进行平滑处理、边缘提取、霍夫直线检测等。耐火砖图像平滑算子主要包含均值滤波、中值滤波、高斯滤波。边缘提取算子包含Sobel、Roberts、prewitt、Canny算子。本文选用Canny算子进行边缘提取,并提取出了耐火砖图像的亚像素边缘。然后通过霍夫算子对耐火砖边缘进行直线检测。最后本文开展了耐火砖位置检测和尺寸测量的相关实验,通过实验结果证明了本论文研究方法的正确性。
邓志强[10](2019)在《广源胶结颗粒料离散数值模型仿真重构与力学特性研究》文中进行了进一步梳理胶结颗粒料作为胶结颗粒料坝的主要筑坝材料,随着胶结颗粒料坝的大面积推广和应用,胶结颗粒料力学特性的研究刻不容缓。现阶段胶结颗粒材料力学性能研究主要通过物理实验的方式进行,耗资巨大、试验周期较长。随着计算机技术的快速发展,经济便捷、试验周期短的数值模拟成为研究胶结颗粒料力学特性的有效工具。然而,胶结颗粒料的多相非均质性使得构建胶结颗粒料数值计算模型成为限制数值模拟方法应用的主要问题。本文从广源胶结颗粒料离散数值模型仿真重构出发,通过理论分析与数值实验相结合的方式,针对胶结颗粒料力学特性及应用进行研究,主要研究内容如下:(1)建立了具有真实骨料特征的广源胶结颗粒料三维数字骨料仿真重构算法。针对数值模拟方法中生成具有真实骨料特征的数字骨料较为困难的问题,采用基于二维特征轮廓的三维骨料仿真重构方法,仿真重构了真实骨料特征的三维数字骨料,并将重构结果与采用三维扫描仪获取的真实骨料信息进行对比验证,证明了算法的有效性和高效性。(2)提出了包含四相(骨料相、界面相、胶结相及孔洞相)的广源胶结颗粒料数值模型的仿真重构算法。针对胶结颗粒料中各相材料的非均质性且难以进行数字化表征的问题,通过三维数字骨料堆积算法引入骨料相,采用“火烧”算法引入界面相,利用模拟退火算法基于能量最小原理和两相流分布规律进行胶结相和孔洞相空间分布的优化,最终实现四相广源胶结颗粒料数值计算模型的仿真重构。(3)建立了预测广源胶结颗粒料单轴抗压强度的数学模型,针对工程中胶结颗粒料强度判定的快捷性和简便性需求,采用基于GPU异构并行的四维离散弹簧模型方法系统地研究了广源胶结颗粒料强度的影响因素,提出易于工程应用的简易强度预测公式。此外,针对筑坝材料对胶结颗粒料坝安全性影响的问题,分析了不同强度等级筑坝材料的变异性对于稳定蓄水期的胶结颗粒料坝安全系数的影响。
二、简易数字图像技术在耐火材料中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、简易数字图像技术在耐火材料中的应用(论文提纲范文)
(1)基于数字图像相关技术和有限元的轨枕力学特性分析(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 轨枕力学特性研究 |
1.2.2 数字图像相关技术的应用 |
1.2.3 现有研究的不足 |
1.3 技术路线与研究内容 |
1.4 本文主要创新点 |
2 轨枕三点弯曲试验 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 预应力混凝土轨枕 |
2.1.2 复合轨枕 |
2.1.3 竹纤维混凝土轨枕 |
2.2 数字图像相关技术(DIC) |
2.2.1 简介 |
2.2.2 技术原理 |
2.2.3 优缺点 |
2.3 其它设备及材料 |
2.4 试验方案 |
2.5 小结 |
3 轨枕三点弯曲特征 |
3.1 挠度、刚度 |
3.1.1 预应力钢筋混凝土轨枕 |
3.1.2 竹纤维混凝土轨枕 |
3.1.3 FFU复合轨枕 |
3.2 裂纹分布和拓展 |
3.2.1 预应力钢筋混凝土轨枕 |
3.2.2 竹纤维混凝土轨枕 |
3.2.3 FFU复合轨枕 |
3.3 裂纹开口位移(CMOD) |
3.4 小结 |
4 基于有限元的预应力混凝土轨枕三点弯曲分析 |
4.1 参数与模型建立 |
4.1.1 混凝土损伤塑性模型(CDP) |
4.1.2 混凝土脆性开裂模型 |
4.1.3 扩展有限元模型 |
4.1.4 其余参数取值 |
4.1.5 轨枕模型建立 |
4.2 结果与分析 |
4.2.1 荷载—挠度曲线 |
4.2.2 裂纹扩展情况分析 |
4.2.3 应力分析 |
4.3 小结 |
5 不同支承条件下预应力混凝土轨枕力学分析 |
5.1 单次荷载作用下轨枕受力分析 |
5.1.1 模型建立 |
5.1.2 工况 |
5.1.3 结果与分析 |
5.2 循环荷载作用下轨枕受力分析 |
5.2.1 模型建立 |
5.2.2 工况 |
5.2.3 结果与分析 |
5.3 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)基于机器视觉的耐火材料热震试验的破损率计算方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外现状 |
1.2.1 相关行业检测方法及存在问题 |
1.2.2 数字图像处理法 |
1.3 关键技术难点 |
1.4 研究内容和技术路线 |
1.5 本章小结 |
第2章 耐火材料抗热震性试验检测平台设计 |
2.1 检测平台方案设计 |
2.2 系统整体硬件选择及搭建 |
2.2.1 机械系统设计 |
2.2.2 视觉成像系统设计 |
2.2.3 检测平台搭建 |
2.3 控制系统设计 |
2.3.1 控制系统总体结构 |
2.3.2 与上位机的通信 |
2.3.3 安全报警控制 |
2.4 本章小结 |
第3章 试样图像预处理算法研究 |
3.1 图像特征分析 |
3.2 获取试样初始图像外边缘信息 |
3.2.1 Sobel算子 |
3.2.2 Canny算子 |
3.2.3 Laplacian算子 |
3.2.4 自适应阈值的边缘信息提取 |
3.3 基于图像与运算获取试样区域 |
3.4 直方图均衡化与二值化 |
3.5 形态学滤波 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于连通域特征的破损区域提取方法研究 |
4.1 基于K-means的连通域特征参数聚类分析 |
4.1.1 K-means聚类简介 |
4.1.2 连通域特征参数聚类分析 |
4.2 基于连通域特征的三级滤波 |
4.3 误差分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 试样破损率计算方法研究 |
5.1 相机尺寸标定 |
5.2 破损区域长度计算 |
5.2.1 破损骨架细化 |
5.2.2 破损长度计算 |
5.3 破损区域宽度计算 |
5.4 基于骨架线区间划分的破损率计算 |
5.5 结果分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间的研究成果 |
(3)轻量莫来石—碳化硅耐火材料骨料/基质界面调控及其性能研究(论文提纲范文)
第1章 文献综述 |
1.1 引言 |
1.2 新型干法水泥回转窑的发展 |
1.2.1 新型干法水泥生产系统 |
1.2.2 新型干法水泥回转窑发展现状 |
1.3 回转窑耐火材料研究进展 |
1.4 轻量耐火材料概况 |
1.4.1 轻量耐火骨料的制备 |
1.4.2 轻量耐火材料研究现状 |
1.5 玻璃陶瓷涂层的研究进展 |
1.5.1 玻璃陶瓷涂层的制备方式 |
1.5.2 玻璃陶瓷涂层国内外的研究现状 |
1.6 课题提出及研究内容 |
第2章 玻璃陶瓷涂层组分设计 |
2.1 实验 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 实验方案及过程 |
2.1.3 测试与表征 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 氧化锆的加入对玻璃陶瓷涂层高温物性的影响 |
2.2.2 涂覆涂层后多孔莫来石骨料物相和显微结构的变化 |
2.2.3 玻璃陶瓷涂层与多孔莫来石骨料/基质之间的高温反应规律 |
2.3 本章小结 |
第3章 轻量莫来石-碳化硅耐火材料力学性能研究 |
3.1 实验 |
3.1.1 实验原料 |
3.1.2 实验方案及过程 |
3.1.3 结构分析与性能表征 |
3.2 结果分析 |
3.2.1 莫来石-碳化硅材料物理性能和力学性能 |
3.2.2 莫来石-碳化硅材料物相组成 |
3.2.3 莫来石-碳化硅材料显微结构 |
3.2.4 莫来石-碳化硅材料荷重软化温度 |
3.2.5 巴西劈裂获得的载荷-位移曲线 |
3.2.6 巴西劈裂测试后试样的微观断口分析 |
3.2.7 数字图像相关技术分析后的应变结果分析 |
3.2.8 试样断口显微结构 |
3.2.9 断裂机理分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 轻量莫来石-碳化硅耐火材料抗碱侵蚀性能研究 |
4.1 实验 |
4.1.1 实验原料 |
4.1.2 实验方案及过程 |
4.1.3 结构分析与性能表征 |
4.2 结果分析 |
4.2.1 碱侵蚀时间对试样宏观形貌的影响 |
4.2.2 碱侵蚀时间对试样常规性能的影响 |
4.2.3 碱侵蚀时间对试样物相的影响 |
4.2.4 试样碱侵蚀后的显微结构分析 |
4.2.5 热力学分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 全文结论 |
5.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文 |
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
摘要 |
Abstract: |
附件 |
(4)颗粒堆积型刚玉质多孔透气材料制备及气体渗流行为(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 前言 |
1.2 钢包用透气砖的研究进展 |
1.2.1 透气砖的损毁机理 |
1.2.2 透气砖分类 |
1.2.3 材质的选择 |
1.3 颗粒整形处理及其在无机材料中的应用现状 |
1.3.1 颗粒形状对无机材料气孔结构及力学性能的影响 |
1.3.2 颗粒整形研究 |
1.4 气体在颗粒堆积型多孔介质中渗流行为的研究进展 |
1.4.1 渗流基本定律 |
1.4.2 颗粒堆积型多孔介质渗流系数的预测模型 |
1.4.3 气孔结构参数对多孔介质渗流行为的影响 |
1.5 金属反应结合氧化铝基材料的研究现状 |
1.5.1 反应结合氧化铝工艺 |
1.5.2 金属Al反应结合氧化铝基材料 |
1.5.3 单质Si反应结合氧化铝基材料 |
1.5.4 Al/Si反应结合氧化铝基材料 |
1.6 气体通过多孔介质进入水中形成气泡的水模拟研究现状 |
1.6.1 气泡形成过程 |
1.6.2 气泡大小的影响因素 |
1.7 论文的提出及主要研究内容 |
第二章 颗粒堆积型多孔透气材料气孔结构调控及力学性能研究 |
2.1 颗粒堆积型多孔透气材料的气孔结构设计 |
2.1.1 基于钢水的不渗透考虑 |
2.1.2 基于力学强度考虑 |
2.1.3 基于搅拌能考虑 |
2.1.4 基于熔渣不渗透考虑 |
2.2 实验 |
2.2.1 实验原料 |
2.2.2 实验方案及过程 |
2.2.3 结构分析与性能测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 骨料/基质配比对多孔透气材料气孔结构及性能的影响 |
2.3.2 骨料粒度对多孔透气材料气孔结构及性能的影响 |
2.3.3 颗粒堆积型多孔透气材料中气孔网络贯通性分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 骨料颗粒形状对多孔透气材料气孔结构及力学性能的影响 |
3.1 实验 |
3.1.1 试验原料 |
3.1.2 实验方案及过程 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 板状刚玉骨料颗粒的整形研究 |
3.2.2 骨料颗粒形状对多孔透气材料气孔结构及力学性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第四章 原位生成板片状增强相对刚玉质多孔透气材料气孔结构及力学性能的影响 |
4.1 试验 |
4.1.1 试验原料 |
4.1.2 实验方案及过程 |
4.1.3 结构分析与性能测试 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 原位生成六铝酸镧对刚玉质多孔透气材料结构和性能的影响 |
4.2.2 原位生成六铝酸钙对刚玉质多孔透气材料结构和性能的影响 |
4.3 小结 |
第五章 金属直接氧化结合刚玉基多孔透气材料结构和性能研究 |
5.1 试验 |
5.1.1 试验原料 |
5.1.2 实验方案及过程 |
5.1.3 结构分析与性能测试 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 Al粉加入量对直接氧化结合刚玉质多孔透气材料结构和性能的影响 |
5.2.2 Al、Si复合引入对刚玉基多孔透气材料结构和性能的影响 |
5.3 本章小结 |
第六章 刚玉质多孔透气材料气体渗流行为的研究 |
6.1 多孔透气材料气体渗流行为的检测 |
6.2 气体在多孔透气材料中的流态及气体渗流模型 |
6.3 粘性流条件下多孔透气材料中气体流量的预测模型 |
6.4 刚玉质多孔透气材料的气体渗流特征 |
6.4.1 不同基质含量刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
6.4.2 不同骨料粒度刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
6.4.3 骨料形状对刚玉质多孔透气材料气体渗流行为的影响 |
6.4.4 不同LAH生成量刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
6.4.5 不同CAC生成量刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
6.4.6 金属直接氧化结合刚玉质多孔透气材料的气体渗流行为 |
6.5 气孔结构参数与气体渗流系数的灰色关联分析 |
6.5.1 灰色关联系数求解过程 |
6.5.2 气孔结构参数与刚玉质多孔透气材料气体渗流系数的灰色关联分析 |
6.5.3 讨论 |
6.5.4 本章小结 |
第七章 颗粒堆积型多孔透气材料的水模型研究 |
7.1 试验 |
7.1.1 实验装置及试验过程 |
7.1.2 气泡尺寸的提取 |
7.2 结果与讨论 |
7.2.1 气孔结构参数对气泡群特征的影响 |
7.2.2 气体流速对气泡群特征的影响 |
7.2.3 结果与讨论 |
7.3 章节小结 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 展望 |
参考文献 |
本论文的创新点 |
附录1 攻读博士期间取得的科研成果 |
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
致谢 |
(5)钢包透气塞用刚玉质耐火材料的设计制备和断裂过程表征及服役模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 文献综述 |
1.1 前言 |
1.2 透气塞用刚玉质耐火材料的发展趋势 |
1.3 刚玉质耐火材料的研究进展 |
1.3.1 刚玉质耐火材料制备 |
1.3.2 刚玉质耐火材料抗热震性能表征 |
1.4 非线性断裂行为的理论及应用现状 |
1.4.1 基于线弹性断裂力学的扩展准则 |
1.4.2 基于弹塑性断裂力学的扩展机制 |
1.4.3 裂纹扩展的非线性模型 |
1.5 耐火材料断裂行为的表征方法研究现状 |
1.5.1 楔形劈裂实验法 |
1.5.2 数字图像相关技术 |
1.5.3 数值模拟技术 |
1.6 本论文的提出及研究内容 |
第2章 水泥含量对刚玉质耐火材料的微结构和性能影响研究 |
2.1 实验 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 实验过程 |
2.1.3 性能测试 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 物理性能 |
2.2.2 力学性能 |
2.2.3 抗热震性 |
2.2.4 物相组成 |
2.2.5 显微结构 |
2.2.6 讨论 |
2.3 本章小结 |
第3章 六铝酸钙骨料粒度对刚玉质耐火材料的微结构和性能影响研究 |
3.1 实验 |
3.1.1 实验原料 |
3.1.2 实验过程 |
3.1.3 性能测试 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 物理性能 |
3.2.2 力学性能 |
3.2.3 抗热震性 |
3.2.4 物相组成 |
3.2.5 显微结构 |
3.2.6 讨论 |
3.3 本章小结 |
第4章 基于楔形劈裂法结合数字相关技术对刚玉质耐火材料断裂行为研究 |
4.1 实验 |
4.1.1 实验原料 |
4.1.2 实验过程 |
4.1.3 性能测试 |
4.2 反演算本构关系与数字相关法参数测定 |
4.2.1 反演算本构关系确定 |
4.2.2 DIC参数确定 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 水泥含量对刚玉质耐火材料断裂力学性能影响 |
4.3.2 六铝酸钙粒度对刚玉质耐火材料断裂力学性能影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 基于扩展有限元法对刚玉质耐火材料断裂行为模拟研究 |
5.1 扩展有限元模型 |
5.2 扩展有限元计算结果分析 |
5.2.1 单元尺寸对应力强度因子的影响 |
5.2.2 初始裂纹长度对应力强度因子的影响 |
5.2.3 三点弯曲实验模拟结果 |
5.2.4 刚玉质耐火材料的扩展有限元模拟 |
5.2.5 讨论 |
5.3 本章小结 |
第6章 基于热固耦合模型对透气塞服役损毁模拟研究 |
6.1 基本理论和方法 |
6.1.1 固体域求解理论 |
6.1.2 边界条件理论 |
6.2 有限元模型及边界条件 |
6.2.1 几何模型 |
6.2.2 数学模型 |
6.2.3 边界条件 |
6.3 不同材质透气塞模拟结果与讨论 |
6.3.1 温度场模拟结果 |
6.3.2 应力场模拟结果 |
6.3.3 讨论 |
6.4 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
答辩委员会成员 |
(6)高分辨率磁光技术在超导薄膜磁场测量中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 超导材料特性及其应用 |
1.2 磁光技术在超导材料磁场测量中的应用及其存在的问题 |
1.3 数字图像相关法原理及其应用 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 无反射层磁光观测系统标定方法 |
2.1 实验装置及原理 |
2.2 干涉效应对磁光测试的影响及其改进方法 |
2.3 温度效应对磁光标定的影响及其修正方法 |
2.4 本章小结 |
第三章 超导带材原位的磁场-应变测试方法 |
3.1 磁光法-数字图像相关法结合的测试原理 |
3.2 拉伸应变状态下YBCO带材磁场-应变的原位测量结果 |
3.3 本章小结 |
第四章 总结与展望 |
4.1 总结 |
4.2 展望 |
参考文献 |
在学期间的研究成果 |
致谢 |
(7)不同铝源对镁质材料中MgAlON形成机理的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
1. 绪论 |
1.1 镁质耐火材料 |
1.2 镁铝尖晶石质耐火材料 |
1.3 金属铝添加对耐火材料的影响 |
1.3.1 铝的氮化物和碳化物 |
1.3.2 铝的氮氧化物 |
1.3.3 镁阿隆 |
1.4 金属钛添加对耐火材料的影响 |
1.4.1 钛的氧化物、氮化物和碳化物 |
1.4.2 钛的铝氧氮化物 |
1.5 研究背景及意义 |
2. 实验过程及检测 |
2.1 实验原料 |
2.2 实验过程 |
2.3 性能检测和表征 |
2.3.1 XRD物相分析 |
2.3.2 SEM显微结构分析 |
2.4 实验仪器 |
3. 埋碳还原气氛对Mg Al ON生成的影响 |
3.1 热力学理论分析 |
3.2 热处理温度对Mg Al ON生成的影响 |
3.2.1 金属铝单独引入的影响 |
3.2.2 金属铝和镁铝尖晶石复合引入的影响 |
3.2.3 金属铝和α-氧化铝复合引入的影响 |
3.3 铝源的加入量对Mg Al ON生成的影响 |
3.3.1 金属铝加入量的影响 |
3.3.2 金属铝和镁铝尖晶石加入量的影响 |
3.3.3 金属铝和α-氧化铝加入量的影响 |
3.4 小结 |
4. 氮气气氛对Mg Al ON生成的影响 |
4.1 热力学理论分析 |
4.2 热处理温度对Mg Al ON生成的影响 |
4.2.1 金属铝单独引入的影响 |
4.2.2 金属铝和镁铝尖晶石复合引入的影响 |
4.2.3 金属铝和α-氧化铝复合引入的影响 |
4.2.4 金属铝和金属钛复合引入的影响 |
4.3 铝源的加入量对Mg Al ON生成的影响 |
4.3.1 金属铝加入量的影响 |
4.3.2 金属铝和镁铝尖晶石加入量的影响 |
4.3.3 金属铝和α-氧化铝加入量的影响 |
4.4 非氧化物Mg Al ON生成机理分析 |
4.5 小结 |
5. 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文 |
致谢 |
作者简介 |
(8)工程铸钢材料的细观缺陷损伤演化分析与模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景及意义 |
1.2.1 课题背景 |
1.2.2 研究意义 |
1.3 铸钢材料与铸造工艺综述 |
1.3.1 铸钢材料的分类 |
1.3.2 铸造工艺简介 |
1.4 铸钢件无损探伤技术综述 |
1.4.1 磁粉探测 |
1.4.2 渗透检测 |
1.4.3 超声波检测 |
1.4.4 三维X射线断层扫描技术 |
1.5 损伤力学分析方法概述 |
1.5.1 宏观损伤力学 |
1.5.2 细观损伤力学 |
1.6 主要研究内容及技术路线 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
第二章 铸钢材料化学成分、微观结构及宏观力学性能的试验研究 |
2.1 引言 |
2.2 化学成分分析 |
2.3 微观结构观察 |
2.3.1 金相组织 |
2.3.2 拉伸断口形貌 |
2.4 宏观力学性能测试 |
2.4.1 测试方法 |
2.4.2 测试试样与设备 |
2.4.3 测试结果 |
2.5 本章小结 |
第三章 铸钢材料细观缺陷几何特征及分布规律研究 |
3.1 引言 |
3.2 三维X射线断层扫描试验 |
3.2.1 试样 |
3.2.2 试验设备 |
3.3 试验结果分析 |
3.3.1 铸钢材料与热轧钢材料细观缺陷特征的对比分析 |
3.3.2 铸钢材料中细观缺陷的分类统计 |
3.3.3 铸钢材料中细观缺陷尺寸分布的统计分析 |
3.3.4 铸钢材料细观缺陷分布均匀性的统计分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 铸钢材料细观缺陷特征对其宏观力学性能的影响分析 |
4.1 引言 |
4.2 细观缺陷三维模型的构建 |
4.2.1 数据获取 |
4.2.2 图像分割和三维重建 |
4.2.3 面网格优化 |
4.2.4 实体模型生成 |
4.2.5 有限元模型生成 |
4.3 代表性体积单元的有限元分析 |
4.3.1 代表性体积单元的概念 |
4.3.2 代表性体积单元的边界条件 |
4.3.3 均匀化方法 |
4.3.4 代表性体积单元模型 |
4.3.5 数值计算结果分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 铸钢材料细观缺陷演化过程的试验观测与分析研究 |
5.1 引言 |
5.2 中断的非原位X射线断层扫描试验 |
5.2.1 试样 |
5.2.2 试验方案 |
5.3 试验结果分析 |
5.3.1 不同变形阶段的细观缺陷特征统计 |
5.3.2 细观缺陷演化过程的分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 细观损伤本构模型研究及铸钢件承载能力验算 |
6.1 引言 |
6.2 改进的GTN细观损伤本构模型 |
6.2.1 GTN细观损伤本构模型的发展历程 |
6.2.2 GTN细观损伤模型的改进 |
6.3 改进的GTN细观损伤模型中参数值的标定 |
6.3.1 参数标定方法介绍 |
6.3.2 有限元模型的建立 |
6.3.3 参数标定过程研究 |
6.4 试验与数值结果对比分析 |
6.5 铸钢节点的承载力验算 |
6.5.1 工程概况 |
6.5.2 最不利工况下的有限元计算 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 研究与结论 |
7.2 主要创新性工作与意义 |
7.3 进一步工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表论文名录 |
(9)基于视觉定位和尺寸测量的耐火砖分拣系统开发(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
字母注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究的背景和意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外发展和研究现状 |
1.2.1 视觉定位的国内外发展与研究现状 |
1.2.2 视觉尺寸测量的国内外发展与研究现状 |
1.3 研究内容 |
第二章 耐火砖分拣系统结构及工作流程 |
2.1 引言 |
2.2 耐火砖分拣系统组成和工艺流程 |
2.2.1 耐火砖拆垛拣选系统工作要求 |
2.2.2 耐火砖分拣系统硬件组成 |
2.2.3 耐火砖分拣系统工艺流程 |
2.2.4 耐火砖分拣系统设备整体概况 |
2.3 耐火砖视觉定位和测量系统硬件选型 |
2.3.1 辅助光源选型 |
2.3.2 相机选型 |
2.3.3 镜头选型 |
2.3.4 视觉定位系统和测量系统硬件布局 |
2.4 耐火砖视觉定位和测量系统算法处理流程 |
2.4.1 耐火砖视觉定位及测量系统目的分析 |
2.4.2 耐火砖图像算子具体处理流程 |
2.5 本章小结 |
第三章 相机标定与耐火砖图像处理 |
3.1 引言 |
3.2 耐火砖视觉测量系统单相机标定 |
3.2.1 单相机标定目的和原理 |
3.2.2 单相机标定实验 |
3.3 耐火砖视觉定位系统手眼标定 |
3.3.1 手眼标定目的和原理 |
3.3.2 标定实验 |
3.4 耐火砖图像平滑与图像增强 |
3.4.1 耐火砖图像平滑处理 |
3.4.2 耐火砖图像增强处理 |
3.5 耐火砖图像边缘提取与边缘拟合 |
3.5.1 耐火砖图像边缘提取 |
3.5.2 耐火砖图像边缘拟合 |
3.6 本章小结 |
第四章 实验结果与系统分析 |
4.1 引言 |
4.2 耐火砖视觉系统软件开发 |
4.2.1 HALCON软件和C#联合开发 |
4.2.2 视觉系统软件界面分析 |
4.3 耐火砖视觉定位和测量实验分析 |
4.3.1 耐火砖视觉定位实验分析 |
4.3.2 耐火砖视觉尺寸测量实验分析 |
4.4 耐火砖分拣系统人机界面研究分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 本文创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
致谢 |
(10)广源胶结颗粒料离散数值模型仿真重构与力学特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 广源胶结颗粒料模型的三维仿真重构 |
1.3 胶结颗粒料的数值模拟 |
1.3.1 连续数值模型 |
1.3.2 离散模型 |
1.3.3 连续和离散模拟方法的优缺点 |
1.4 数字图像处理 |
1.5 主要研究内容和技术路线 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 研究技术路线 |
第2章 广源胶结颗粒料骨料三维数字仿真重构 |
2.1 概述 |
2.2 骨料级配信息生成 |
2.3 广源胶结料特征轮廓提取 |
2.3.1 分水岭分割算法 |
2.3.2 灰度图转换 |
2.3.3 梯度幅值矩阵创建 |
2.3.4 目标对象标记 |
2.3.5 背景对象标记 |
2.3.6 骨料特征轮廓提取及分析 |
2.4 广源胶结料三维数字骨料仿真重构 |
2.4.1 特征轮廓预处理 |
2.4.2 颗粒散点模型 |
2.4.3 STL数字骨料 |
2.5 三维数字骨料分析及验证 |
2.5.1 真实骨料信息获取 |
2.5.2 三维骨料形态表征评价参数 |
2.5.3 真实骨料与生成数字骨料 |
2.6 广源胶结料三维数字骨料重构程序设计 |
2.6.1 工作原理 |
2.6.2 使用流程 |
2.7 本章小结 |
第3章 广源胶结颗粒料数值计算模型的仿真重构 |
3.1 概述 |
3.2 骨料体素重建 |
3.2.1 体素重建规则 |
3.2.2 体素骨料重建过程 |
3.2.3 建立体素骨料文件数据库 |
3.3 初始模型生成 |
3.3.1 体素骨料堆积算法 |
3.3.2 四相三维胶结颗粒料表征及初始模型生成 |
3.4 模拟退火算法优化初始模型 |
3.4.1 模拟退火算法 |
3.4.2 二维胶结料模型优化 |
3.4.3 三维胶结料初始模型优化 |
3.5 广源胶结颗粒料数值计算模型生成 |
3.6 广源胶结颗粒料数值计算模型仿真重构程序设计 |
3.6.1 程序的工作原理 |
3.6.2 程序的使用流程 |
3.7 本章小结 |
第4章 广源胶结颗粒料力学特性仿真研究与应用 |
4.1 概述 |
4.2 基于多体破坏准则的四维离散弹簧模型 |
4.2.1 四维弹簧模型的多体破坏准则 |
4.2.2 弹簧键破坏后的本构模型 |
4.3 GPU异构并行计算 |
4.4 单相模型验证 |
4.4.1 骨料相模型计算 |
4.4.2 胶结相模型计算 |
4.4.3 界面相模型计算 |
4.5 广源胶结颗粒料的强度预测模型 |
4.5.1 广源胶结料离散数值模型建立及验证 |
4.5.2 输入参数分析 |
4.5.3 胶结颗粒料强度预测的仿真模型 |
4.6 胶结颗粒料强度影响因素 |
4.6.1 骨料形状 |
4.6.2 骨料空间变异性 |
4.6.3 孔洞相含量 |
4.7 胶结颗粒料坝安全系数 |
4.7.1 基于重力增加法的离散弹簧模型方法 |
4.7.2 稳定蓄水期胶结颗粒料坝安全系数 |
4.7.3 骨料堆积变异性对安全系数的影响 |
4.8 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
硕士期间发表论文及科研情况 |
致谢 |
四、简易数字图像技术在耐火材料中的应用(论文参考文献)
- [1]基于数字图像相关技术和有限元的轨枕力学特性分析[D]. 杜文博. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]基于机器视觉的耐火材料热震试验的破损率计算方法研究[D]. 刘亚径. 武汉科技大学, 2021(01)
- [3]轻量莫来石—碳化硅耐火材料骨料/基质界面调控及其性能研究[D]. 刘燕. 武汉科技大学, 2021(01)
- [4]颗粒堆积型刚玉质多孔透气材料制备及气体渗流行为[D]. 熊鑫. 武汉科技大学, 2021
- [5]钢包透气塞用刚玉质耐火材料的设计制备和断裂过程表征及服役模拟[D]. 潘丽萍. 武汉科技大学, 2020(01)
- [6]高分辨率磁光技术在超导薄膜磁场测量中的应用[D]. 王梦迪. 兰州大学, 2020(01)
- [7]不同铝源对镁质材料中MgAlON形成机理的研究[D]. 张媛媛. 辽宁科技大学, 2020(02)
- [8]工程铸钢材料的细观缺陷损伤演化分析与模拟[D]. 闫华东. 东南大学, 2020(01)
- [9]基于视觉定位和尺寸测量的耐火砖分拣系统开发[D]. 朱孟胜. 天津大学, 2019(01)
- [10]广源胶结颗粒料离散数值模型仿真重构与力学特性研究[D]. 邓志强. 天津大学, 2019