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11
耐火物の熱耐火物の熱··応力疲労破壊機構の解明応力疲労破壊機構の解明
M 1 Li XiaodongEngineering for Maintenance System
22
目目目目 次次次次Contents
今後今後今後今後のののの予定予定予定予定 Next plan
実験内容実験内容実験内容実験内容 Experiment contents
数値解析数値解析数値解析数値解析 Numerical analysis
研究目的研究目的研究目的研究目的・・・・内容内容内容内容 Purpose ・・・・Content
3
Materials Testing
・・・・応力応力応力応力～～～～ひずみひずみひずみひずみ Stress ～～～～Strain・・・・静的強度静的強度静的強度静的強度 Static strength・・・・疲労強度疲労強度疲労強度疲労強度 Fatigue strength
Numerical analysis
・・・・各種特性各種特性各種特性各種特性のののの再現再現再現再現Reproduce various characteristics・・・・破壊破壊破壊破壊メカニズムメカニズムメカニズムメカニズムのののの解明解明解明解明Elucidation of destructive mechanism
Model construction
reasonableness verify
寿命予測寿命予測寿命予測寿命予測システムシステムシステムシステムのののの構築構築構築構築Construction of life estimate system
研究目的研究目的研究目的研究目的・・・・内容内容内容内容Purpose ・・・・Content
試験条件試験条件試験条件試験条件のののの決定決定決定決定Decision of test condition
破壊破壊破壊破壊メカニズムメカニズムメカニズムメカニズムのののの解明解明解明解明Elucidation of destructivemechanism
取鍋取鍋取鍋取鍋
Ladle
4
数値解析数値解析数値解析数値解析Numerical analysis
取鍋写真（住金－鹿島）
取鍋モデル
1．．．．取鍋取鍋取鍋取鍋のののの構造構造構造構造モデルモデルモデルモデル化化化化
Structural model of ladle
Photograph of Ladle
5
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｂ
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
スラグライン（MgO-Cレンガ）Material E
アルミナマグネシアキャスタブルMaterial D
準パーマ（ハイアルミナレンガ）Material C
本パーマ（ハイアルミナレンガ）Material B
鉄皮Material A
要素：８節点軸対象要素Element: elements of 8 nodal point axial
2次元の熱応力解析Temperature stress analysis of two-dimensions
1．．．．取鍋取鍋取鍋取鍋のののの構造構造構造構造モデルモデルモデルモデル化化化化
Structural model of ladle
数値解析数値解析数値解析数値解析Numerical analysis
6
� 弾性係数弾性係数弾性係数弾性係数 Coefficient of elasticity
� 熱伝導率熱伝導率熱伝導率熱伝導率 Thermal conductivity
� 線膨張係数線膨張係数線膨張係数線膨張係数 Coefficient of Linear expansion
� 比熱比熱比熱比熱 Specific
� ポアソンポアソンポアソンポアソン比比比比 Poisson's ratio
� 密度密度密度密度 Density
� 圧縮強度圧縮強度圧縮強度圧縮強度 Strength of compress
� 引張強度引張強度引張強度引張強度 Tensile strength
� 初期温度初期温度初期温度初期温度 Initial temperature
0.0E+00
1.0E-02
2.0E-02
3.0E-02
4.0E-02
5.0E-02
0 500 1000 1500 2000
温度（℃）
線膨
張係
数（1/
℃）
入力値（材料B・C）実験値（500℃、材料B・C）実験値（750℃、材料B・C）実験値（1000℃、材料B・C）実験値（1250℃、材料B・C）実験値（1500℃、材料B・C）
2．．．．物性値物性値物性値物性値ののののモデルモデルモデルモデル化化化化Modeling of physical properties
0
1
2
3
4
5
0 500 1000 1500 2000
温度（℃）
熱伝
導率
（W
/m・K
）
入力値（材料B・C）
実験値（常温、材料B・C）
実験値（500℃、材料B・C）
実験値（750℃、材料B・C）
実験値（1000℃、材料B・C）
会社側が提供のデータData provided by the company
数値解析数値解析数値解析数値解析Numerical analysis
7
0
300
600
900
1200
1500
1800
0 20 40 60
時間（時）
温度
（℃
）
加熱温度－時間曲線
加熱温度－時間 曲線Heating temperature-time curved line
3．．．．加熱条件加熱条件加熱条件加熱条件Heating condition
Time
Tem
pera
ture
数値解析数値解析数値解析数値解析Numerical analysis
88
曲曲曲曲げげげげ試験試験試験試験Bending test
50 mm 50 mm100 mm 100 mm 100 mm
36 mm 36 mm
30 mm 30 mm
曲曲曲曲げげげげ試験載荷方法試験載荷方法試験載荷方法試験載荷方法のののの概略図概略図概略図概略図Schematic of Bending test loading methods
組織組織組織組織のののの異異異異なるなるなるなる耐火物耐火物耐火物耐火物のののの曲曲曲曲げげげげ疲労疲労疲労疲労試験試験試験試験
• 大粗粒 Large grain
• 金属ファイバー Metal fiber
• 粗粒除去 Grain removal
……
Bend fatigue tests of the refractories with different organization
99
圧縮疲労寿命圧縮疲労寿命圧縮疲労寿命圧縮疲労寿命-曲曲曲曲げげげげ疲労寿命疲労寿命疲労寿命疲労寿命 関係関係関係関係Compression fatigue life - bending fatigue life rel ationship
10
100
1000
10000
10 100 1000 10000
圧縮疲労寿命[log(N)]
曲げ
疲労
寿命
[log(N
)]
ハイアルミナ(70)
ハイアルミナ(80)
ろう石(70)
ろう石(80)
キャスタブル1000℃(80)
キャスタブル1000℃(90)Com
pres
sion
fatig
ue li
fe
Bending fatigue life
疲労試験疲労試験疲労試験疲労試験fatigue test
1010
曲曲曲曲げげげげ疲労試験疲労試験疲労試験疲労試験Bending fatigue test
☑ 載荷方法 Loading method
JISA1106「「「「コンクリートコンクリートコンクリートコンクリートのののの曲曲曲曲げげげげ強度試験方法強度試験方法強度試験方法強度試験方法」」」」に準拠する
Conforming to JISA1106“Test method for flexural strength of concrete ”
☑ 作用応力比 Action stress ratio
上限応力比80 ％％％％ ，，，，90 ％％％％の二階段と設定する
Set two stairs at ratio 80%, 90% of the Upper limit stress.
下限荷重は静的曲げ強度の10％％％％とする
The lower stress is 10% of static flexural strength .
☑ 載荷速度 Loading Rate
0.05Hzの正弦波形
0.05HzSine Wave
試験方法試験方法試験方法試験方法 Test method
1111
今後今後今後今後のののの予定予定予定予定Next plan
スケジュールスケジュールスケジュールスケジュールSchedule
Oct Nov
基礎知識基礎知識基礎知識基礎知識Basic knowledgeBasic knowledgeBasic knowledgeBasic knowledge
曲曲曲曲げげげげ試験試験試験試験
Bending testBending testBending testBending test
数値解析数値解析数値解析数値解析
Numerical AnalysisNumerical AnalysisNumerical AnalysisNumerical Analysis
Dec Sep Aug
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