钢-混凝土结合梁试件降温与升温过程的数值计算

根据非稳态导热的控制微分方程,建立了钢-混凝土结合梁试件降温与升温过程的数学模型.将恒热流的三维导热问题视为相应的3个一维导热问题的叠加,并采用有限差分法对控制微分方程进行离散,对钢-混凝土结合梁试件在强迫对流环境下的降温(25～-45 ℃)和自然对流环境下的升温(-45～25 ℃)中的温度分布进行了数值计算.研究结果表明:在降温与升温过程中,钢-混凝土结合梁试件内部各点温度变化速率不相同,导致试件内温度分布不均匀,形成了温度梯度;气温的较大变化会使钢-混凝土结构内部温度分布不均匀,由此产生的温度应力可能会破坏桥梁结构.     

混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响

基于钢筋混凝土梁在持续荷载作用下混凝土的应力-应变本构关系,研究混凝土徐变对碳纤维片材加固混凝土梁抗弯承载力的影响规律.根据算例分析,得出随着持续荷载水平的提高,加固混凝土梁的抗弯承载力逐渐减小,抗弯承载力的增加值降低系数逐渐增大,混凝土徐变变形使碳纤维片材加固混凝土梁的抗弯承载力增加值降低2.6%左右的结果.该结果可为碳纤维片材加固混凝土结构设计提供参考.     

升温和降温过程中混凝土梁内温度场的试验研究

为研究升温和降温过程中混凝土梁不同位置处的升温、降温速率及温度场的分布规律,通过8根混凝土梁在高温炉中的加热和冷却试验,测定了4种温度工况（400、600、700、800℃）下混凝土梁内不同位置处温度随时间的变化规律。通过试验数据的分析,得到了加热和冷却过程中混凝土梁内不同位置处升温、降温速率的特点及温度场的变化规律,为混凝土高温或火灾试验中确定合理的加热时间提供了参考依据。     

热机载荷下形状记忆合金梁超静定问题分析

基于梁的弯曲变形理论及形状记忆合金材料的应力-应变关系,在考虑形状记忆合金材料相变临界应力与临界温度关系的情况下,分析了形状记忆合金超静定梁在非纯弯曲条件下的非线性力学行为.为了直观描述梁在拉压两侧相变的不对称性,引入拉压不对称系数,分析了各相变阶段横截面上的应力分布,通过求解平衡方程,得到了横截面中性轴位移、曲率以及...     

考虑水化度对热学参数影响的早期混凝土温度场分析

为了更加准确地模拟早期混凝土的温度场,通过试验研究了早期混凝土温度的变化规律,同时基于ABAQUS二次开发平台,考虑早期混凝土热学参数(导热系数和比热容)随水化度的变化规律,开发了温度场子程序UMATHT和用于模拟温度场第3类边界条件的FILM子程序.在此基础上,采用不同的温度场计算模型对试验进行数值模拟,通过实验结果与数值模拟结果的对比得出:考虑比热容及导热系数随水化度的变化过程,数值模拟结果与实测值基本一致,最大误差控制在1.5%以内,达到温度峰值的时间误差控制在0.5 h以内;当不考虑这2个参数随水化过程的变化,数值模拟与实测值存在较大误差,峰值温度误差均在4.6℃以上,达到峰值温度的时间均延长5 h以上.因此在对早期混凝土的温度场分析时有必要考虑导热系数和比热容随水化度的变化.     

夹芯高性能混凝土板热工性能研究

通过研究不同钢纤维掺量高性能混凝土的热工性能,探讨其作为墙体材料的可行性。首先通过试验测得不同钢纤维掺量高性能混凝土的导热系数;然后以不同钢纤维掺量高性能混凝土作为结构层,硬泡聚氨酯作为保温层,设计新型保温复合墙板,建立有限元模型,分析该复合墙板在夏季和冬季的极端温度下,由热传导引起的温度场分布和墙体的应力应变情况。研究结果表明：复合墙板具有较好的保温性能;不同温度情况下,最大应力都出现在墙体四周位置,结构层采用高性能混凝土的复合墙板适用于温度变化无常等恶劣环境。     

超长混凝土框架结构温度作用分析及设计

以某工业厂区联创中心为工程背景,分析混凝土收缩对结构产生的收缩当量温度差;在计算温度作用时应考虑混凝土徐变对混凝土产生的应力折减系数,并研究其取值依据;根据该建筑所处的位置认真研究了该结构在计算温度作用时的温差取值和取值依据;对超长混凝土框架结构温度作用进行有限元分析,得出升温工况下混凝土梁板内力及应力的变化情况,并总结温度作用下超长混凝土框架结构的应力变化规律,为今后类似工程分析及设计提供理论依据和实践依据.     

非对称铺设SMA层的复合材料梁在热荷载作用下的变形分析

基于几何非线性理论,提出一类偏心铺设的形状记忆合金(SMA)复合材料梁的数学模型,建立梁在温度载荷作用下的非线性弯曲控制方程,应用打靶法进行数值求解,得到均匀加热下两端不可移简支SMA层合梁的热弯曲数值解.给出具体算例的平衡构形和平衡路径,并分析和讨论SMA的几何和物理参数对梁变形的影响.结果表明梁在升温的一开始就发生变形,升温过程中随着SMA的相变,变形趋势加剧,通过改变SMA的几何、物理参数可以调整梁的变形.     

CFRP/GFRP混合加固混凝土梁二次受力的试验研究

进行了5根钢筋混凝土梁的试验,通过这些粘贴CFRP、GFRP及CFRP／GFRP混杂加固钢筋混凝土梁在不同加载历程下的对比试验,研究了不同初始应力状态下FRP加固钢筋混凝土梁的破坏模式、抗弯正截面承载力、弯曲变形,混凝土、钢筋和纤维布的应变以及裂缝开展等方面的内容。     

钢筋混凝土受弯构件三面受火时非线性分析

采用三维非线性有限元法对钢筋混凝土梁在受火时力学性能进行了描述，钢筋混凝土截面温度场的分布用简化数值法来进行计算，然后将其结果输入到有限元程序中进行时间－温度应力全过程分析。分析了各种参数对混凝土梁在受火时性能的影响。本方法能有效地预测混凝土梁在受火时的承载力及力学性能。     

一种用于测量混凝土试件温度应力的温度荷载施加方法

采用电热带缠绕混凝土试件的加热方法,设计了一种用于测量试件温度应力的温度荷载施加方法．混凝土试件为圆柱体,内部中心位置埋设混凝土应变计和温度传感器,电热带外侧用隔热保温性能良好的聚氨酯泡沫填缝剂密封．试验时把试件置于普通压力试验机的上下承压板之间,温度传感器控制升温幅度,压力传感器测定温度应力,内埋的混凝土应变计和外设的千分表测量试件的温度变形．试验结果表明,该方法能够给混凝土试件施加较为均匀的温度荷载,升温幅度可达70℃;与水浴、油浴等其他加热方法相比,该方法不仅结构简单、试件受热均匀,而且能在普通压力机上进行温度应力测定,为温度应力的试验研究提出了一条技术思路．     

混凝土致裂应力与内外约束和徐变的关系

温度变形、自生体积变形和徐变等受内外约束是混凝土裂缝产生的主要原因．为研究水化反应过程中混凝土内部由于温差、温变幅度和线胀系数差异存在的相互制约关系,减少内外约束下温度和自生体积变形及早龄期混凝土开裂,需要对混凝土温度场和应力场进行精确的仿真．通过仿真计算并根据现场模型试验结果对混凝土温度应变、自生体积应变、徐变、内外约束应变进行反分析研究表明,早龄期混凝土致裂应力主要与徐变和内外约束有关     

基于发泡聚氨酯对大坝保温的研究

佛子岭混凝土连拱坝裂缝产生的主要原因是混凝土的温度变形和早期混凝土的干缩变形,文章介绍了保温层的工作原理,研究了裸露坝体的温度效应、表面有保温层的坝体温度效应;研究表明采用发泡聚氨酯对大坝进行保温,能有效地降低大坝的温度应力.     

考虑温度非均匀性的沥青路面温度应力分析

为了合理评价温度对沥青路面结构的影响,考虑沥青路面温度沿深度方向的非均匀性分布和温度对沥青混凝土模量的影响,利用有限元法计算分析了不同面层初始裂缝深度和不同气温下的路面结构温度应力与应力强度因子变化情况。结果表明:面层表面开裂后,裂缝处的温度应力显著减小,面层底面的温度应力有所增大;裂缝初始深度越大,日平均温度越低,温差越大,面层底面的温度应力越大,裂缝处的应力强度因子也越大。在青藏公路沿线平均气温低、日温差大的条件下,一旦面层表面开裂,沥青路面结构将产生较大温度应力,导致裂缝快速向下扩展。     

混凝土湿热传导与湿热扩散特性试验研究(Ⅰ)--试验设计原理

了解不同含湿状态下混凝土的热物性与湿物性 ,对研究混凝土坝在不同时期的温度控制与表面保护措施具有重要意义 论述了“常功率平面热源法”测定混凝土湿热传导与湿热扩散特性的原理和方法 ,对影响测试精度的各个参数进行了误差传递分析 ,讨论了进行加热片热容修正的必要性 ,使整个试验能在设计的试验精度范围内展开 ,避免了试验安排的盲目性     

人字形骨架路基护坡模型试验及数值模拟

为了掌握人字形骨架公路路基护坡结构的力学响应分布规律,选择最佳护坡结构类型,修建了砂浆底加预制块面人字形骨架防护边坡实体模型,完成了分级加载条件下的位移、应变测试;同时在ANSYS软件中建立了三种不同的人字形护坡结构三维模型,进行了数值模拟与对比分析。模型试验与数值模拟结果一致表明,人字形护坡结构坡脚处为全局应力最不利位置,坡顶为竖向位移最不利位置。对不同结构的数值模拟以及对比分析表明,浆砌片石底加预制块面护坡结构在载荷作用下平均位移最小即抵抗变形能力最好,而砂浆底加预制块面结构在相同载荷下平均应力最小即应力分布最佳。     

薄壁箱形混凝土桥塔温度应力场分析

针对混凝土结构对温度作用敏感的特点,以某悬索桥混凝土桥塔日照温度场测试数据为基础,分析了塔壁厚度方向最不利温差作用下桥塔的空间应力分布.分析表明,正、负温差作用下塔壁内、外表面出现较大的拉应力,最大拉应力出现在每个塔壁内、外表面沿高度方向的中线上.正温差作用下,向阳一侧的东侧塔壁内表面的拉应力比其他塔壁的拉应力大;负温...     

单壁碳纳米管热导率几个问题的定量描述与分析

通过数据拟合,建立单壁碳纳米管的热导率与温度和管长的关系式、单位体积比热随温度变化的关系式,并进一步得出声子平均自由程随温度和管长变化的关系式.利用这些关系式定量分析热导率随温度和管长的变化,研究热导率—温度关系曲线达到峰值应当满足的条件以及影响峰值位置的因素.提出不同于指数函数的描述热导率的管长依赖性数学表达式,该式可以描述热导率随管长的增加趋于有限值的情形.定量分析声子平均自由程随温度和管长的变化,探讨热导率随管长增加趋于有限值的原因.     

X65管线钢板交替与连续控冷工艺的计算与比较

为减小X65管线钢板控制冷却后的残余应力和翘曲,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond的相变诱发塑性(TRIP)模型建立了热力耦合有限元模型,考虑了控冷时的弹塑性变形、热膨胀、相变潜热、相变膨胀、TRIP等所有物理效应.用该模型研究了2种控制冷却工艺下X65管线钢板的温度、残余应力、残余应变及翘曲.结果表明:与连续控冷相比,交替控冷使板的温度进一步降低7℃;上表面一侧的残余拉应力峰值进一步减小44 MPa;下表面一侧的残余总压应变峰值进一步增加0.001;翘曲由0.54×10-3减至0.09×10-3;故交替控冷可降低板内的残余应力,并减小翘曲.     

LNG储罐球形混凝土穹顶的热应力及裂缝分布

对于大型LNG储罐,其穹顶因水泥水化热产生较大的热应力,引起混凝土开裂,严重影响储罐的耐久性。以某大型LNG储罐穹顶为研究对象,采用ADINA有限元软件建立精细化的有限元模型,模拟LNG储罐穹顶分段浇筑过程中的早期温度场分布,并将数值计算结果与现场测试结果进行对比;数值分析时考虑了混凝土徐变及龄期效应,对混凝土穹顶的温度场和应力场进行耦合计算,得到穹顶的热应力分布及裂缝开展情况,对穹顶混凝土开裂风险进行评估,进而对参数的敏感性进行分析。结果表明:穹顶内外在混凝土浇筑过程中产生温差较大,导致巨大热应力;第一浇筑带的热应力明显比其他浇筑带大,环向热应力大于经络向热应力,将使穹顶边缘产生沿环向分布的经络向温度裂缝;水泥种类对穹顶热力分析结果有很大的影响。