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【6h】

新型植物纤维自保温页岩烧结多孔砖的研究

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究发展现状

1.3.1 国外发展现状

1.3.2 国内发展现状

1.3.3 保温砖孔型的有限元分析

1.4 本文主要研究思路

2.1.2 混料搅拌

2.1.3 压制成型

2.1.4 砖坯干燥

2.1.5 砖坯烧结

2.2 材料参数测量

2.2.1 密度

2.2.2 导热系数

2.2.3 抗压强度、弹性模量、泊松比

2.3 本章小结

3 多孔砖热工性能的研究

3.1 传热模拟研究过程

3.1.1 Fluent热分析基本原理

3.1.2 热分析软件介绍

3.1.3 多孔砖传热模拟过程

3.2 多孔砖热工性能影响因素分析

3.2.1 孔洞长宽比对砌块当量导热系数的影响

3.2.2 孔洞率对砌块当量导热系数的影响

3.2.3 孔洞排列数对砌块当量导热系数的影响

3.2.4 孔肋延长线系数对砌块当量导热系数的影响

3.2.5 孔间肋宽对砌块当量导热系数的影响

3.3 本章小结

4 多孔砖力学性能的研究

4.1 ANSYS Workbench结构分析

4.1.1 ANSYS Workbench简介

4.1.2 ANSYS Workbench结构分析流程

4.1.3 SOLID65单元

4.1.4 本文采用的破坏理论

4.1.5 材料模型

4.2 多孔砖力学性能影响因素分析

4.2.1 孔洞长宽比对多孔砖抗压强度的影响

4.2.2 孔洞率对多孔砖抗压强度的影响

4.2.3 孔洞排列数对多孔砖抗压强度的影响

4.2.4 孔肋延长线系数对砌块抗压强度的影响

4.2.5 孔肋宽对砌块抗压强度的影响

4.3 本章小结

5 孔型设计与研究

5.1 热工和力学性能综合分析

5.1.1 孔洞长宽比的热工和力学性能综合分析

5.1.2 孔洞率的热工和力学性能综合分析

5.1.3 孔洞排列数的热工和力学性能综合分析

5.1.4 孔肋延长线系数的热工和力学性能综合分析

5.1.5 孔间肋宽的热工和力学性能综合分析

5.2 多孔砖孔型设计方案

5.3 各孔型设计方案的模拟分析

5.3.1 热工模拟结果

5.3.2 力学模拟结果

5.4 选择最佳孔型

5.5 新型多孔砖的抗压试验

5.5.1 抗压强度试验步骤

5.5.2 强度数据处理

5.5.3 抗压强度结果评定

5.5.4 结构模拟部分验证

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

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摘要

本文以植物纤维自保温页岩烧结微孔砖为原材料,从包括孔洞长宽比、孔洞率和孔间肋宽在内的五个孔型结构出发,用ANSYSWorkbench17.0有限元分析软件对多孔砖进行结构非线性和三维稳态传热两方面的分析。并运用试验与模拟结合的方法,得出其抗压强度。由于多孔砖的非匀质性质,通过温度云图,计算其当量导热系数。综合力学和热工两个方面的模拟分析,结合相关规范要求,设计出最佳的孔型结构。最后,通过试验测试抗压强度,表明本论文到达了最终的设计效果。在对该多孔砖的研究中,得出了以下一些结论:  1.孔洞采用长边垂直热传递方向的矩形孔,且适当提高孔洞的长宽比;孔洞率越大;增加热流方向上孔的排数,减少列数;增大孔肋延长线系数等,可以提高多孔砖保温性能。竖向孔肋宽有助于减小导热系数,而水平孔肋宽作用则相反。  2.通过对五个孔型因素对多孔砖抗压强度的模拟分析,得出如下规律:适当减小孔洞长宽比,减小孔洞率,减少孔列数,增大孔排数;孔洞错位排列,可以增大砌块的抗压强度。  3.试验测得该新型植物纤维自保温页岩烧结多孔砖的平均抗压强度为13.75MPa,达到烧结多孔砖MU10的强度等级。导热系数模拟值为0.280W/(m.K),约为孔型设计前微孔砖导热系数的44.0%,孔型设计已经达到建筑节能要求。

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