midas-Gen-大体积混凝土水化热分析(共26页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上例题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. 简介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.简介本例题介绍使用 midas Gen 的水化热功能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：17.6 x 12.8 x 2.4 mØ 板式基础：11.2 x 8.0 x 1.8 mØ 水泥种类：低热硅酸盐水泥（Type IV）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>设置>单位系：长度 m，力 kgf，热度 kcal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 特性>材料>材料特性值： 添加：定义新材料材料号：1 名称：基础 规范：GB10(RC) 混凝土：C30 材料类型：各向同性比热：0.25 热传导率：2.3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：1.0197e8 泊松比：0.2 线膨胀系数：1e-5 容重：1835 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 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：3e4 kN/m2 混凝土抗压强度系数a 4.5 b 0.95 注意：此处注意修改单位：力 kN，长度 m2. 主菜单选择 特性>时间依存性材料>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 节点/单元>节点>建立节点： 坐标1（0,0,0） 2（8.8,0,0） 3（8.8,6.4,0） 4（0,6.4,0）2. 主菜单选择 节点/单元>单元>建立单元： 单元类型：板 4节点 类型：厚板 材料：1:基础 厚度：1 节点连接：1，2，3，43. 主菜单选择 节点/单元>单元>扩展：选择板单元 扩展类型：平面单元->实体单元 原目标：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 dx,dy,dz：0,0,4.2 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 节点/单元>单元>分割：选择实体单元，可用全选菜单单元类型：实体单元 等间距 x：11；y：8；z：72. 主菜单选择 节点/单元>单元>删除：选择前视图中单元 类型：选择 包括自由节点 选择右视图中单元 类型：选择 包括自由节点 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 节点/单元>单元>分割：选择前视图中实体单元单元类型：实体单元 等间距 x：2；y：1；z：1 选择前视图中实体单元单元类型：实体单元 等间距 x：1；y：2；z：1 选择右视图中实体单元 图9 单元进一步细分单元类型：实体单元 等间距 x：1；y：1；z：2 选择右视图中实体单元注：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。图10 生成最终实体模型修改地基材料：主菜单选择 节点/单元>单元>修改参数参数类型：材料号 形式：分配 定义 2:地基 选中图中下部单元图11 修改地基材料特性5.组的定义主菜单选择 结构>组>结构： 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12 定义结构组及分配单元主菜单选择 结构>组>边界/荷载/钢束>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 添加图13 定义边界组6.定义边界条件模型切换到正视图主菜单选择 边界>边界>一般支承： 边界组名称：约束条件 添加 D-all 注：实体单元每个节点只有三个平动自由度。 图14 定义约束条件 主菜单选择 边界>边界>一般支承：切换到正视图，选择右侧单元边界组名称：对称条件 添加 Dx 切换到右视图边界组名称：对称条件 添加 Dy 注：这里取1/4模型需输入对称边界条件。 图15 定义对称条件7.定义施工阶段主菜单选择 荷载>水化热>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：10 20 30 45 60 80 100 130 170 250 350 500 700 1000 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16 定义施工阶段8.输入水化热分析控制数据主菜单选择 分析>分析控制>水化热：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phi1：0.73 t<3 phi1：1 t>5 使用等效材龄和温度 自重系数：-1 图17 输入水化热分析控制数据9.输入环境温度主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>对流边界>环境温度函数：函数名称：环境温度 函数类型：常量 温度：20oc 图18 输入环境温度函数10.输入对流函数主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>对流边界>对流系数函数：函数名称：对流系数 函数类型：常量 对流系数：12 kcal/m2*hr*C 图19 输入对流系数函数11.定义单元对流边界主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>对流边界>单元对流边界：切换到正视图注意：此处选择的节点是与空气接触的混凝土外表面的节点边界组名称：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20 定义单元对流边界12.定义固定温度 主菜单选择 荷载>水化热>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 图21 定义固定温度 13.输入热源函数及分配热源 1. 主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>分配热源>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：0.7592. 主菜单选择 荷载>水化热>水化热分析数据>分配热源>分配热源：热源：热源函数 图22 定义热源函数 图23 分配热源14.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>水化热分析数据>管冷：名称：管冷 比热：1 kcal*g/KN*C 容重：1000 KN/m3 流入温度：15C流量：1.2 m3/hr 流入时间：开始 CS1 0 hr 结束 CS1 100 hr管径：0.027 m 对流系数：319.55 kcal/m2*hr*C 选择：管冷路径（如图25） 图24 激活管冷节点 图25 定义管冷15.运行分析主菜单选择 分析>运行>运行分析16.查看结果主菜单选择 结果>结果>水化热分析结果>温度图26 温度分布主菜单选择 结果>表格>结果表格>水化热分析>管冷节点温度图27 管冷冷却水的温度变化表格主菜单选择 结果>结果>水化热分析结果>应力图28 应力分布主菜单选择 结果>结果>水化热分析结果>图表图29 混凝土内部时程应力图表专心-专注-专业