本發(fā)明涉及材料科學(xué)，具體為一種耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、耐火材料作為高溫工業(yè)中的關(guān)鍵材料，廣泛應(yīng)用于冶金、建材、能源、化工等領(lǐng)域，其性能直接關(guān)系到工業(yè)設(shè)備的安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性。近年來(lái)，隨著高溫工業(yè)的發(fā)展，對(duì)耐火材料性能的要求逐漸提高，特別是材料在高溫沖擊和急冷急熱條件下的抗熱抗震性能已成為研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

2、傳統(tǒng)的耐火材料評(píng)估方法通常關(guān)注材料在單一工況下的高溫強(qiáng)度、導(dǎo)熱性或熱膨脹性，缺乏對(duì)實(shí)際復(fù)雜工況中多因素交互影響下材料性能變化的系統(tǒng)性評(píng)估。例如，現(xiàn)有技術(shù)多采用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)材料進(jìn)行有限次的熱震循環(huán)，難以全面捕捉材料在實(shí)際工業(yè)使用過(guò)程中的動(dòng)態(tài)性能演變。此外，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)材料失效機(jī)制的研究多停留在表面現(xiàn)象的分析，缺乏對(duì)損傷累積和性能退化過(guò)程的定量化描述與預(yù)測(cè)。

3、現(xiàn)有技術(shù)在耐火材料的抗熱抗震性能評(píng)估中存在以下主要不足：首先，多數(shù)評(píng)估方法側(cè)重于材料的單次熱震性能測(cè)試，缺乏對(duì)多次循環(huán)熱震條件下材料性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐久性的考量，難以準(zhǔn)確反映材料的實(shí)際使用壽命；其次，現(xiàn)有測(cè)試設(shè)備和方法大多關(guān)注宏觀性能參數(shù)的測(cè)量，如強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展，而未能充分結(jié)合微觀結(jié)構(gòu)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性受到限制；再次，缺乏有效的建模工具，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)際工況下的性能退化過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，現(xiàn)有的壽命預(yù)測(cè)模型多基于簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)公式，難以適應(yīng)復(fù)雜工況的變化需求。這些技術(shù)局限性顯著降低了耐火材料在高溫環(huán)境中的可靠性評(píng)估效率，也無(wú)法為材料改進(jìn)和工況優(yōu)化提供充分的理論支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有耐火材料抗熱抗震性評(píng)估技術(shù)主要存在評(píng)估深度不足、壽命預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確和適用范圍有限的問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法，包括：構(gòu)建熱震測(cè)試環(huán)境，對(duì)耐火材料進(jìn)行熱震循環(huán)試驗(yàn)，并采集熱震循環(huán)數(shù)據(jù)；

4、監(jiān)測(cè)并記錄材料在熱震循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的性能變化；

5、基于所述熱震循環(huán)數(shù)據(jù)，建立耐火材料的熱震歷史記憶模型，分析其性能隨熱震循環(huán)的變化規(guī)律；

6、構(gòu)建壽命預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)材料在特定工況下的使用壽命；

7、根據(jù)模型分析結(jié)果，對(duì)材料的抗熱抗震性能進(jìn)行綜合評(píng)估，并輸出評(píng)估結(jié)果。

8、作為本發(fā)明所述的耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述熱震循環(huán)試驗(yàn)包括，對(duì)耐火材料進(jìn)行設(shè)定溫度范圍內(nèi)的快速升溫和降溫操作，控制升溫速率和降溫速率以模擬實(shí)際使用中的熱震工況。

9、作為本發(fā)明所述的耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述采集熱震循環(huán)數(shù)據(jù)包括，采集材料在熱震循環(huán)過(guò)程中實(shí)時(shí)產(chǎn)生的溫度分布、熱膨脹系數(shù)、熱應(yīng)力和表面裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)；

10、對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和初步處理，生成包含多次熱震循環(huán)過(guò)程中材料性能參數(shù)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)集。

11、作為本發(fā)明所述的耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述監(jiān)測(cè)并記錄材料在熱震循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的性能變化包括，利用超聲發(fā)射傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)材料內(nèi)部裂紋的形成與擴(kuò)展情況；

12、通過(guò)熱像儀記錄材料表面溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化；

13、利用應(yīng)變傳感器測(cè)量材料在熱震作用下的應(yīng)力應(yīng)變分布；

14、進(jìn)行綜合分析，生成包含裂紋行為、溫度響應(yīng)和應(yīng)力變化的性能變化記錄。

15、作為本發(fā)明所述的耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述建立耐火材料的熱震歷史記憶模型包括，根據(jù)采集的熱震循環(huán)數(shù)據(jù)，提取與材料損傷和性能變化相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)，包括溫度梯度、殘余應(yīng)力、裂紋長(zhǎng)度和熱震循環(huán)次數(shù)；

16、構(gòu)建累積損傷函數(shù)，建立材料的累積損傷模型，其形式為：

17、，

18、其中，和為材料特性指數(shù)，反映溫度梯度和殘余應(yīng)力對(duì)損傷的影響程度；

19、建立性能衰減模型，基于累積損傷函數(shù)，建立材料性能與損傷程度的關(guān)系模型，其形式為：

20、，

21、其中，為材料初始性能指標(biāo)，為性能衰減系數(shù)；

22、采用最小二乘法或機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)模型中的參數(shù)、、進(jìn)行擬合和優(yōu)化；

23、應(yīng)用優(yōu)化后的熱震歷史記憶模型，預(yù)測(cè)材料性能隨時(shí)間或熱震循環(huán)次數(shù)的變化趨勢(shì)。

24、作為本發(fā)明所述的耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述構(gòu)建壽命預(yù)測(cè)模型包括，建立熱震損傷與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系模型，基于累積損傷函數(shù)和熱震循環(huán)次數(shù)，構(gòu)建熱震損傷與循環(huán)次數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系：

25、，

26、其中，為第次熱震的溫度梯度，為第次熱震的殘余應(yīng)力，為第次熱震裂紋長(zhǎng)度，和為材料特性參數(shù)；

27、構(gòu)建壽命預(yù)測(cè)的臨界損傷準(zhǔn)則，設(shè)定材料的臨界損傷值，即材料性能衰減到失效臨界點(diǎn)時(shí)的累積損傷程度，滿足以下條件：

28、，

29、其中，為材料可接受的最低性能指標(biāo)，為材料初始性能；

30、計(jì)算熱震循環(huán)壽命，根據(jù)損傷準(zhǔn)則，結(jié)合熱震損傷模型，解方程，得到對(duì)應(yīng)的熱震循環(huán)次數(shù)，即材料在特定熱震工況下的預(yù)測(cè)使用壽命；

31、根據(jù)實(shí)際工況的不同，調(diào)整損傷模型參數(shù)、、及臨界損傷值，重新計(jì)算材料的壽命，以預(yù)測(cè)其在不同工況下的使用壽命；

32、將壽命預(yù)測(cè)模型計(jì)算的結(jié)果輸出為報(bào)告，包含材料在特定工況下的熱震壽命、失效趨勢(shì)和關(guān)鍵影響因素。

33、作為本發(fā)明所述的耐火材料抗熱抗震性評(píng)估方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)材料的抗熱抗震性能進(jìn)行綜合評(píng)估包括，基于熱震歷史記憶模型和壽命預(yù)測(cè)模型的分析結(jié)果，提取材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)，包括累積損傷值、性能保持率和預(yù)測(cè)壽命；

34、按照損傷程度和性能衰減率對(duì)材料進(jìn)行分級(jí)，劃分為高性能、中性能、低性能及失效類別；

35、針對(duì)材料的裂紋擴(kuò)展速率、性能變化趨勢(shì)及失效風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；

36、輸出評(píng)估報(bào)告，報(bào)告包括材料性能等級(jí)、預(yù)測(cè)壽命、失效原因及優(yōu)化建議。

37、一種耐火材料抗熱抗震性評(píng)估系統(tǒng)，其特征在于：包括，

38、熱震測(cè)試模塊：構(gòu)建熱震測(cè)試環(huán)境，對(duì)耐火材料進(jìn)行熱震循環(huán)試驗(yàn)，并采集熱震循環(huán)數(shù)據(jù)；

39、性能變化監(jiān)測(cè)模塊：監(jiān)測(cè)并記錄材料在熱震循環(huán)過(guò)程中產(chǎn)生的性能變化；

40、熱震歷史記憶模型構(gòu)建模塊：基于所述熱震循環(huán)數(shù)據(jù)，建立耐火材料的熱震歷史記憶模型，分析其性能隨熱震循環(huán)的變化規(guī)律；

41、壽命預(yù)測(cè)模塊：構(gòu)建壽命預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)材料在特定工況下的使用壽命；

42、綜合評(píng)估模塊：根據(jù)模型分析結(jié)果，對(duì)材料的抗熱抗震性能進(jìn)行綜合評(píng)估，并輸出評(píng)估結(jié)果。

43、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

44、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的方法的步驟。

45、本發(fā)明的有益效果：通過(guò)構(gòu)建熱震測(cè)試環(huán)境并采集多次循環(huán)熱震數(shù)據(jù)，本發(fā)明能夠全面反映耐火材料在復(fù)雜熱震工況下的動(dòng)態(tài)性能變化，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中僅關(guān)注單一工況或短期性能的局限性；

46、通過(guò)建立熱震歷史記憶模型，量化材料在熱震循環(huán)中的損傷累積過(guò)程，深入揭示損傷與性能衰減的關(guān)系，為準(zhǔn)確分析材料的性能退化規(guī)律提供了科學(xué)依據(jù)；

47、結(jié)合熱震歷史記憶模型和壽命預(yù)測(cè)模型，能夠根據(jù)具體工況計(jì)算材料的剩余壽命，預(yù)測(cè)材料的最大熱震循環(huán)次數(shù)，為耐火材料的使用安全性和更換周期提供指導(dǎo)；

48、通過(guò)對(duì)材料的抗熱抗震性能進(jìn)行綜合評(píng)估，提供了性能等級(jí)劃分、壽命預(yù)測(cè)結(jié)果及優(yōu)化建議，幫助用戶選擇適合的材料或調(diào)整工況參數(shù)，提高材料使用的可靠性和經(jīng)濟(jì)性；

49、本發(fā)明適用于多種類型的耐火材料，且能夠靈活調(diào)整測(cè)試參數(shù)和模型設(shè)置以適應(yīng)不同工況需求，具有較強(qiáng)的通用性和適用性；

50、通過(guò)科學(xué)的評(píng)估方法，本發(fā)明減少了耐火材料使用中的試錯(cuò)成本，降低了設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提升了高溫工業(yè)的運(yùn)行效率和安全性。