呋喃樹(shù)脂混凝土力學(xué)性能與電解槽結(jié)構(gòu)計(jì)算研究.pdf

1、樹(shù)脂混凝土是一種以樹(shù)脂作為粘接材料，將不同粒徑的集料充分混合、成型、固化而成的復(fù)合材料。相對(duì)于傳統(tǒng)的水泥混凝土而言，它有著優(yōu)良的耐腐蝕性能，是制作長(zhǎng)期處于腐蝕介質(zhì)環(huán)境中工作的電解槽的理想材料。目前，由呋喃樹(shù)脂混凝土和乙烯基酯樹(shù)脂混凝土制作的電解槽已取代水泥混凝土電解槽，并得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。呋喃樹(shù)脂混凝土相比于乙烯基酯樹(shù)脂混凝土有著明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但其力學(xué)性能相對(duì)較差，有待進(jìn)一步提高。另一方面，樹(shù)脂混凝土電解槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚無(wú)規(guī)范可循。

2、目前有關(guān)樹(shù)脂混凝土電解槽的結(jié)構(gòu)計(jì)算工作中，往往只考慮了力荷載的作用，忽略了工作溫度對(duì)材料屬性的影響和由溫度產(chǎn)生的熱應(yīng)力。同時(shí)，樹(shù)脂混凝土作為一種典型的粘彈性材料，其粘彈性行為在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也沒(méi)有加以考慮。本文以提高呋喃樹(shù)脂混凝土的力學(xué)性能和完善樹(shù)脂混凝土電解槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法為目的展開(kāi)研究，主要工作與成果如下：
　?。?）基于樹(shù)脂混凝土的組分特征與增強(qiáng)機(jī)理，將樹(shù)脂混凝土視為顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，分析了影響樹(shù)脂混凝土強(qiáng)度的主要因素。

3、同時(shí)探討了級(jí)配設(shè)計(jì)方法。
　　（2）通過(guò)不同配方下呋喃樹(shù)脂混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)，研究了骨料級(jí)配、呋喃樹(shù)脂選型、偶聯(lián)劑對(duì)呋喃樹(shù)脂混凝土力學(xué)性能的影響。研制得到的呋喃樹(shù)脂混凝土抗壓強(qiáng)度為64.13MPa，抗折強(qiáng)度為12.76MPa，彎曲彈性模量為15.3GPa，相比改進(jìn)前均得到了較大幅度的提高。
　?。?）考慮溫度對(duì)材料屬性的影響以及溫度荷載，建立了不同工況下樹(shù)脂混凝土電解槽的三維熱-力荷載有限元仿真計(jì)算模型。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，溫度荷載

4、對(duì)槽體應(yīng)力和位移的影響較大，甚至超過(guò)結(jié)構(gòu)荷載的影響。采用冪指數(shù)蠕變模型，計(jì)算得到了電解槽服役900h后的蠕變位移及應(yīng)力分布。分析發(fā)現(xiàn)，電解槽服役900h后槽體蠕變位移明顯，側(cè)壁位移最大值為彈性階段的2倍以上，但是應(yīng)力水平有所下降。
　?。?）根據(jù)計(jì)算確定的壁厚尺寸，制作了相應(yīng)電解槽。進(jìn)行了樹(shù)脂混凝土電解槽整體結(jié)構(gòu)荷載試驗(yàn)分析。模擬電解槽實(shí)際工況，設(shè)計(jì)了荷載試驗(yàn)方案，測(cè)量了槽體表面的溫度分布和側(cè)壁的橫向位移。結(jié)果表明，槽體結(jié)構(gòu)完好，