Structure/property relations of magnesia-spinel refractories: experimental determination and simulation

Titel in Übersetzung: Struktur / Eigenschafts-Beziehungen von feuerfesten Baustoffen: Experimentelle Bestimmung und Simulation

Renaud Grasset-Bourdel

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Diese Dissertation zielt darauf ab, die Beziehungen zwischen der Mikrostruktur von feuerfesten Materialien und deren thermomechanischen Eigenschaften zu verstehen. Konkret geht es darum, Verständnis des Einflusses der Mikrostruktur auf nicht-lineares mechanisches Verhalten zu entwickeln. Zwei-Phasen-Materialien, bestehend aus Magnesia und Spinell Einschlüssen, wurden mit verschiedenen Spinellgehalten hergestellt. Ihre Korngrößenverteilung ist ähnlich jenen von industriellen Materialien in Zementdrehrohröfen. Die Differenz in der thermischen Dehnung zwischen Spinell und Magnesia induziert während der Abkühlung Mikrorisse rund um die Spinell-Einschlüsse. Im experimentellen Teil der Arbeit wurden für verschiedene Spinellgehalte die Auswirkung auf zum Beispiel den E-Modul und Festigkeiten untersucht. Ebenfalls wurde der Einfluss der Mikrorisse auf die Nichtlinearität des mechanischen Verhaltens untersucht. Hauptziel des numerischen Teils war es, ein 3D FEM Modell zu entwickeln um die Mikrorissentwicklung zu simulieren. Weiters sollte das Modell in der Lage sein nach dem Kühlvorgang, während dem die Mikrorisse auftreten, das nichtlineare Verhalten solcher Werkstoffe bei weiteren Belastungen abzubilden. Zu diesem Zweck wurden isotrope representative Volumenelemente definiert und für den Bereich des MgO-Anteiles ein anisotropes Damage Model verwendet. Weiters kam eine Regularisierungsmethde zur Reduktion des Elementgrößeneinflsses zur Verwendung. Die mit dem numerischen Modell simulierten Materialeigenschaften zeigen gute Übereinstimmung mit den Laborergebnissen.
Titel in ÜbersetzungStruktur / Eigenschafts-Beziehungen von feuerfesten Baustoffen: Experimentelle Bestimmung und Simulation
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Harmuth, Harald, Beurteiler A (intern)
  • Huger, Marc, Beurteiler B (extern), Externe Person
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2011

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • feuerfeste Baustoffe
  • Temperaturwechselbeständigkeit
  • mechanisches Verhalten
  • Magnesia-Spinell-Materialien
  • thermische Ausdehnung missfit
  • Mikrorisse
  • Homogenisierungsmethoden
  • FEM damage model

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