耐火材料炉衬和构件是高温工业容器件不可缺少的隔热保护材料，其使用状况直接决定了高温容器件的寿命。耐火材料在服役过程中产生的热应力是其破坏的主要原因之一。因此，分析高温容器件在服役环境下耐火材料的热应力大小及分布，是研究如何提高其使用寿命的重要手段。目前，国内外在利用有限单元法等数值模拟技术对耐火材料的热应力进行分析方面已做了大量的工作。在通过优化结构几何形状和边界条件(特别是加热制度)，改善高温容器件的热应力分布情形，提高耐火材料使用寿命方面，取得了较好的效果]。实际上，有限单元法等数值分析方法能否准确模拟耐火材料服役时的真实应力状态，取决于所建立的有限元模型与实际状况的相近程度。本文从几何结构建模和材料力学行为两方面，对耐火材料热应力分析中的两类关键问题，即特殊结构的建模方法和材料的本构关系进行了研究，为准确模拟耐火材料的热机械应力状态做了有益的探讨。
耐火材料在服役过程中产生的热应力是影响其寿命的主要因素。在利用有限元等数值模拟技术进行分析计算时，必须处理好两类关键问题，即特殊结构的建模方法和材料本构模型的选取。本文详细叙述了含砖缝和金属锚固件结构的有限元建模方法，列举了耐火材料的各种本构关系，比较了各自的适用范围，指出了利用本构关系描述耐火材料复杂力学行为的局限性，提出了引入微观力学方法的发展方向。本文阐述的对这两类关键问题的处理方法有助于对耐火材料炉衬系统进行正确的热机械应力分析。
