铝电解阴极炭块破裂过程的渗透-应力-损伤耦合效应

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51264011
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    48.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0412.有色金属冶金
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

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 penetration-stress-damage. And the new constructed model is conducted by the finite element transplant to realize the numerical simulation of the penetration damage evolution process of the carbon block, which is used to predict the space-time evolution law of penetration field, stress field and damage field, to provide technique parameters and theoretical basis for the optimized design of aluminum electrolysis cell and the cell life prolonging and prediction. It has important theoretical and practical value.
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。

结项摘要

由于缺乏对核心构件阴极炭块破损过程的预测与控制,在大量铝电解槽早期破损事故中,阴极炭块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。因此作为槽中最薄弱的环节,阴极炭块已成为铝电解槽中最关键的结构元件之一,日益被铝电解界所关注。如何能够准确地预测铝电解过程中阴极炭块工作性态的时空演化规律,保证其结构的完整性和安全可靠地服役对电解槽的正常运行是至关重要的,是铝电解槽优化设计和操作管理所面临的共同问题。. 针对阴极炭块所处的特定服役环境,本项目构建出了一套基于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,从细观角度揭示了铝电解阴极炭块破裂过程中渗透—应力—损伤耦合效应的时空演化规律及其机制;结果表明阴极炭块所受应力在达到其强度前,其渗透系数随着外载荷增大而减少,阴极炭块中钠渗透含量越高,产生钠膨胀应变越大,对于其蠕变力学性能影响越显著,阴极炭块中骨料的形状、级配和含量都会对钠渗透膨胀及力学性能产生影响,可为阴极炭块的生产和选用提供参考;在此基础上建立了渗透—应力—损伤耦合数值模型,并对新发展的耦合模型进行了有限元移植,实现了阴极炭块渗透损伤演化过程的数值模拟,可用于预测炭块中渗透场、应力场和损伤场的时空演化规律,从而能够为铝电解槽的优化设计以及延长和预测槽寿命提供技术参数和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
铝电解用阴极炭块单轴压缩的声发射特性及破坏形态
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    轻金属
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘庆生 何文
  • 通讯作者:
    刘庆生 何文
Investigation of fluorine adsorption on nitrogen doped MgAl2O4 surface by first-principles
第一性原理研究氮掺杂MgAl2O4表面氟吸附
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2016.03.108
  • 发表时间:
    2016-07-15
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Lv, Xiaojun;Xu, Zhenming;Liu, Qingsheng
  • 通讯作者:
    Liu, Qingsheng
Molecular dynamics investigation on structural and transport properties of Na3AlF6-Al2O3 molten salt
Na3AlF6-Al2O3熔盐结构与输运特性的分子动力学研究
  • DOI:
    10.1016/j.molliq.2016.05.064
  • 发表时间:
    2016-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Lv, Xiaojun;Xu, Zhenming;Liu, Qingsheng
  • 通讯作者:
    Liu, Qingsheng
铝灰在冰晶石熔盐体系中的溶解性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    轻金属
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘庆生;王建鲁
  • 通讯作者:
    王建鲁
基于细观结构铝电解阴极炭块的力学行为研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    有色金属工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘庆生;曾少军;王建鲁
  • 通讯作者:
    王建鲁

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

湿地翅碱蓬生物量遥感估算模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅新;刘高焕;黄翀;刘庆生
  • 通讯作者:
    刘庆生
现代黄河三角洲植被主要建群种野外光谱特征及TM分类试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    遥感信息
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋创业;刘庆生;刘高焕;姚玲
  • 通讯作者:
    姚玲
基于显微CT的石墨内衬的孔隙及其分形特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    材料科学与工艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘庆生;段旭;李江霖;曾少军;廖春发
  • 通讯作者:
    廖春发
基于纹理特征和支持向量机的ALOS图像土地覆被分类
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    国土资源遥感
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王红;刘庆生;李玲;宁吉才
  • 通讯作者:
    宁吉才
基于出租车GPS数据的居民就医时空特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    地球信息科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈卓然;黄翀;刘高焕;刘庆生;李贺;王蔷;李鑫杨
  • 通讯作者:
    李鑫杨

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

刘庆生的其他基金

多场耦合胁迫下铝电解阴极炭块破损过程的声发射特征研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多场耦合胁迫下铝电解阴极炭块破损过程的声发射特征研究
  • 批准号:
    52274350
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于显微CT的多场耦合作用下稀土电解槽石墨内衬破损渗漏研究
  • 批准号:
    51564019
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
铝电解环境-蠕变交互作用下阴极炭块力学性能的劣化规律
  • 批准号:
    50904028
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码