一种通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法：构建陶瓷材料烧结降温过程的三维结构热力耦合模型，建立传热方程和力学本构方程；确定仿真过程中的参数和材料属性；确定边界条件；选择合适的方法进行网格划分，并进行局部调整；采用函数扫描节点一次求解瞬态条件下多个降温制度下的温度场和应力场，以材料抗折强度作为判据，将求得的降温过程最大应力与之比较，判断材料是否因热应力破坏，确定最快降温速率。本发明专利技术实现了对陶瓷材料烧结过程中温度梯度导致的热应力场的模拟预测，并考虑了陶瓷材料几何形状、材料类型、降温速率的影响，为陶瓷材料烧结制度的制定提供了参考，有利于降低生产中的时间和能源成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及陶瓷材料生产，尤其涉及一种通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法。

技术介绍

1、烧成曲线的研究一直是陶瓷工业重要的理论与应用研究课题之一，最佳烧成曲线一般是指在不影响产品烧成质量的条件下，具有最佳升降温速率、最短烧成时间的烧成曲线。在陶瓷烧成过程的降温阶段，陶瓷材料已形成致密结构，此时陶瓷坯体强度较高、韧性较差，过高的热应力可能会导致坯体开裂。因此需要着重考虑降温速率的影响，避免内外温差过大。现有的温度制度设计方法是根据材料的抗折强度极限计算最快的加热速度，如：其中，v为升/降温速率，℃/h；μ为泊松比；a为材料的导热系数；σ为材料的弹性系数；α为材料的线膨胀系数；s为制品的大小，m；η为形状系数。但公式中的形状因子需要通过试验确定，对于复杂形状的几何体，难以准确确定。此外，这一公式无法考虑应力集中情况，也未考虑材料物性参数随温度的变化，只能给出一个模糊的值。为避免热应力引起开裂，生产中往往采用极低的降温速率，并充分延长保温时间以防止开裂，降低了生产效率。

2、要达到烧成质量和时间/能源成本之间的平衡，确定最快烧成曲线，需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于，步骤S1中，传热方程为：

3.根据权利要求1所述通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于，步骤S1中，力学本构方程为：

4.根据权利要求1所述通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于，步骤S3中，对陶瓷材料施加对流和辐射边界条件，具体是对底面施加热传导边界条件，对其余边界施加对流和辐射边界条件，其环境温度为炉腔温度，近似为降温制度。

5.根据权利要求1所述通过...

【技术特征摘要】

1.一种通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于，步骤s1中，传热方程为：

3.根据权利要求1所述通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于，步骤s1中，力学本构方程为：

4.根据权利要求1所述通过数值计算确定陶瓷材料最快降温速率的方法，其特征在于，步骤s3中，对陶瓷材料施加对流和辐射边界条件，具体是对底面施加热传导边界条件，对其余边界施加对流和辐射边界条件，其环境温度为炉腔温度，近似为降温制度...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭诚，邓绮萍，王硕，彭斯棒，吕明，关康，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：