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

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