混凝土水化热分析

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例题3大体积混凝土水化热分析 例题.大体积混凝土水化热分析概要此例题将介绍利用MIDAS/Gen做大体积混凝土水化热分析的整个过程，以及查看分析结果的方法。此例题的步骤如下：1.简要2.设定操作环境及定义材料3.定义材料时间依存特性4.建立实体模型5.组的定义6.定义边界条件7.输入水化热分析控制数据8.输入环境温度9.输入对流函数10.定义单元对流边界11.定义固定温度12.输入热源函数及分配热源13.输入管冷数据14.定义施工阶段15.运行分析16.查看结果 1.简要本例题介绍使用MIDAS/Gen的水化热模块来进行大体积混凝土水化热分析的方法。例题模型为板式基础结构，对于浇筑混凝土后的1000个小时进行了水化热分析，其中管冷作用于前100个小时。(该例题数据仅供参考)基本数据如下：Ø地基：17.6x12.8x2.4mØ板式基础：11.2x8.0x1.8mØ水泥种类：低热硅酸盐水泥（TypeIV）1/4模型板式基础地基图1分析模型 2.设定操作环境及定义材料在建立模型之前先设定环境及定义材料1.主菜单选择文件>新项目2.主菜单选择文件>保存：输入文件名并保存3.主菜单选择工具>单位体系：长度m，力kN注：也可以通过程序右下角随时更改单位。图2定义单位体系4.主菜单选择模型>材料和截面特性>材料：添加：定义新材料材料号：1名称：基础规范：GB(RC)混凝土：C30材料类型：各向同性材料号：2名称：地基设计类型：用户定义材料类型：各向同性弹性模量：1e6泊松比：0.2线膨胀系数：1e-5容重：185.主菜单选择工具>单位体系：长度m，力kgf，热度kcal6.主菜单选择模型>材料和截面特性>材料： 编辑：修改材料热特性数据基础比热：0.25热传导率：2.3地基比热：0.2热传导率：1.7图3定义材料3.定义材料时间依存特性1.主菜单选择模型>材料和截面特性>时间依存性材料（抗压强度）：添加：定义基础的时间依存特性 名称：强度发展类型：设计规范规范：ACI混凝土28天抗压强度：3e4KN/m2混凝土抗压强度系数a4.5b0.951.主菜单选择模型>材料和截面特性>时间依存性材料连接：强度进展：强度发展选择指定的材料：1.基础添加注：材料的收缩徐变特性在水化热分析控制中定义。图4定义材料时间依存特性图5时间依存性材料连接4.建立实体模型1.主菜单选择模型>节点>建立： 坐标1（000）2（8.800）3（8.86.40）4（06.40）1.主菜单选择主菜单选择模型>单元>建立：单元类型：板4节点类型：厚板材料：1:基础厚度：1节点连接：12342.主菜单选择主菜单选择模型>单元>扩展：选择板单元扩展类型：平面单元—>实体单元目标：删除单元类型：实体单元材料：1:基础生成形式：复制和移动复制和移动：等间距dxdydz：004.2复制次数：1注：此处无需定义真实板厚，只是用于扩展成实体单元。图6生成节点和临时板单元图7生成实体模型单元细分及部分单元删除： 1.主菜单选择模型>单元>分割：选择实体单元单元类型：实体单元等间距x11y8z72.主菜单选择模型>单元>删除：选择Frontview中单元类型：选择包括自由节点选择Leftview中单元类型：选择包括自由节点LeftviewFrontview图8单元细分及部分单元删除单元进一步细分： 主菜单选择模型>单元>分割：选择Frontview中实体单元单元类型：实体单元等间距x2y1z1选择Frontview中实体单元单元类型：实体单元等间距x1y2z1选择Leftview中实体单元FrontviewLeftview单元类型：实体单元等间距x1y1z2选择Leftview中实体单元注：模型几何形状、边界、荷载均对称，所以此处取1/4模型来模拟。Leftview图9生成最终实体模型修改地基材料： 主菜单选择模型>单元>修改单元参数参数类型：材料号形式：分配定义2:地基选中图中下部单元图10修改地基材料特性5.组的定义主菜单选择模型>组>定义结构组：名称：基础添加名称：地基添加在模型窗口中利用拖放功能分配各个组的单元图11定义结构组及分配单元1：主菜单选择模型>组>定义边界组：名称：约束条件添加名称：对称条件添加名称：固定温度条件添加 名称：对流边界添加6.定义边界条件1.主菜单选择窗口>新窗口2.主菜单选择窗口>水平排序3.主菜单选择模型>边界条件>一般支承：边界组名称：约束条件添加D-allFrontviewLeftview注：实体单元每个节点只有三个平动自由度。图12定义约束条件主菜单选择模型>边界条件>一般支承：边界组名称：对称条件添加Dx选择Frontview中单元 边界组名称：对称条件添加Dy选择Leftview中单元LeftviewFrontview注：这里取1/4模型需输入对称边界条件。图13定义对称条件7.输入水化热分析控制数据主菜单选择分析>水化热分析控制：最终施工阶段：最后施工阶段积分系数：0.5初始温度：20oc单元应力输出位置：高斯点类型：徐变和收缩徐变计算方法：有效系数phi1：0.73t<3phi1：1t>5使用等效材龄和温度自重系数：-1图14输入水化热分析控制数据 8.输入环境温度主菜单选择荷载>水化热分析数据>环境温度函数：函数名称：环境温度函数类型：常量温度：20oc图15输入环境温度函数9.输入对流函数主菜单选择荷载>水化热分析数据>对流系数函数：函数名称：对流系数函数类型：常量对流系数：12kcal/m2*hr*[C] 图16输入对流系数函数10.定义单元对流边界1.主菜单选择窗口>新窗口2.主菜单选择窗口>水平排序3.主菜单选择荷载>水化热分析数据>单元对流边界：边界组名称：对流边界对流系数函数：对流系数环境温度函数：环境温度选择：根据选择的节点图17定义单元对流边界11.定义固定温度主菜单选择荷载>水化热分析数据>固定温度：边界组名称：固定温度条件温度：20oc FrontviewLeftview图18定义固定温度12.输入热源函数及分配热源1.主菜单选择荷载>水化热分析数据>热源函数：函数名称：热源函数函数类型：设计标准最大绝热温升：41导温系数：7592.主菜单选择荷载>水化热分析数据>分配热源：热源：热源函数图19定义热源函数 图20分配热源13.输入管冷数据这里假设把冷却管设置在距基础底部0.9m高的位置。为了输入数据的方便，将相应位置的节点选择后激活。主菜单选择荷载>水化热分析数据>管冷：名称：管冷比热：1kcal*g/KN*[C]容重：1000KN/m3流入温度：15[C]流量：1.2m3/hr流入时间：开始CS10hr结束CS1100hr管径：0.027m对流系数：319.55kcal/m2*hr*[C]选择：两点图21激活管冷节点 图22定义管冷14.定义施工阶段主菜单选择荷载>水化热分析数据>定义水化热分析施工阶段：名称：CS1初始温度：20oc时间：1020304560801001301702503505007001000添加单元：地基基础边界：约束条件对称条件固定温度条件对流边界图23定义施工阶段 15.运行分析主菜单选择分析>运行分析16.查看结果主菜单选择结果>水化热分析>温度图24温度分布主菜单选择结果>分析结果表格>水化热分析>管冷节点温度图25管冷冷却水的温度变化表格 主菜单选择结果>水化热分析>应力图26应力分布主菜单选择结果>水化热分析>图表图27混凝土内部时程应力图表