Investigation of compressive refractory creep

Titel in Übersetzung: Untersuchung des Kriechverhaltens von Feuerfestbaustoffen unter Druckbeanspruchung

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Um die Vorteile der Simulation des Kriechverhaltens feuerfester Baustoffe mit der Methode der Finite Elemente Methode auch auf Industrieanalgen anwenden zu können, wurde eine Hochtemperatur-Druckkriechprüfmaschine entwickelt. Diese Prüfanlage besitzt einige sehr vorteilhafte Eigenschaften. Drücke bis zu 20 MPa können aufgebracht werden. Ein ungleichmäßiges Belasten der Probe wird durch einen in der Belastungsfläche gewölbten Stempel verhindert. Um eine Konzentration der Belastung an der Probenoberfläche zu verhindern wird ein nachgiebiges Zwischenstück verwendet. Eine präzise Messung der Verformung wird durch direkten Kontakt der Korund-Extensometer mit der zylindrischen Oberfläche der Probe garantiert. Der Beginn des Kriechens ist durch eine Aufzeichnung der Verformung während der Lastaufbringung definiert. Eine geringe Vorlast wirkt während des Vorheizens auf die Probe. Gemeinsam mit der Entwicklung der Druckkriechprüfmaschine wurde auch eine allgemeine, inverse Berechnungsmethode auf Basis des Levenberg-Marquard Algorithmus entwickelt, um die Norton-Bailey Kriechparameter zu ermitteln. Durch Anpassung der Dehnungs Zeit Kurven können die Kriechparameter von Feuerfestbaustoffen von Raumtemperatur bis 1600°C identifiziert werden. Die erhaltenen Kriechparameter werden für thermomechanische Modelberechnungen verwendet. Das Kriechen von Feuerfestbaustoffen während des Prozesszyklus führt zu einer Verringerung der Spannungen und einer Änderung der Spannungsverteilung. Im Fall des RH-Rüssels verringert sich die maximale Druckspannung, welche während der Thermoschocks auftritt, nicht signifikant. Mit fortschreitender Prozesszeit wird die Spannung durch Kriechen stark abgebaut und die Richtung der Spannung Maximalspannungen ändert sich. Außerdem erhöht das Kriechen das Risiko von Fugenöffnungen während des Eintauchens. Da die Anwendung der time hardening Formulierung bei der Simulation von Industriepfannen mit komplexen thermischen und thermomechanischen Bedingungen falsche Ergebnisse liefert muss die strain hardening Formulierung gewählt werden. Das klassische Kriechmodel ist unabhängig vom hydrostatischen Druck und beschreibt das Kriechverhalten von Metallen sehr gut, im Fall von Feuerfestbaustoffen wird das Kriechverhalten unter multiaxialen Spannungen aber überschätzt. Das Drucker-Prager Kriechmodel kann als Alternative herangezogen werden, das Kriechen ist dabei vom hydrostatischem Druck abhängig. Die größten Auswirkungen des Drucker-Prager Kriech Models auf die thermomechanischen Ergebnisse eines RH-Rüssels sind geringere Kriechdehnungen und kleinere Fugenabstände.
Titel in ÜbersetzungUntersuchung des Kriechverhaltens von Feuerfestbaustoffen unter Druckbeanspruchung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Huger, Marc, Beurteiler B (extern), Externe Person
  • Harmuth, Harald, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2015

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Druckkriechprüfung
  • thermomechanisches Model
  • RH-Rüssel
  • Feuerfestbaustoffe
  • Inverse Berechnung
  • Norton-Bailey Kriechgesetz
  • Drucker-Prager Kriechmodel

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