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基于细观结构的阴极炭块钠膨胀应力数值分析及实验验证

发布时间:2018-04-27 20:00

  本文选题:材料科学基础学科 + 钠膨胀应力模型 ; 参考:《材料研究学报》2017年09期


【摘要】:在细观层面上将阴极炭块视为由骨料和粘结剂组成的二相复合材料,应用蒙特卡洛方法建立二维随机骨料模型,使用ANSYS有限元软件的热分析模块求解钠膨胀应力模型,对不同形状、级配、含量的骨料模型的钠膨胀应力进行了数值模拟。结果表明:阴极炭块细观结构的非均匀性造成钠膨胀应力的不均匀分布,特别是拉应力集中导致阴极炭块破损;级配0.003~0.015 m炭骨料钠膨胀量最小,级配0.003~0.006 m炭骨料钠膨胀量最大,骨料含量80%钠膨胀量最小,骨料含量60%钠膨胀量最大。该模型的数值模拟结果与实验结果基本相符,表明该模型描述的钠膨胀和应力分布是合理和有效的,可以作为研究阴极炭块钠膨胀应力性能的一种有效辅助手段。
[Abstract]:The cathode carbon block is regarded as a two-phase composite composed of aggregate and binder at the meso level. A two-dimensional random aggregate model is established by Monte Carlo method, and the expansion stress model of sodium is solved by thermal analysis module of ANSYS finite element software. The expansion stress of sodium in aggregate models with different shapes, grades and contents was numerically simulated. The results show that the inhomogeneity of the microstructure of the cathode carbon block results in the inhomogeneous distribution of the sodium expansion stress, especially the tensile stress concentration leads to the damage of the cathode carbon block, and the sodium expansion of the carbon aggregate of 0.003 ~ 0.015 m is the smallest, and the sodium expansion of the carbon aggregate of 0.003 ~ 0.006 m is the largest. The aggregate content of 80% sodium is the smallest, and the aggregate content of 60% sodium is the largest. The numerical simulation results of the model are in good agreement with the experimental results, which indicates that the sodium expansion and stress distribution described by the model is reasonable and effective, and can be used as an effective auxiliary means to study the expansion stress properties of cathode carbon blocks.
【作者单位】: 江西理工大学冶金与化学工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(51264011,51564019)~~
【分类号】:TF821;TQ127.11

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