陶瓷材料抗热冲击性能：应力降低因子与Biot模数的深入分析

本文探讨了"应力降低因子"在陶瓷材料抗热冲击阻力方面的关键作用。作者首先将对流条件下薄板瞬态导热问题的解析解应用于自由弹性薄板的热应力场模型，通过这种方式给出了应力降低因子的具体表达式，这是一种量化材料在热冲击条件下应力减少的有效工具。应力降低因子对于理解和评估陶瓷材料在高温环境下的性能至关重要，因为它可以反映材料的热传导特性对其结构响应的影响。 文中还提出了两种抗热冲击阻力参数，分别是针对高Biot模数和低Biot模数的情况，这两种参数反映了材料在不同力学特性的背景下对热冲击的响应。Biot模数是一个衡量材料热弹性行为的重要参数，它反映了材料的热膨胀系数和热传导率之间的关系。文章详细讨论了这些参数的性质以及它们在特定Biot模数范围内的适用条件，这对于优化陶瓷材料的设计和选择具有实际指导意义。 文章提倡将传热学、热弹性力学和断裂力学相结合的方法，特别是有限元法，作为计算陶瓷材料抗热震性能的有效途径。这种方法能够全面考虑材料的多物理性质，包括热传导、弹性和潜在的断裂行为。作者强调了断裂临界温差和断裂临界无量纲时间这两个关键指标的结合使用，它们能直观、简洁地评价陶瓷材料在经历热冲击时的抗损能力。 陶瓷材料因其高熔点、化学稳定性和抗极端环境的优势而备受关注，但其脆性限制了其抗热震性能。因此，深入研究和理解这些性能参数及其适用条件对于提升陶瓷材料的抗热震性能至关重要。本文的研究成果不仅有助于理论上的深入探讨，也为陶瓷材料的实际应用提供了重要的设计依据和技术支持。