钢梁火灾下响应的虚拟仿真

根据火灾实验数据对结构的连续性、荷载大小及不同的连接结构对梁抗火性能的影响，进行了仿真计算，发现数值模拟得出的梁挠度-温度响应曲线与实验结果有极好的相关性，数值模拟能准确地预测结构出现急速变形的温度及时间．文中分析了连接结构的类型、轴向约束的强弱及载荷大小对结构抗火性能的影响．该研究诣在帮助了解结构的连续性及不同的连接形式对梁火灾下行为的影响并为开发简单，理性的设计方法提供研究基础．     

火灾下钢梁瞬态温度分布数值模拟及实验

结合真实火灾热环境的特点,建立火灾下钢梁构件的传热数学模型;利用有限容积法与全隐式差分格式对钢梁构件的温度响应行为进行数值模拟研究,并利用ISO9705标准火灾实验系统,在3.6 m×2.4 m×2.4 m (长×宽×高)实验间内对钢梁构件在壁面火(燃料是壁面厚度为15 mm的木工板)与油盘火(燃料是纯度为95%的乙醇)热环境作用下的温度响应过程进行实验验证.研究结果表明:自然火灾中,烟气含有大量炭颗粒,热烟气的辐射能力大大增强;钢梁构件的温升及温度分布主要由其表面的热烟气温度决定;火灾对钢构件的辐射传热项修正系数γ可取1.0;数值模拟结果与实验结果较吻合,所采用的数值模拟方法可用于钢构件的温度响应预测及力学行为的进一步研究.     

简支钢梁在火灾下结构响应的分析及验证

采用有限元方法,模拟了H型简支钢梁在火灾下的结构响应,得到了瞬态温度场分布和梁挠度、转角和轴向变形的瞬态变化曲线,与试验结果比较,二者吻合,表明该方法正确可行,能够准确地预测梁出现屈曲失效的温度和时间,为火灾下钢结构的力学特性分析提供了一条行之有效的方法.本文还进一步分析了不同载荷对火灾中梁结构性能的影响.     

火灾下三维钢框架结构响应的数值模拟

建立了三维钢框架结构模型，采用有限元法对整体结构在火载荷和常规载荷共同作用下的变形和应力进行了弹塑性分析，得到了变形及应力随时间变化的云图；同时将不同约束条件下整体结构的响应进行了对比，得到了内力及挠度随时间变化的曲线．为基于整体结构的耐火设计提供了有效的数值模拟方法．     

基于FDS的公路隧道火灾仿真

本文中以一实际公路隧道为研究对象,当隧道发生中型规模火灾且纵向通风风速为临界风速时,使用FDS软件对隧道内的温度场、烟气浓度场及能见度的分布进行了大量的数值模拟分析研究。得出了隧道各断面的温度、CO浓度及能见度的分布规律,给出了几项改善人员逃生的措施。本文的研究结果对制定长大公路隧道火灾应急预案提供了重要的技术支持。     

火灾下三维钢框架结构响应的数值模拟

建立了三维钢框架结构模型,采用有限元法对整体结构在火载荷和常规载荷共同作用下的变形和应力进行了弹塑性分析,得到了变形及应力随时间变化的云图;同时将不同约束条件下整体结构的响应进行了对比,得到了内力及挠度随时间变化的曲线.为基于整体结构的耐火设计提供了有效的数值模拟方法.     

火灾下钢结构的热响应模拟实验分析

采用10 kW的电阻炉模拟室内火灾标准温升曲线,DN20无缝钢管水平放置于电阻炉上方,高度分别为0.5、5、10、15 am,进行了裸管、钢管外涂防火涂料及钢管内填充混凝土3种情况下的温度热响应模拟实验研究.实验结果表明,当裸钢管最低点温度达到400℃时,内填混凝土和外涂防火涂料的钢管对应测点的温度分别为215和200℃.外涂防火涂料及钢管内填充混凝土的隔热和吸热作用,使钢管的耐火极限达到2 h以上.     

隧道火灾数值仿真与应急响应研究

对城市隧道内小轿车失火(5MW)基于不同的通风速度进行了4组数值仿真,分析了火灾过程中的温度、O2摩尔分数以及CO体积分数分布.在此基础上,进行了隧道火灾的应急响应的研究,包括隧道应急通风、人员疏散及逃生研究:本研究对隧道的防火、应急响应具有一定的指导意义.     

双跨门式刚架钢结构火灾下倒塌模式

采用有限元模型对双跨门式刚架钢结构的火灾试验进行了模拟,表明有限元模型可以准确预测火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌行为与倒塌模式。采用经试验验证的有限元模型,对火灾下双跨门式刚架钢结构的倒塌过程进行了数值模拟,归纳出双跨门式刚架钢结构的6种典型倒塌模式,并与单跨门式刚架钢结构的倒塌模式进行了对比,说明了中柱的存在对双跨门式刚架钢结构倒塌机制的重要影响。最后,通过大量的参数分析,研究了升温工况、柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、防火保护、温度梯度、跨高比和柱距等因素对火灾下双跨门式刚架钢结构倒塌模式的影响。参数分析结果表明,升温工况对双跨门式刚架钢结构的倒塌模式有显著影响,柱脚刚性、中柱柱顶连接形式、荷载比、跨高比和柱距对边柱倒塌模式和整体倒塌模式有一定影响,防火保护对中柱倒塌模式有一定影响,截面温度梯度对倒塌模式影响较小。结果可为双跨门式刚架钢结构在火灾下的倒塌预警提供参考。     

影响结构在火灾下行为的主要因素及其数值模拟

对影响结构在火灾下行为的主要因素:约束条件和温度载荷作用方式进行了分析,并采用有限元方法对梁在火灾下的行为进行了数值模拟.得出的结论对分析和解释大型复杂结构在火灾下的行为具有重要意义,为基于整体结构的耐火设计方法提供了理论依据.     

高强钢平齐式端板连接节点火灾后性能数值研究

采用Abaqus软件对高强钢平齐式端板连接节点火灾后性能进行模拟,结果表明有限元模型能准确模拟节点的弯矩-转角关系、节点失效模式和应力分布等.在此基础上,对端板采用Q460高强钢和Q345普通钢的节点进行参数分析.结果表明:在历经550℃火灾高温并冷却后,节点力学性能未发生明显退化;端板材料对节点初始刚度无影响,但对节点承载力影响显著;与采用较厚普通钢端板的节点相比,采用较薄高强钢端板的节点可实现相近的承载力甚至更高的转动能力.     

钢-木组合结构在火灾中的热响应数值模拟

提出了一种可用于求解钢 -木组合结构温度场分布的二维轴对称火烧热响应模型 ,在该模型的有限元数值模拟中 ,对影响热响应的各种因素 :材料热物性的温度相关性 ,水蒸汽汽化潜热的处理 ,边界条件的非线性 (热辐射 ) ;木材热解、炭化吸热以及火焰温度随时间的不断变化等均进行了有效处理。试验测试结果表明 ,所给出的计算方法可为相应结构的防火性能计算及其优化设计提供理论依据     

基于有限元的无保护层钢结构柱抗火分析

采用大型有限元软件M SC.M ARC.M en tat,对具有轴向约束且无保护层的钢结构柱进行了非线性有限元分析,研究了不同轴向约束对钢结构柱抗火能力的影响,给出了典型约束钢结构柱的有限元网格划分和受压后的变形图,以及不同温度、不同约束刚度情况下的荷载-位移曲线,有限元数值模拟结果与试验进行对比,吻合较好.研究表明:室温下,轴向约束有利于提高柱子的极限承载能力,但在高温情况下,约束刚度的大小对柱子的抗火承载力却具有负面影响,轴向约束的提高降低了高温下柱子的极限承载力,并降低了柱子的极限温度承载力;在温度达到450℃之前,由于钢材的弹性模量改变与构件热膨胀而导致承载力的降低,温度超过450℃之后,弹性模量与屈服极限的折减,以及构件热膨胀所导致的约束反力共同作用使得构件更早失效.     

建筑物通道-单室内火灾烟气运动的数值模拟

对有自然通风的建筑物通道一单室内的火灾烟气运动进行了数值模拟,给出了烟气温度、速度和组分质量分数的分布。模拟得到的烟气温度场和速度场在火源区及火源以外的其它区域均与实验数据相符合,预报出了二氧化碳与氧气浓度的分层分布。在所研究的释热率条件下,通道一单室内的火灾处于燃料控制状态。     

有风情况下池火灾的数值模拟

以甲B类物质苯为例对有风情况下的池火灾进行了数值模拟.采用prePDF对苯的燃烧进行模拟,得到非绝热条件下,有关苯燃烧的峰温及产物组分与混合分数、平均分数方差和焓变之间关系的查询表,将查询表调入Fluent,对苯的燃烧流动情况进行模拟,得到有风情况下,直径10 m的苯液池火灾的火焰形状、温度场等,燃烧温度的最高点在对称面y=0上,最高温度为1 478 K;按各个等温线上温度最高点坐标连线的斜率计算火焰倾斜角度,得到火焰倾斜角度为38.7°,如果以1 000 K为分界线,则火焰高为10.2 m.     

高层建筑火灾烟气流动性状的数值模拟

作者根据高层建筑火灾烟气流动的特点，应用火灾烟流模型和计算机网络模型，在CFX软件支持下，对高层建筑火灾烟气流动性状进行数值模拟，该模拟计算为高层建筑安全及火灾救援提供理论依据。通过模拟计算可以得出任意时刻高层建筑各部位的温度、压力、烟气浓度及开口处流量。利用模拟计算结果，可以评价高层建筑整体或局部火灾安全性能，制定科学的应急救援预案，提供救灾决策支持信息。