新型电解槽摇篮架受力变形分析

2012-01-23周世玲朱宏平

土木工程与管理学报 2012年2期

周世玲，朱宏平，高飞

(华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉 430074)

现代大型铝电解槽多采用摇篮式[1]。电解槽内部是内衬材料，外部是槽壳与摇篮架。槽壳与摇篮架之间有三排垫块，垫块将槽壳上的力传递到摇篮架上。由于整个电解槽在工作过程中温度分布很不均匀且温差非常大，槽壳主要承受内衬材料的热膨胀力作用，必然产生很大的热应力，槽壳对为其提供支撑的摇篮架产生巨大的侧向压力[2～4]。按照现行的荷载设计标准设计的摇篮架，在工作过程中出现了大量不同程度的损坏，实际设计出的摇篮架目前也不知道其准确的承载力大小[5,6]。设计荷载的不确定性导致实际设计时无法预知构件的安全储备。设计过于保守时容易造成材料浪费、不经济的情况，而当设计强度储备不够时，构件在使用过程中又容易损坏，因此对现有摇篮架进行精确的有限元建模分析十分必要。

针对传统的老式摇篮架在使用过程中出现大量破坏的情况，对现有的摇篮架进行了改进，设计出不同种类的新型预应力摇篮架。为比较新型预应力摇篮架与传统老式摇篮架的受力性能、受力变形规律、屈服荷载等，利用有限元软件对其进行建模分析，以此掌握摇篮架的受力性能和变形规律，为电解槽摇篮架的优化设计及新型电解槽结构的工程实际应用提供理论分析依据。