Thermomechanical modelling of refractory structures including expansion joints

Modélisation thermomécanique de structures réfractaires comportant des joints de dilatation

Alain Gasser (1) , Karine Terny-Rebeyrotte (1) , Philippe Boisse (1)

1 LMSP - Laboratoire de Mécanique des Systèmes et des Procédés

Dilatation joints play an important role in refractory linings. They allow to decrease stresses during heating. It is then necessary to take them into account in a mechanical analysis. In the case where the lining is a masonry (made up of bricks), it is not possible to model each brick and joint. The proposed solution is to replace the masonry by a material that has the same behaviour. Since it is difficult to perform experimental tests on a set of bricks (in the aim to identify the parameters of the equivalent material), these loads were simulated on an elementary cell using a model developed at the local scale of the components, where the joints are represented as a contact. Inverse identification has allowed to obtain the parameters of a simplified equivalent material that was validated by a thermomechanical test on a real structure.

Les joints de dilatation jouent un rôle important dans les garnissages réfractaires. Ils permettent de diminuer les contraintes durant la montée en température. Il est alors nécessaire de les prendre en compte lors d'un calcul mécanique. Dans le cas où le garnissage est une maçonnerie (composée de briques), il n'est pas possible de modéliser chaque brique et joint. La solution proposée est de remplacer la maçonnerie par un matériau qui aurait le même comportement. Du fait qu'il est difficile de réaliser des essais sur un ensemble de briques (dans le but d'identifier les paramètres du matériau équivalent), ces chargements ont été simulés sur une cellule élémentaire en utilisant un modèle développé à l'échelle des composants, à laquelle les joints sont représentés par un contact. Une identification inverse a permis d'obtenir les paramètres d'un matériau équivalent simplifié qui a été validé à l'aide d'un essai thermomécanique sur une structure réelle.

Mots clés: refractory linings; multi-scale approach; inverse identification; finite elements; thermomechanical analyses

Mots clés: joints; garnissages réfractaires; approche multi-échelles; identification inverse; éléments finis; calculs thermomécaniques

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Alain Gasser, Karine Terny-Rebeyrotte, Philippe Boisse. Modélisation thermomécanique de structures réfractaires comportant des joints de dilatation. Mechanics & Industry, 2005, 6 (2), pp.169-178. ⟨10.1051/meca:2005017⟩. ⟨hal-00103212⟩