项目名称: 铝电解阴极炭块破裂过程的渗透-应力-损伤耦合效应

项目编号: No.51264011

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 矿业工程

项目作者: 刘庆生

作者单位: 江西理工大学

项目金额: 48万元

中文摘要: 铝电解槽寿命偏短一直是困扰铝业界的难题,其中,由于缺乏对核心构件阴极炭块破损过程的预测与控制,导致其先行失效的例子屡见不鲜,成为制约延长槽寿命的主要瓶颈。针对阴极炭块所处的特定服役环境,本项目拟用细观损伤力学和多场耦合理论来研究铝电解下阴极炭块破裂过程的渗透-应力-损伤耦合效应,对阴极炭块工作性态的时空演化规律进行基础研究。具体研究思路是,构建出一套基于CT观测的铝电解环境下阴极炭块应力-应变全过程渗透耦合试验技术与测试分析方法,分析炭块破裂过程中不同应力-应变阶段渗透率的演化规律,建立炭块渗透-应力耦合方程,并结合新建立的炭块细观损伤本构方程,建立阴极炭块破裂过程的渗透-应力-损伤耦合模型;并对新构模型进行有限元移植,实现炭块渗透损伤演化过程的数值模拟,用于预测渗流场、应力场和损伤场的时空演化规律,从而为铝电解槽的优化设计及延长和预测槽寿命提供技术参数和理论依据,具有重要理论和实用价值。

中文关键词: 铝电解;破坏过程;阴极炭块;渗透-应力-损伤;耦合

英文摘要: The aluminum industry has been plagued by the problem of the shorter cell life, in which, the case that the cathode carbon block failed in advance is not uncommon due to short of the prediction and control of the failure process of the core parts, the cathode carbon block. It has become the main bottleneck to prolong the cell life. Based on the specific serving environment of the cathode carbon block, the characteristics of penetration coupled by stress and damage in the failure process of cathode block in aluminum electrolysis is studied employing meso-damage mechanics and multi field coupling theory and the basic scientific research on the evolution law of the cathode carbon block's functioning property is carried out. The specific research idea is to construct a set of experimental technology and test analytical method on the penetration coupling of the whole stress-strain process based on observation of the cathode block under the aluminum electrolysis, to analyze the effect of the penetration evolution induced by microstructure characteristics change of the carbon block on the macroscopic mechanical and study the failure mechanism of the carbon block under the coupling function of the penetration-stress; to construct the mesoscopic damage constitutive equation of the carbon block and the coupling model of p

英文关键词: aluminum electrolysis;failure process;cathode carbon;penetration-stress-damage;coupled

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