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不同冲蚀角下非均质脆性材料的残余应力和冲蚀机制

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硅酸盐学报 2011年第11期39卷 1740-1746页

作者：廉晓庆冯秀梅蒋明学李铮西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109 中国建材西安墙体材料研究设计院西安710061

选用典型的非均质脆性材料刚玉质超低水泥耐火材料为靶材,进行常温冲蚀磨损试验,借助有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单粒子冲蚀模型,参照试验条件模拟半径为0.39 mm的碳化硅球形粒子以3.97×10–6(kg.m)/s的动量对靶材的冲蚀过程... 详细信息

选用典型的非均质脆性材料刚玉质超低水泥耐火材料为靶材,进行常温冲蚀磨损试验,借助有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA建立单粒子冲蚀模型,参照试验条件模拟半径为0.39 mm的碳化硅球形粒子以3.97×10–6(kg.m)/s的动量对靶材的冲蚀过程,计算得到不同冲蚀角下靶材残余应力分布,对冲蚀后的靶材表面进行显微结构分析,研究了不同冲蚀角下靶材的冲蚀机制。结果表明:靶材冲蚀磨损率和最大残余应力均随冲蚀角的增加而增大,90°时达到最大值,分别为8.88 mm3/g和3.237 MPa;30°冲蚀角下冲蚀机制为磨料对靶材表面的微切削,90°冲蚀角下冲蚀机制主要包括基质微切削、粗骨料沿晶断裂和细骨料穿晶断裂。

关键词：冲蚀角非均质脆性材料残余应力冲蚀机制

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高强耐火浇注料常温冲蚀磨损性能研究

高强耐火浇注料常温冲蚀磨损性能研究

作者：廉晓庆西安建筑科技大学

学位级别：硕士

目前耐磨耐火材料的冲蚀磨损研究大部分是对实验现象的观察和实验数据的归纳,数据分析和冲蚀磨损机理研究不足。本文以高强耐火浇注料为靶材,棕刚玉、碳化硅为磨料,探讨了磨料性质、环境因素和材料性质对材料常温冲蚀磨损性能的影响,在... 详细信息

目前耐磨耐火材料的冲蚀磨损研究大部分是对实验现象的观察和实验数据的归纳,数据分析和冲蚀磨损机理研究不足。本文以高强耐火浇注料为靶材,棕刚玉、碳化硅为磨料,探讨了磨料性质、环境因素和材料性质对材料常温冲蚀磨损性能的影响,在此基础上研究了高强耐火浇注料的常温冲蚀磨损机理。同时,基于有限元动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,参照实验相关参数建立单粒子冲蚀模型,模拟了材料的冲蚀过程并进行了应力和能量的计算。研究表明：1.六棱柱体磨料颗粒对靶材中心点的Von Mises应力最大值为球体磨料的4倍左右,尖角磨料对材料的冲蚀大于圆形磨料;随着磨料粒径的增大,靶材中心点的Von Mises应力最大值急剧增加。2.靶材最大Von Mises应力和总能量损失均随着冲蚀角的增加而增加,特别是45°以后变化明显,冲蚀角为90°时达到最大值,模拟曲线与冲蚀磨损实验结果非常一致。3.增大材料临界粒径粗颗的比例,有利于提高其抗冲蚀磨损性能。4.实验发现耐火材料耐压强度与抗折强度均与冲蚀磨损率成很好的线性关系,强度越高抗冲蚀性越好。5.高强耐火浇注料的常温冲蚀机理低冲蚀角下以微切削为主,高冲蚀角下以应力疲劳冲蚀磨损为主。本文首次采用分步冲蚀的方法,利用SEM等手段研究了耐火材料的常温冲蚀磨损机理;基于有限元建立单粒子冲蚀模型,得出了不同冲蚀角度下靶材冲蚀过程中的应力和能量变化,得到与实验非常一致的结果,并证明了“典型的脆性材料最大冲蚀率出现在90°冲蚀角”的推断。

关键词：耐磨耐火材料冲蚀磨损性冲蚀磨损机理应力分析

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钼尾矿化学发泡法制备多孔陶瓷

耐火材料 2019年第2期53卷 126-128页

作者：廉晓庆张璐黄悦西安科技大学材料科学与工程学院陕西西安710054

为了资源化利用被废弃的钼尾矿,以陕南钼尾矿粉、石英粉、铝酸钙水泥为主要原料,双氧水为发泡剂,采用化学发泡-烧结法制备多孔陶瓷,主要研究了发泡剂添加量(外加,质量分数分别为1%、2%、3%、4%和5%)和烧结温度(分别为1 000、1 100℃)对... 详细信息

为了资源化利用被废弃的钼尾矿,以陕南钼尾矿粉、石英粉、铝酸钙水泥为主要原料,双氧水为发泡剂,采用化学发泡-烧结法制备多孔陶瓷,主要研究了发泡剂添加量(外加,质量分数分别为1%、2%、3%、4%和5%)和烧结温度(分别为1 000、1 100℃)对多孔陶瓷显气孔率、体积密度、常温耐压强度和物相组成的影响。结果表明:1)随着双氧水添加量的增加,多孔陶瓷的显气孔率增大,体积密度和常温耐压强度减小。2)随着烧结温度的升高,多孔陶瓷的常温耐压强度明显增大。3)双氧水添加量为2%(w)、1 100℃煅烧制备的多孔陶瓷,其体积密度为0. 79 g·cm^(-3),显气孔率为69. 6%,耐压强度为0. 49 MPa;气孔大小一致,分布均匀,孔径300μm左右;主晶相为石英,次晶相为铝酸钙和氧化铝,并含少量钙长石。

关键词：钼尾矿多孔陶瓷化学发泡法发泡剂双氧水烧结温度

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碳化硅陶瓷的冲蚀磨损机理

硅酸盐通报 2014年第3期33卷 511-514页

作者：张伟蒋明学廉晓庆西安建筑科技大学材料与矿资学院西安710055

采用自主研发的冲蚀磨损试验机,以碳素钢为参照,对碳化硅陶瓷进行冲蚀磨损实验。通过控制冲蚀角度、冲蚀时间和粒子冲蚀速度,测定碳化硅陶瓷的冲蚀磨损量,并借助于SEM对冲蚀磨损后试样的显微结构进行观察。实验结果表明:碳化硅陶瓷体积... 详细信息

采用自主研发的冲蚀磨损试验机,以碳素钢为参照,对碳化硅陶瓷进行冲蚀磨损实验。通过控制冲蚀角度、冲蚀时间和粒子冲蚀速度,测定碳化硅陶瓷的冲蚀磨损量,并借助于SEM对冲蚀磨损后试样的显微结构进行观察。实验结果表明:碳化硅陶瓷体积冲蚀率随角度增大而增大,在90°下达到最大;碳化硅陶瓷的冲蚀磨损机理为:在小角度下主要以切削磨损为主,在大角度下主要以脆性断裂为主。

关键词：冲蚀磨损碳化硅陶瓷冲蚀角

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框架结构侧移曲线的泛函推导和目标位移确定

世界地震工程 2010年第2期26卷 201-206页

作者：白顶有王泽军冯伟廉晓庆西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 武警水电第二总队第七支队江西南昌330096

直接基于位移的抗震设计方法要求在设计之初确定结构各楼面处的目标侧移以便将多自由度体系转化为单自由度。基于Hamilton原理,从能量的理论出发建立了关于框架结构侧移曲线的泛函,通过数学中的变分原理推导了该侧移曲线,并指出了数学... 详细信息

直接基于位移的抗震设计方法要求在设计之初确定结构各楼面处的目标侧移以便将多自由度体系转化为单自由度。基于Hamilton原理,从能量的理论出发建立了关于框架结构侧移曲线的泛函,通过数学中的变分原理推导了该侧移曲线,并指出了数学原理与力学中能量观点的联系,使得框架结构侧移曲线有了可靠的数学理论基础。最后提出了按该侧移曲线确定结构目标侧移的方法并通过算例说明了该方法的可行性。文中提出的侧移曲线适用于刚度沿高度分布较均匀的框架结构。

关键词：基于位移的抗震设计侧移曲线 Hamilton原理势能泛函变分法层间位移角

工程实例在材料工程基础课程教学中的选择性立体渗透

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中国冶金教育 2018年第1期23卷 43-44页

作者：廉晓庆陈杰西安科技大学材料科学与工程学院陕西西安710054

材料工程基础是材料类专业的专业基础课。结合工程教育专业认证标准要求,以西安科技大学无机非金属材料工程专业教学实践存在的问题为基础,探索在教学内容和教学方法等方面实现工程实例的选择性立体渗透。教改激发了学生兴趣,提高了学... 详细信息

材料工程基础是材料类专业的专业基础课。结合工程教育专业认证标准要求,以西安科技大学无机非金属材料工程专业教学实践存在的问题为基础,探索在教学内容和教学方法等方面实现工程实例的选择性立体渗透。教改激发了学生兴趣,提高了学生分析解决实际工程问题能力,为工程教育专业认证奠定了基础。

关键词：材料工程基础专业认证工程实例渗透

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耐火材料强度与冲蚀磨损率的数值关系

耐火材料 2011年第4期45卷 305-306页

作者：廉晓庆冯秀梅蒋明学高元双西安建筑科技大学材料科学与工程学院陕西西安710055 青岛科技大学建筑工程学院山东青岛266109 陕西艺林实业有限责任公司陕西西安710061

参照GB/T 18301—2001《耐火材料常温耐磨性试验方法》,以碳化硅为磨料对高强耐火浇注料进行冲蚀磨损试验。研究了耐火材料常温耐压强度和抗折强度与冲蚀磨损率的关系,利用线性回归得到了耐火材料强度与冲蚀磨损率的数值关系。结果表明... 详细信息

参照GB/T 18301—2001《耐火材料常温耐磨性试验方法》,以碳化硅为磨料对高强耐火浇注料进行冲蚀磨损试验。研究了耐火材料常温耐压强度和抗折强度与冲蚀磨损率的关系,利用线性回归得到了耐火材料强度与冲蚀磨损率的数值关系。结果表明:耐压强度和抗折强度均与冲蚀磨损率呈线性关系,相关系数分别为0.991 3和0.986 0。

关键词：耐压强度抗折强度冲蚀磨损性线性回归

硅莫砖的脆塑性变形特征与高角气固冲蚀机制的关联

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硅酸盐学报 2018年第6期46卷 880-886页

作者：廉晓庆蒋明学隆万坤徐菊花贾瑞强魏来严西安科技大学材料科学与工程学院西安710054 西安建筑科技大学材料与矿资学院西安710055

以硅莫砖为靶材,在25~1 200℃温度范围内进行弯曲应力–应变曲线测试和垂直气固冲蚀磨损试验,借助扫描电子显微镜观察靶材冲蚀后形貌,研究其脆塑性变形特征与高角冲蚀下的常温/高温气固冲蚀机制,并阐明两者的关联性。结果表明：硅莫砖... 详细信息

以硅莫砖为靶材,在25~1 200℃温度范围内进行弯曲应力–应变曲线测试和垂直气固冲蚀磨损试验,借助扫描电子显微镜观察靶材冲蚀后形貌,研究其脆塑性变形特征与高角冲蚀下的常温/高温气固冲蚀机制,并阐明两者的关联性。结果表明：硅莫砖冲蚀磨损率随冲蚀温度的增加而减小,1 200℃出现最小值0.95 mm^3/g;开始的塑性变形温度为800℃;在弹性变形阶段（25~800℃）,冲蚀磨损率与抗折强度成反比,主要冲蚀机制是冲击应力下骨料与基质的脆性断裂;在塑性变形阶段（800~1 200℃）,冲蚀磨损率与塑性应变量成反比,与弹性模量成正比,塑性变形逐渐成为主要冲蚀机制,是否伴随脆性断裂,由骨料和基质的临界断裂应力决定;本实验条件下800℃时主要冲蚀机制为微切削和基质断裂,1 200℃时仅为微切削。

关键词：硅莫砖高温耐磨性脆塑性变形气固冲蚀机制

基于ANSYS/LS-DYNA的磨料冲击行为分析

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硅酸盐通报 2010年第2期29卷 409-412页

作者：廉晓庆蒋明学白顶有西安建筑科技大学材料科学与工程学院西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

采用实验与有限元模拟相结合的方法研究了磨料形状和粒径对材料冲蚀磨损性能的影响。采用linearelastic-isotropic模型作为靶材的本构模型,运用ANSYS/LS-DYNA的三维显式动力分析模型建立了棕刚玉磨料冲蚀高强耐火浇注料的有限元模型,运... 详细信息

采用实验与有限元模拟相结合的方法研究了磨料形状和粒径对材料冲蚀磨损性能的影响。采用linearelastic-isotropic模型作为靶材的本构模型,运用ANSYS/LS-DYNA的三维显式动力分析模型建立了棕刚玉磨料冲蚀高强耐火浇注料的有限元模型,运用求解器对冲蚀过程中的磨料冲击行为进行了计算。结果表明:单个六棱柱体磨料颗粒对靶材中心点的vonmises应力最大值为球体磨料的4倍左右,磨料形状对冲蚀磨损有很大影响;随着磨料粒径的增大,靶材中心点的vonmises应力最大值急剧增加;110℃烘后高强耐火浇注料的冲蚀磨损率随着磨料粒径的增加而增加,磨料粒径的增加对1100℃烧后高强耐火浇注料的冲蚀磨损率影响不大。

关键词： ANSYS/LS-DYNA 冲蚀磨损磨料 vonmises应力