高压烧结热电材料残余应力分析与数值模拟

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:QB582
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热电材料是一种能将热能和电能直接进行相互转换的环境友好型功能材料,具有使用寿命长,性能稳定等优点,在能源工程、航空航天工程、制冷工程等诸多领域具有十分重要的应用前景。高压技术是制备块体热电材料一种重要技术途径,它具有合成时间短,选择材料范围广等优点。但是,高压烧结热电材料的探索性研究结果表明,热电.材料的烧结产物存在很高的残余应力,导致烧结产物出现裂纹甚至破碎,研究并揭示残余应力与材料特性、工艺参数等之间的关系是成功获得完好块体烧结产物的关键。本文采用理论研究和数值模拟相结合的方法,初步探索了高压烧结热电材料烧结产物中的残余应力问题,讨论了颗粒大小、烧结压力以及材料力学性能等对残余应力的影响。论文的主要研究内容和成果如下:论文首先进行了方钴矿(CoSb3)热电材料的高压烧结实验,对烧结产物的宏观破坏形式进行了观察;利用扫描电镜,对烧结产物的断裂面的细观结构进行了分析,发现高压烧结方钴矿烧结产物中的残余应力主要是由弹性后效引起的,其细观破坏模式主要是沿晶断裂,即裂纹产生于晶界并主要沿晶界扩展。在破坏机制实验研究的基础上,借鉴两球烧结模型的思想,根据烧结产物中弹性后效的机制,建立了一个高压烧结残余应力分析的线弹性力学模型,通过将理论模型解与有限元解的对比,验证了本文模型的可靠性。利用本文的理论模型,研究了颗粒大小、烧结压力、材料力学性能等对残余应力的影响,发现在线弹性条件下,烧结区的相对大小与颗粒大小无关、与材料的弹性模量和烧结压力的立方根成正比,残余应力也与颗粒大小无关,而随烧结压力的增大而增大。为考虑材料弹塑性行为的影响,采用ANSYS软件对高压烧结的残余应力问题进行了模拟,数值模拟结果表明,考虑材料弹塑性行为时,残余应力以及烧结区的相对大小也与颗粒大小无关,这与采用线弹性假设的理论模型的结论相同;但由于烧结过程中烧结区周围材料进入了塑性阶段,在相同颗粒大小和烧结压力下残余应力的分布规律与线弹性解有明显不同,残余应力总体水平相对较低。
其他文献
随着人们体育、文娱、旅游活动的不断增加和建筑新技术、新材料的不断涌现,由不同类型结构组合而成的杂交空间结构目前已成为大跨空间结构发展的新趋势。杂交结构可充分发挥每
目前我国电力系统行业正处在飞速发展的阶段,发电机总装机容量不断创造新高,对发电机组保护也提出了更高的要求。当前发电机保护已经普遍实现了微机化,正进一步向网络化、智能化
近几十年来,由于世界上多次大的电压崩溃事故的发生,使得电压稳定问题成为电力系统学术界持续关注的热点之一。随着研究的深入,考虑系统中动态元件的作用,电压稳定动态分析方法有了长足的发展。时域仿真法作为研究电力系统动态电压特性最有效的方法,为其寻找适当的仿真算法就显得尤为重要。精细积分法是钟万勰院士在哈密顿体系下发展的一类高精度求解微分方程的方法,它摒弃了传统求解动力学方程常用的差分格式,是一种基于2N
航天器在发射和服役时面临复杂的振动和噪声动力学环境,而准确的动力学声振环境预示是指导航天器总体设计、结构设计、以及地面试验方案与试验条件制定的重要依据。本文以星
随着汽车工业和电子技术的迅速发展,越来越多的电子设备用于汽车上,它们提高了汽车的舒适性和安全性,但与此同时汽车电器系统的电磁兼容性问题也日益突出。而长期的研究和测
近年来,随着电力系统电压等级的不断提高和系统容量的不断增大,接地故障电流和发、变电站接地网的面积也不断增大,生产运行部门对于降低地网接地电阻、接触电压和跨步电压,保
摘要:在美术教学中,教师应更加重视运用心理学,合理实施教学,从而有效地促进教学活动的深入开展。尊重学生、了解学生、关注学生心理状态,这对提高学生的综合素养和学习能力,对保证学生的全面发展具有重要意义。本文就简要分析了心理学在美术教学中的应用,以期起到抛砖引玉之效。  关键词:心理学;美术教学;应用  中图分类号:G633.955 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2016)08-004
针对继电保护专业人员的培训需求,本文设计了一个基于虚拟仪器技术继电保护培训系统。该系统由虚拟继电保护测试仪、继电保护仿真装置和分布式实时数据库三个部分组成。虚拟仪器技术继电保护培训系统采用“模块化”图形建模的方法对测试装置和保护装置进行功能设计。为了提高系统的通用性,独立编写了继电保护仿真算法库和继电保护测试功能模块库,因此整个系统具有较好的可移植性和扩展性。系统以VC++为开发工具,采用面向对象
永磁同步电机具有高功率密度、高效率、体积小等优势,在越来越多的场合取代了或将逐渐取代异步电机。直接转矩控制自问世以来,就以其简单的结构,优良的动态响应性能成为现代交流
本文研究了一类干摩擦系统的动力学行为及其周期运动的稳定性,主要有以下内容: 第一章介绍了干摩擦系统研究的现状与取得的成果,及其所涉及的一些基本概念,譬如分界面、擦边分