复合材料固化过程中温度及应变场分布的解析解

针对复合材料层合板结构件的制造工艺过程,建立简化的一维层合板结构件的瞬态热传导方程;基于典型的固化工艺曲线,推导出复合材料层合板结构件固化过程中的温度场分布函数,并建立固化过程中的过余温度和Biot数以及Fourier数的关系;绘制出层合板结构件厚度方向在典型固化工艺方案下中心线上温度场分布的Heisler图,然后基于温度场分布计算出层合板结构件在固化过程中导致的内部应变场分布,研究表明,对于升(降)阶段,中心温度和边界温度相差不大;对于保温阶段,结构件内部温度出现显著的峰值。     

复合材料固化过程中温度及应变场分布的解析解

针对复合材料层合板结构件的制造工艺过程,建立简化的一维层合板结构件的瞬态热传导方程;基于典型的固化工艺曲线,推导出复合材料层合板结构件固化过程中的温度场分布函数,并建立固化过程中的过余温度和Biot数以及Fourier数的关系;绘制出层合板结构件厚度方向在典型固化工艺方案下中心线上过余温度场的分布图,然后基于温度场分布计算出层合板结构件在固化过程中导致的内部应变场分布。研究表明:在升(降)阶段,中心温度和边界温度相差不大;在保温阶段,结构件内部温度出现显著的滞后现象。     

墙角火灾环境下钢构件温度分布及响应行为的实验研究

利用ISO9705标准火灾实验系统，模拟墙角火灾环境，以薄壁方管钢梁为研究对象，对钢构件在热、力耦合作用下的行为进行实验研究。对火灾的热释放速率与室内温度场，钢构件及其表面气体的温度、构件在火灾作用下的挠度进行测量，分析真实火灾下钢构件温升及温度分布的特点与火灾发展对构件挠度的影响。研究结果表明钢构件在长向上存在着很大的温差，而构件的挠度变化也并不对称，这说明以往研究中往往假设钢构件在长向上温度一致并不恰当，这种非均匀温度场对构件的行为有着重要影响，它使得构件高温区部分更易发生局部屈服而失效，在相同规模的     

1 ∶ 4缩尺厂房中功率火灾试验研究

为研究局部火灾作用下大空间建筑内火源、热烟气以及室内空间和钢构件温度场的发展及分布规律,设计建造了一个缩尺比为1∶4的门式刚架厂房模型,在模型内开展相当于中功率火灾的小规模火灾试验.试验过程中测量了模型内部各关键位置的热空气和钢构件温度,并采用《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249-2017)给出的钢构件温度场计算公式对试验中构件升降温进行计算对比.结果表明:热空气温度峰值从火源正上方向四周逐渐减小,沿跨度方向两侧温度分布基本对称.局部火灾下建筑内部空间明显可分为热烟气层高温区、次高温区和热烟气层以下区域.钢构件温度沿截面方向分布较均匀,其温度变化明显滞后于热空气.对于处在热烟气层以下的钢构件,其温度场计算需要额外考虑火焰的直接辐射作用.     

GFRP复合材料-泡桐木夹芯楼面板抗火性能试验

为了研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)-泡桐木夹芯构件在受火时以及受火后的力学性能,对4个夹芯构件进行试验,其中1个构件用于静力试验,其余3个构件进行受火-荷载耦合试验以及过火后的力学性能试验。对构件在受火时的温度分布、强度以及刚度的变化进行记录以及分析。试验结果表明:由于腹板的加入,构件在静力下的性能有着明显提高,极限抗弯强度为491.9 kN;构件在受火时树脂分解、水分蒸发、木材炭化,强度以及刚度出现大幅下降;构件温度分布出现了三段式分布,即加速升温、恒温以及线性升温3个阶段,构件在整个试验过程中背火面处的温度一直处于安全范围;在受火后的性能上,所有构件均出现了力学性能大幅下滑现象,其中极限强度下降最高约86%;腹板厚度增加对构件的过火性能有所提高,厚度的增加对构件的过火性能影响有着较大的影响。     

防火涂料破损后钢柱的温度分布

为了研究防火涂料的局部破损对钢柱抗火性能的影响,采用有限元分析方法对防火涂料局部破损的钢柱进行了温度分布研究。研究表明:火灾下防火涂料破损段温度可以按照无防火保护的构件进行升温计算;在防火涂料破损的交界面附近,温度分布有较短的(约300mm)过渡区域,过渡区域之后钢柱的温度分布又趋于均匀,防火涂料未破损段可以按照有防火保护的构件进行升温计算;腹板防火涂料是否破损对端部翼缘破损的钢柱温度分布影响不大。     

火灾下钢梁温度场模拟及实验验证

对钢结构进行抗火设计时,需要对钢构件进行温升计算.对于重型钢构件或构件不均匀受火作用以及构件表面保护层不同时,其截面温度分布很不均匀,温差将对构件截面内的应力场产生很大影响,因而也就影响到构件和这个结构在火灾下的反应.由于构件截面边界形状复杂,且火灾升温函数任意     

钢-混凝土梁试件的温度分布与温度荷载分析

采用控制容积法来建立钢-混凝土混合梁试件(以下简称“钢-混凝土试件”)温度分布的离散化方程。对钢-混凝土试件在夏季太阳辐射和外气温度变化时的内部温度变化过程进行了数值计算，得到了温度变化规律和分布情况：随着气温和太阳辐射的不断变化，钢-混凝土试件内各点的温度变化趋势近似于余弦曲线，内部温度分布与其所处方位、表面朝向以及太阳辐射强度有很大的关系。指出对青藏线上铁路桥梁结构的温度荷载将产生不利影响问题应予以高度重视。     

火灾中不同材料对钢筋混凝土构件受力性能的影响

从材料性能的角度分析，不同材料对钢筋混凝土结构构件的影响机理与影响程度是不同的。钢材的影响主要与力学性能有关；混凝土的影响既与力学性能有关，也与热工性能有关；不可燃的面层主要与热工性能有关，而可燃面层可以加大火灾的危险性，不可燃面层是一层阻隔层，火灾时可以阻止热量向混凝土内部传播，因此混凝土构件火灾时的安全可靠性可以得到改善和提高。对于可以燃烧的装饰层而言，则会产生热荷载，结构构件在火灾时的损伤或破坏会加重。本利用欧洲规范采用的火灾时室内的温度－时间曲线、高温作用下混凝土和钢筋的本构关系，以及钢筋混凝土结构非线性分析方法，研究和分析了火灾时钢筋混凝土构件载面的温度分布和承载能力，并根据分析计算结果讨论了影响混凝土结构火灾安全性的因素。     

谷物颗粒干燥过程中胀裂成因分析

利用弹性力学理论针对典型谷物颗粒玉米在干燥过程中由于温度变化产生的温度应力进行了研究，确立了颗粒内部温度应力分布，并进而对胀缩与胀裂的成因加以分析。     

含钢率对混凝土截面温度场分布的影响

将钢筋的圆形截面等效为面积相等的方形截面,采用四边形单元建立配置钢筋、型钢的混凝土截面的二维温度场分析模型,分析纵筋配筋率、型钢含钢率对混凝土截面温度场分布的影响.算例计算结果表明:钢筋对截面温度场分布计算结果影响较小,钢筋的存在使保护层内混凝土的温度降低,核心混凝土的温度升高,忽略钢筋对截面温度场分布的影响是合理的.型钢对截面温度场分布的计算结果影响较大,受火180min内混凝土截面内型钢翼缘中心处和截面形心处温度计算结果最大分别相差17.1℃和98.7℃;高温下型钢混凝土构件的抗火性能研究中,需要考虑型钢对截面温度场分布的影响;型钢混凝土构件火灾灾后性能评定中,核心型钢的力学性能可基本恢复.     

钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法

为方便实用,研究了火灾下铜管混凝土柱截面温度场的简化计算方法。首先,编制了有限差分法的数值计算程序来计算火灾下钢管混凝土柱的截面温度场,程序计算结果与试验结果符合得较好;其次在试验结果和大量数值计算结果的基础上分析了钢管壁厚、钢管直径以及混凝土骨料类型等因素对截面温度场的影响;最后,对部分主要因素对截面温度场的影响进行了简化处理,并拟合给出了火灾下钢管混凝土柱截面温度场的简化计算方法,简化计算方法的精度满足工程实用的精度要求。     

考虑瞬态热应变的钢筋混凝土板火灾反应分析

基于非线性温度场理论,编制了钢筋混凝土构件的温度场分析程序;通过对不同温度-应力途径试件力学行为的对比分析,说明了瞬态热应变的重要性,并提出双轴受压状态下瞬态热应变计算模型和瞬态模量的概念;根据大挠度板单元和热弹塑性本构模型,建立了钢筋混凝土双向板的有限元计算模型,对3块钢筋混凝土双向板的火灾行为进行数值模拟,分析了瞬态热应变和膨胀应变对其火灾行为的影响.计算结果表明,计算模型结果与试验结果吻合较好,验证了瞬态热应变模型的有效性,参数分析得出膨胀应变和瞬态热应变对钢筋混凝土双向板的火灾行为有重要影响.     

高温下/后钢筋混凝土梁抗冲击性能:细观分析

冲击(或爆炸)和火灾往往伴随发生并威胁工程结构的使用安全,高温和高应变率对钢筋混凝土(RC)结构的耦合作用引起了研究者的广泛关注.本文结合混凝土细观非均质性,考虑钢筋和混凝土材料的应变率增强效应及高温退化效应,同时考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移行为,建立了RC梁抗火抗冲击性能研究的细观数值模型.与室温下落锤冲击试验结果对比,验证了细观数值模型的合理性,进而比较分析了高温下及高温后RC梁在冲击作用下的力学响应,揭示了RC梁的破坏模式与失效机制.结果表明:建立的细观数值模型能够有效描述RC梁在高温和冲击荷载联合作用下的破坏模式;相同受火时间,高温下RC梁表现出比高温后RC梁更为严重的破坏,且随受火时间的增加,差异逐渐扩大.     

火灾条件下混凝土柱温度场的数值模拟分析

采用非线性有限元方法对火灾时混凝土构件的温度场进行了仿真计算，计算结果与试验数据吻合较好，在此基础上计算了多种火灾情况下混凝土受压柱的温度分布情况，为灾后建筑物的检测评定与加固设计提供了一定的依据。     

钢筋混凝土简支梁高温力学性能的试验研究

通过对8根足尺钢筋混凝土简支梁进行火灾模拟试验,并对构件高温冷却后进行破坏性试验,得到了构件在高温作用下的温度场分布、变形规律和构件在不同的配筋、不同的冷却方式和不同的升温时间下的剩余极限承载力,并对各种工况下的构件受损程度进行了对比分析.试验结果表明,构件保护层厚度越小,升温时间越长,配筋率越低,则火灾对梁的损伤程度越大,喷水冷却构件剩余极限承载力较炉中冷却剩余极限承载力大.     

带粉刷层混凝土试块高温后抗压性能试验及数值模拟

以过火温度和粉刷层厚度等参数为主要研究对象,通过27个带混合砂浆粉刷层的混凝土立方体试块高温作用后的抗压性能试验,并与其热-结构耦合数值计算分析的结果进行对比.研究结果表明:高温作用后混凝土的损伤程度与过火温度、粉刷条件、恒温持时和静置时间等有关;过火温度越高,损伤越严重,抗压强度越低;粉刷层对遭受火灾作用的混凝土结构有较好的保护作用,能有效减少外部能量输入结构;四面受火混凝土试块的温度分布呈环形分布由表面向内部温度逐渐降低,且试块截面4个角部温度最高.     

钢筋混凝土框架结构火灾反应分析

在钢筋混凝土框架模拟火灾试验和混凝土高温上本构关系试验基础上，根据不稳定抛弃讯理论和非线性直接刚度法，对钢筋混凝土框架在火灾进程中的温度反应和结构反应进行了非线性有限元分析。其中，考虑了钢筋的存在对温度分布的影响以及混凝土和钢筋在高温下的卸载规律对结构内力重分布所起的重要作用和高温瞬时徐主的影响。     

混杂纤维对高性能混凝土高温性能的影响

针对高性能混凝土的防火、抗爆裂性能低的特点，采用低熔点（聚丙烯纤维）及高熔点纤维（钢纤维）混杂的方法，对高性能混凝土高温性能（抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度，抗爆裂性能）进行改善．研究表明，800℃时，混杂纤维混凝土的抗折强度剩余率约15％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约6％）；抗压强度剩余率约15％，与基准混凝土的强度剩余率相当（约15％）；劈裂抗拉强度剩余率约20％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约10％）．另外混杂纤维明显提高了混凝土的抗爆裂性能，同时分析了混杂纤维改善高性能混凝土高温性能的作用机理．     

碳／芳纶纤维混凝土热性能研究

以解析的方法分析了碳／芳纶纤维混凝土的温度场及热传导状况,导出了碳／芳纶纤维混凝土温度分布函数,并进行了实例计算。