随着对电解槽内物理化学过程认识的进一步加深、数值计算方法与计算机技术的发展、大型有限元计算分析软件的不断完善,给大型铝电解槽耦合场结构仿真模拟提供了在原有基础上进一步发展的可能。由于电解槽焙烧过程中槽壳和摇篮架的变形对电解槽能否正常运行以及槽的寿命影响巨大,因此,用有限元方法仿真得到铝电解槽焙烧变形,研究热膨胀力对槽壳和摇篮架变形的影响规律具有重要意义。本文完成了如下研究工作:1)根据铝电解槽的结构特点和焙烧工作机理,建立包括内衬材料在内的完整的铝电解槽3D焙烧模型;模型包括了所有可能的接触作用,并考虑材料非线性,使用间接法对焙烧过程的热-结构耦合场进行计算。2)采用有限单元法,并用有限元软件ANSYS完成了热-结构耦合场计算。3)分析铝电解槽焙烧变形和槽壳应力分布规律,研究加热过程中内衬材料对槽壳等外围结构等效热膨胀压力载荷的作用规律。4)在充分研究的基础上给出电解槽简单计算时载荷施加方案。通过本文的研究,获得了焙烧过程内衬外表面等效热膨胀压力的最大值及最大值的分布区域;得到了等效热膨胀压力随槽膛内壁加载温度的变化曲线,并由此得出加载的焙烧温度为400℃时槽壳上承受最大等效热膨胀压力载荷的区域进入塑性屈服的结论,并且得出随着温度继续升高,槽壳热应力将继续增加,而且范围变大的结论。