基于Ansys的大体积混凝土温度场有限元分析

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基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇

基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析共3篇基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析1混凝土结构是我们生活和工作环境中不可或缺的部分。

为了保证结构的安全性和耐久性，需要进行大量的试验和分析。

钢筋混凝土结构试验有限元分析是其中一种方法，本文将介绍如何基于ANSYS进行试验有限元分析。

1、前期准备工作进行钢筋混凝土结构试验有限元分析前，需要进行一些前期准备工作。

首先要确定模型的尺寸和几何形状，包括梁的长度、宽度和高度，钢筋的数量和材料等信息。

其次是建立材料模型。

钢筋和混凝土的本构关系可以参考各种规范和文献，例如ACI318和EHE等。

最后是进行荷载和边界条件的设置。

这些参数可以根据试验的要求进行设定。

2、建立有限元模型通过ANSYS软件建立钢筋混凝土结构的有限元模型。

其中，混凝土部分采用可压缩性线性弹性模型；钢筋采用弹塑性模型，可以考虑材料的塑性性质。

首先，选择适当的元素类型，包括梁单元和实体单元。

对于梁单元，要选择适当的截面类型和断面参数。

对于实体单元，要确定网格的大小和形状。

然后，按照模型的几何形状和材料参数设置单元类型和属性。

最后，进行单元的划分和网格生成，调整边界条件，使其与试验条件保持一致。

3、分析和结果在模型准备就绪之后，进行分析和结果的处理。

首先，定义荷载和边界条件，可以模拟多种加载模式，例如单点荷载、均布荷载、自重等。

然后，进行静态分析或动态分析。

静态分析可以计算结构的变形、应力和应变等参数；动态分析可以模拟结构在地震、风等自然灾害下的响应。

最后，进行结果的处理和分析。

包括可视化、动画演示、应力云图、位移云图等，能够对计算结果进行全方位的检查和分析。

综上所述，基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析是一种非常有用的手段，可以帮助工程师更准确地评估结构的安全性和耐久性。

它具有良好的可靠性和可操作性，可在较短的时间内快速建立模型和分析结果。

基于ANSYS的钢筋混凝土结构试验有限元分析2钢筋混凝土结构是目前建筑工程最常用的一种结构形式，其优点在于承载能力强、耐久性好、施工方便等。

ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析

１．ＡＮＳＹＳ分析的原理和步骤ＡＮＳＹＳ的热分析［１］包括稳态和瞬态两种，如果系统的温度场与时间无关，则称该系统处于稳定的热状态，简称稳态；如果系统的温度场随时间发生变化，则称系统处于瞬态。

显然，大体积混凝土的浇筑过程属于瞬态分析，也属于非线性分析。

我们不仅要进行混凝土温度场的模拟还要进行应力场的模拟，所以要用到ＡＮＳＹＳ中耦合分析，ＡＮＳＹＳ提供了两种分析耦合场的方法：直接耦合与间接耦合。

直接耦合法的耦合单元包含所有必须的自由度，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果；间接耦合法是以特定的顺序求解单个物理场的模型，通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合。

如我们用到的热－应力耦合分析就是将热分析得到的节点温度作为载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。

基本步骤如下：第一步：进行热分析，可选择ＳＯＬＩＤ７０单元；第二步：重新进入前处理器，转换单元类型；将热单元转换为相应的结构单元，原来的ＳＯＬＩＤ７０单元将自动转换为ＳＯＬＩＤ４５单元，其对应的命令是ＥＴＣＨＧ，ＴＴＳ。

第三步：设置结构分析中的材料属性；第四步：读入热分析结果并将其作为载荷；可采用命令ＬＤＲＥＡＤ读入热分析的节点温度，或点击ＭａｉｎＭｅｎｕ＞Ｓｏｌｕｔｉｏｎ＞ＬｏａｄＡｐｐｌｙ＞Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＞ＦｒｏｍＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｓｉｓ。

注意，结果文件的扩展名为＊．ｒｔｈ。

第五步：指定参考温度；在参考温度处，热应力值为零。

第六步：求解及后处理。

２．温度场的求解２．１三种基本传热方式（１）热传导，遵循傅里叶定律（导热基本定律）：ｑ″＝－λｄＴｄｘ，式中ｑ″为热流密度（Ｗ／ｍ２），λ为导热系数（Ｗ／ｍ·℃），“－”表示热量流向温度降低的方向。

（２）热对流，用牛顿冷却方程来描述：ｑ″＝β（ＴＳ－ＴＢ），式中β为对流换热系数，ＴＳ为固体表面的温度，ＴＢ为周围流体的温度。

（３）热辐射，指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。

ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术

ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术在大型混凝土结构建设的过程中，温度场分析对保障混凝土结构的安全性至关重要。

ANSYS作为工程领域中常用的数值模拟工具，能够对混凝土温度场进行准确的计算，为混凝土结构的设计和施工提供科学依据。

但是，对于大体积混凝土的温度场计算，存在一些关键技术需要考虑，下面将进行详细介绍。

1. 混凝土的物理性质混凝土的物理性质是温度场模拟中的关键因素之一。

混凝土在浇筑后的初凝期、成型期、硬化期、老化期等各个阶段的物理性质都存在巨大的变化。

因此，在进行混凝土的温度场计算前，需要准确地测量混凝土在不同时间点的物理性质，如热导率、比热容、密度等。

2. 热源的模拟混凝土的温度场计算需要考虑混凝土内部的各种热源对温度场的影响。

建筑中的热源包括太阳辐射、室内外温度差、人体热辐射等，需要对这些热源进行准确的模拟。

3. 初始条件的设置混凝土温度场计算的初始条件设置直接影响计算结果的准确性。

混凝土在浇筑后的初始温度值、初始变形状态的设置等都需要进行准确、合理的处理。

4. 传热模型的选择对于大体积混凝土的温度场计算，需要选择合适的传热模型。

传热模型可以根据混凝土的物理性质和热源的模拟情况，选择适用于不同情况下的传热模型，如动态传热模型、静态传热模型等。

5. 计算方法的选择针对大体积混凝土温度场的计算，需要选择合适的计算方法。

常用的方法有有限元法、有限差分法等，需要根据混凝土内部温度场、变形场等的变化情况，选择合适的计算方法。

6. 数值模拟使用ANSYS进行混凝土温度场计算，需要进行数值模拟。

数值模拟是对真实物理系统的数学模拟，通过建立数学模型，利用计算机运算获得物理系统的各种行为特性，如温度场、应力场、变形场等。

7. 计算结果的验证在进行混凝土温度场计算后，需要对计算结果进行验证。

验证结果通常采用实验测试的方式进行验证，如温度测试、原位应力测试、变形测试等。

，针对大体积混凝土温度场计算，需要考虑混凝土的物理性质、热源模拟、初始条件设置、传热模型选择、计算方法选择、数值模拟和计算结果验证等方面的关键技术，以保证计算结果的准确性和可靠性。

基于ANSYS下混凝土箱梁水化热温度场的有限元计算

不锈钢钢筋混凝土梁受弯性能的试验研究
张国学1 ,徐永生2 ,丁舟2
(11 佛山科学技术学院土木工程与建筑系 ,广东佛山 528000 ; 21 华南理工大学土木系 ,广州 510640)
摘要 :基于三根不锈钢钢筋混凝土梁和一根普通钢筋混凝土梁的试验结果 ,对不锈钢钢筋混凝土梁的受力性能进行了较为系统的分析和研究。结果表明 ,与普通钢筋混凝土梁相比 ,不锈钢钢筋混凝土梁的极限承载力和裂缝宽度为 013 mm 时的对应荷载值均有所提高 ,但增加幅度较小 ,而梁的挠度值却有较大程度的增加。因此建议不锈钢钢筋混凝土梁的裂缝宽度和极限承载力可按现行混凝土结构设计规范计算 ,但挠度计算需要适当修改。关键词 :不锈钢钢筋混凝土梁受弯性能试验中图分类号 :TU37511 ; TU317+ 11 文献标识码 :A
3 结语
1) 混凝土结构浇筑后水泥水化是较为复杂的化学反应过程 ,水化热在混凝土结构中形成瞬态温度场。应用有限元软件 ANSYS 建立有限元模型进行分析 ,对
2008 年第 2 期
铁道建筑 Railway Engineering
13
文章编号 :100321995 (2008) 0220013203
B 截面部分测点实测数据曲线。
m) 的梁段进行实体建模 ,能够反映实际混凝土箱梁水
化热温度场的分布情况。
据此 ,建立 B 截面 (跨中截面) 节段实体模型如图
4 (A 截面节段类似 ,略) 。热分析有限元计算单元选用
三维温度单元 Solid 70 (八节点六面体温度单元) 进行
分析。定义混凝土材料特性 ,包括性能参数 : 导热系
本文结合在建杭州湾跨海大桥工程 ,采用有限元分析方法 ,应用 ANSYS 软件 ,对移动模架施工 50 m 预应力混凝土箱梁浇筑过程中的水化热温度场进行仿真模拟 ,计算各个时间段箱梁截面温度场 ,结合实测温度进行对比分析 ,探寻其分布规律和特点 ,以达到防止温度裂缝产生的目的。

大体积混凝土热工计算及温度场有限元仿真分析

T = 0
0.92 (m T +mT T +mT ) +4.2 Tw(m ) −c1(ωsam +m −ωsam −ωgmg ) +cw(ωsamsaTsa +ωgmT +ωgmg ) ce ce s s sa sa g g w sa g g sa 4.2 mw +0.92 (m +m +m +mg ) ce s sa
λ β
当 1m 厚底板采用 1 层 3cm 阻燃草帘保温时，在 3d 龄期，代入数据可得：
β =
λ——混凝土的导热系数，取 2.33W/m·K； K——计算Байду номын сангаас减系数，可取 2/3； β——保温层的传热系数（W/m·K）；
β= 1 δi 1 ∑ λi + βq
∑
h/ = K λ = 2 × 2.33 = 0.4m β 3 3.88
水化热与温差计算（℃）入模温度 8 8 最高温度 32.6 26.2 表面温度 16.8 12.9 内外温差 15.8 13.3
Tb (t ) = Tq +
4 / h ( H − h/ )∆T(t ) 2 H 4 = −5 + × 0.733× (4.166 − 0.733) × 37.6 = 16.8o C 2 4.166
b
——泵管外保温材料导热系数[W/(m•K)]，草帘被取为 0.14 W/(m•K)；
ωsa—砂子的含水率（%）；ωg—石子的含水率（%）；
cw—水的比热容（kJ/kg·K）； c1—冰的溶解热（kJ/kg）。当骨料温度大于 0℃时，cw=4.2，c1=0；
第 250 页共 369 页
db——泵管外保温层厚度（m），计算时取为 3cm； Dl——混凝土泵管内径（m），计算时取为 122mm； Dw——混凝土泵管外围直径（包括外围保温材料）（m），计算时取为 155mm； ω——透风系数，计算时取 1.35；

大体积混凝土论文有限元分析论文温度场应力论文：大体积混凝土有限元分析温度场及其温度应力

大体积混凝土论文有限元分析论文温度场应力论文：大体积混凝土有限元分析温度场及其温度应力摘要：通过利用结构有限元分析程序midas/civil对一座桥梁承台进行水化热分析研究，总结出大体积混凝土在水化热影响下温度的分布规律以及温度应力的变化规律，对分析结果进行比较和总结，可提出防止混凝土开裂的一些应对措施。

关键词：大体积混凝土;有限元分析;温度场应力1 引言大体积混凝土在现代土木工程施工中的应用已非常普遍, 但却常常出现裂缝和变形, 严重影响了结构的整体性和耐久性。

国内外工程实践表明，防止温度裂缝的关键在于混凝土温度控制和温度应力控制。

目前，关于大体积混凝土的温度计算一般都是利用经验公式计算混凝土的中心最高温度和表面温度，未能考虑混凝土内部温度的连续性和连续变化的外界气温的影响。

在温度应力计算方面，目前施工单位也多采用公式分开计算外约束力和内约束力，这并不能反映出大体积混凝土各处的温度应力分布。

本文针对大体积承台混凝土，根据热传导基本原理以及有限元原理对大体积混凝土温度应力的计算进行理论分析，同时考虑徐变干缩等因素对大体积混凝土变形裂缝的影响无疑对结构设计和施工有很好的指导作用。

2 大体积混凝土温度场及温度应力理论分析2.1 大体积混凝土温度场分析混凝土的温度场的计算与求解，实际上是一个热学问题。

分析大体积混凝土温度场，需要根据当地气候条件、施工方法及混凝土的热学特性，按热传导原理进行计算。

混凝土浇注完成后，混凝土在水泥水化热作用下，可以看成有内部热源强度具有瞬态温度场的连续介质，其瞬态温度场的计算实质是三维非稳态导热方程在特定边界条件下和初始条件的求解。

导热方程为：式中为混凝土瞬时温度；为混凝土导热系数；为混凝土比热；为混凝土容重；为单位体积内水化放出的热量。

要计算确定混凝土内部温度场，首先应选取水泥水化放热规律，再确定水化热生热率：式中,q为水化热；t为龄期；为无穷大时的最终水化热；m为水化系数。

ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术.

ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术王新刚1高洪生2 闻宝联3(⒈中交天津港湾工程研究院有限公司结构所，中国天津，300222;⒉中交一航局五公司，河北秦皇岛，066002；⒊天津市市政工程研究院,天津，300074摘要：为了能够用ANSYS较为准确地计算大体积混凝土温度场，本文结合工程实例，对单元选择、网格划分以及各时变参数的技术处理进行了分析和探索。

计算结果表明,温度场的计算值与实测值比较接近，在变化趋势上也基本一致，同时也验证了本文所提出方法的可行性。

关键词:大体积混凝土；水化热；温度场;ANSYSkey technologies calculate the mass concrete temperature field with ANSYSW ANG Xin—gang1GAO Hong—sheng2WEN Bao—lian2（⒈Tianjin Port Engineering Institute， Ltd。

of CCCC—First Harbor Eng。

Co。

, Ltd.， Tianjin 300222； 2. No.5 Engineering Company Ltd. Of CCCC First Harbor Engineering Company Ltd., Qinhuangdao 066002;⒊Tianjin Municipal administration Research institute， Tianjin 300074Abstract： In order to calculate the mass concrete temperature field accurately with ANSYS， the analysis and the exploration has carried on to the unit select， the grid division as well as each time variable element's technical processing in this article unifies the project example。

基于ANSYS的大体积混凝土温度场计算程序开发

基于ANSYS的大体积混凝土温度场计算程序开发1 概述对于大体积混凝土结构的温度场有限元仿真计算，不少科研单位结合国家“七五”、“八五”和“九五”科技攻关课题，自行编制了大体积混凝土结构的温度场计算程序，开发模式基本都是采用FORTARN语言编制有限元程序库加VB语言制作可视化界面。

然而此种开发模式存在前处理不直观、后处理不直接、开发的单元类型有限以及对实体模型和单元的形状有较高要求等，实际应用起来难免有些缺陷。

本文直接在大型商用有限元软件ANSYS的基础上进行二次开发，对已有的资源进行改造扩充以适应各种复杂体型的大体积混凝土结构温度场计算，使大体积混凝土结构的温度场计算仿真程序走向普及和通用。

2 ANSYS软件的优点ANSYS软件是美国ANSYS公司开发的大型通用商业有限元计算软件，在FEA行业中第一个通过了ISO9001质量认证。

ANSYS软件融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体，并可进行多物理场耦合计算，广泛应用于核工业、航空航天、国防军工、土木工程、水利工程等行业的科研和设计。

ANSYS具有以下主要特点：(1)完备的前处理功能。

ANSYS不仅提供了强大的实体建模及网格划分工具，可以方便地构建数学模型和有限元模型，而且还提供了近200种单元类型。

工程技术人员利用实体建模、网格划分工具及丰富的单元类型可以方便而准确地构建反映实际工程结构的仿真计算模型。

(2)强大的求解器。

ANSYS提供了对多种物理场的分析，分析计算模块包括结构、热、流体、磁场、声场以及多物理场的耦合分析，分析的类型包括线性分析、非线性分析和高度非线性分析。

另外，ANSYS还可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析等功能。

(3)方便的后处理器，ANSYS软件的后处理包括通用后处理模块POST1和时间历程后处理模块POST26两个部分。

通过后处理器可以将计算结果以图表、曲线、动画等形式显示或输出，结果图形显示也有多种方式，如彩色云图、等值线图、矢量图、粒子流迹图、立体切片图、历时曲线图等。

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郑思敏
（新疆玉点建筑设计研究院有限公司，乌鲁木齐８３ＯＯＯ２）
摘要：该文利用大型通用有限元Ａｎｓｙｓ软件，对筏板基础进行有限元分析，找出施工中薄弱环节，探讨了裂缝处
理原则，并对薄弱部位采取加强配筋等措施，总结了相关规律。
再叙稿日期：２０１３ — ０６ — １９．作者简介：郑思敏（１９８６一），助理工程师．Ｅ－ｍａｉｌ：３９５８６９２８９＠ｑｑ．ｃｏｍ
２３
建材世界
混凝土水化时必然产生水化热，对于小体积混凝土，水化热较小同时比表面大，使得少量的水化热能够
较快消散，而大体积混凝土水化热总量大且比表面小，水化热难以散去。容易产生不均匀的温度场和应力
紧，筏板在 Ⅱ区的混凝土连续浇筑，浇筑期间砼的
施工温度＝３４℃ ，浇筑初期筏板的垫层温度为３０ ℃，当地日常均温一３３℃ 。混凝土强度等级为Ｃ４０，配合比见表１，其他参数参见限于篇幅不
ＺＨＥＮＧｓｉ — ｍｉｎｇ
（ＸｉｎＪｉａｎｇＷｉｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ，Ｌｔｄ，Ｗｕｌｕｍｕｑｉ８３０００２，Ｃｈｉｎａ）
２０１３年
第３４卷
第４期
应力致使混凝土表面产生温度裂缝。在降温阶段，混凝土主要产生收缩变形。但是由于筏板基础受到周围土体的约束，筏板基础在内部拉应力的作用下产生温度裂缝。
场，从而使混凝土产生裂缝。当大体积混凝土在夏季施工时，更加剧了混凝土开裂的程度。因此在大体积混凝土浇筑中有必要研究温度场对混凝土开裂的影响规律。在结构设计中，通常只考虑荷载（地震作用）产生
的内力和变形，截面积尺寸和钢筋用量均是按照荷载效应确定。然而对于筏板、箱型基础等的设计，温度场
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｒｏｕｇｈｕｔｉｌｉｚｉｎｇｌａｒｇｅｃｏｍｍｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔＡｎｓｙｓｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｋｅｓａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｎｒａｆｔｆｏｕｎ —
的影响不可忽略。但是通常的构造配筋并不能保证按照实际情况配置，因此有必要充分掌握大体积混凝土
的开裂规律。
该文利用大型通用有限元Ａｎｓｙｓ软件，研究了在温度场作用下的筏板基础温度应力场的分布情况，并探讨了减小裂缝的措施，以期为其设计提供参考依据。
建材世界
ｄｏｉ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４ — ６０６６．２０１３．０４．００７
２０１３年
第３４卷
第４期
基于Ａｎｓｙｓ的大体积混凝土温度场有限元分析
ｄａｔｉｏｎｔｏｌｏｏｋｕｐｔｈｅｗｅａｋｌｉｎｋｓｏｆｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｔｒａｔｅｍｅｎｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｃｒａｃｋｓ，ａｎｄｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｓｏｍｅ
ｍｅａｓｕｒｅｓｓｕｃｈａｓｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇｂａｒｆｏｒｔｈｅｗｅａｋｐａｒｔｓ，ａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｒｅｌａｔｅｄｐｒａｃｔｉｃｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｓｓｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ；ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ
１工程概况与有限元模型
某超高层建筑总建筑面积８１２００ＩＴＩ，４层地
下室，底板采用筏板基础，厚１．５ｍ。该文以筏板
基础 Ⅱ区的混凝土筏板作为研究对象，模拟混凝土浇筑期间温度对筏板的影响。由于施工工期
关键词：大体积混凝土；温度场；应力场；有限元
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｉｅｌｄｏｆＭａｓｓ
ＣｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈＡｎｓｙｓ