midas-Gen-大體積混凝土水化熱分析

1、例題 大體積混凝土水化熱分析例題3 大體積混凝土水化熱分析例題. 大體積混凝土水化熱分析概要此例題將介紹利用midas Gen做大體積混凝土水化熱分析的整個過程，以及查看分析結(jié)果的方法。此例題的步驟如下：1. 簡介2. 設(shè)定操作環(huán)境及定義材料3. 定義材料時間依存特性4. 建立實體模型5. 組的定義6. 定義邊界條件7. 輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)8. 輸入環(huán)境溫度9. 輸入對流函數(shù)10. 定義單元對流邊界11. 定義固定溫度12. 輸入熱源函數(shù)及分配熱源13. 輸入管冷數(shù)據(jù)14. 定義施工階段15. 運行分析16. 查看結(jié)果1.簡介本例題介紹使用 midas Gen 的水化熱功能來進行大體積混凝

2、土水化熱分析的方法。例題模型為板式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對于澆筑混凝土后的1000個小時進行了水化熱分析，其中管冷作用于前100個小時。(該例題數(shù)據(jù)僅供參考) 基本數(shù)據(jù)如下：Ø 地基：17.6 x 12.8 x 2.4 mØ 板式基礎(chǔ)：11.2 x 8.0 x 1.8 mØ 水泥種類：低熱硅酸鹽水泥（Type IV）1/4模型 板式基礎(chǔ) 地基 圖1 分析模型 2.設(shè)定操作環(huán)境及定義材料在建立模型之前先設(shè)定環(huán)境及定義材料1. 主菜單選擇 文件>新項目2. 主菜單選擇 文件>保存：輸入文件名并保存3. 主菜單選擇 工具>設(shè)置>單位系：長度 m，力 kgf，

3、熱度 kcal注：也可以通過程序右下角隨時更改單位。 圖2 定義單位體系4. 主菜單選擇 特性>材料>材料特性值： 添加：定義新材料材料號：1 名稱：基礎(chǔ) 規(guī)范：GB10(RC) 混凝土：C30 材料類型：各向同性比熱：0.25 熱傳導率：2.3材料號：2 名稱：地基 設(shè)計類型：用戶定義 材料類型：各向同性彈性模量：1.0197e8 泊松比：0.2 線膨脹系數(shù)：1e-5 容重：1835 比熱：0.2 熱傳導率：1.7 圖3 定義材料 3.定義材料時間依存特性1. 主菜單選擇 特性>時間依存性材料>抗壓強度： 添加：定義基礎(chǔ)的時間依存特性名稱：強度發(fā)展 類型：設(shè)計規(guī)范 規(guī)

4、范：ACI 混凝土28天抗壓強度：3e4 kN/m2 混凝土抗壓強度系數(shù)a 4.5 b 0.95 注意：此處注意修改單位：力 kN，長度 m2. 主菜單選擇 特性>時間依存性材料>材料連接： 強度進展：強度發(fā)展 選擇指定的材料：1.基礎(chǔ) 添加 注：材料的收縮徐變特性在水化熱分析控制中定義。 圖4 定義材料時間依存特性 圖5 時間依存性材料連接 4.建立實體模型1. 主菜單選擇 節(jié)點/單元>節(jié)點>建立節(jié)點： 坐標1（0,0,0） 2（8.8,0,0） 3（8.8,6.4,0） 4（0,6.4,0）2. 主菜單選擇 節(jié)點/單元>單元>建立單元： 單元類型：板 4

5、節(jié)點 類型：厚板 材料：1:基礎(chǔ) 厚度：1 節(jié)點連接：1，2，3，43. 主菜單選擇 節(jié)點/單元>單元>擴展：選擇板單元 擴展類型：平面單元->實體單元 原目標：刪除 單元類型：實體單元 材料：1:基礎(chǔ) 生成形式：復(fù)制和移動 復(fù)制和移動：等間距 dx,dy,dz：0,0,4.2 復(fù)制次數(shù)：1注：此處無需定義真實板厚，只是用于擴展成實體單元。 圖6 生成節(jié)點和臨時板單元 圖7 生成實體模型單元細分及部分單元刪除：1. 主菜單選擇 節(jié)點/單元>單元>分割：選擇實體單元，可用全選菜單單元類型：實體單元 等間距 x：11；y：8；z：72. 主菜單選擇 節(jié)點/單元>

6、單元>刪除：選擇前視圖中單元 類型：選擇 包括自由節(jié)點 選擇右視圖中單元 類型：選擇 包括自由節(jié)點 圖8 單元細分及部分單元刪除單元進一步細分：主菜單選擇 節(jié)點/單元>單元>分割：選擇前視圖中實體單元單元類型：實體單元 等間距 x：2；y：1；z：1 選擇前視圖中實體單元單元類型：實體單元 等間距 x：1；y：2；z：1 選擇右視圖中實體單元 圖9 單元進一步細分單元類型：實體單元 等間距 x：1；y：1；z：2 選擇右視圖中實體單元注：模型幾何形狀、邊界、荷載均對稱，所以此處取1/4模型來模擬。圖10 生成最終實體模型修改地基材料：主菜單選擇 節(jié)點/單元>單元>

7、修改參數(shù)參數(shù)類型：材料號 形式：分配 定義 2:地基 選中圖中下部單元圖11 修改地基材料特性5.組的定義主菜單選擇 結(jié)構(gòu)>組>結(jié)構(gòu)： 名稱：基礎(chǔ) 添加 名稱：地基 添加在模型窗口中利用拖放功能分配各個組的單元 圖12 定義結(jié)構(gòu)組及分配單元主菜單選擇 結(jié)構(gòu)>組>邊界/荷載/鋼束>定義邊界組： 名稱：約束條件 添加 名稱：對稱條件 添加 名稱：固定溫度條件 添加 名稱：對流邊界 添加圖13 定義邊界組6.定義邊界條件模型切換到正視圖主菜單選擇 邊界>邊界>一般支承： 邊界組名稱：約束條件 添加 D-all 注：實體單元每個節(jié)點只有三個平動自由度。 圖14

8、 定義約束條件 主菜單選擇 邊界>邊界>一般支承：切換到正視圖，選擇右側(cè)單元邊界組名稱：對稱條件 添加 Dx 切換到右視圖邊界組名稱：對稱條件 添加 Dy 注：這里取1/4模型需輸入對稱邊界條件。 圖15 定義對稱條件7.定義施工階段主菜單選擇 荷載>水化熱>水化熱分析數(shù)據(jù)>定義水化熱分析施工階段：名稱：CS1 初始溫度：20oc 時間：10 20 30 45 60 80 100 130 170 250 350 500 700 1000 添加單元：地基 基礎(chǔ) 邊界：約束條件 對稱條件 固定溫度條件 對流邊界圖16 定義施工階段8.輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)主菜單選擇

9、分析>分析控制>水化熱：最終施工階段：最后施工階段 積分系數(shù)：0.5 初始溫度：20oc單元應(yīng)力輸出位置：高斯點 類型：徐變和收縮 徐變計算方法：有效系數(shù)phi1：0.73 t<3 phi1：1 t>5 使用等效材齡和溫度 自重系數(shù)：-1 圖17 輸入水化熱分析控制數(shù)據(jù)9.輸入環(huán)境溫度主菜單選擇 荷載>水化熱>水化熱分析數(shù)據(jù)>對流邊界>環(huán)境溫度函數(shù)：函數(shù)名稱：環(huán)境溫度 函數(shù)類型：常量 溫度：20oc 圖18 輸入環(huán)境溫度函數(shù)10.輸入對流函數(shù)主菜單選擇 荷載>水化熱>水化熱分析數(shù)據(jù)>對流邊界>對流系數(shù)函數(shù)：函數(shù)名稱：對流系

10、數(shù) 函數(shù)類型：常量 對流系數(shù)：12 kcal/m2*hr*C 圖19 輸入對流系數(shù)函數(shù)11.定義單元對流邊界主菜單選擇 荷載>水化熱>水化熱分析數(shù)據(jù)>對流邊界>單元對流邊界：切換到正視圖注意：此處選擇的節(jié)點是與空氣接觸的混凝土外表面的節(jié)點邊界組名稱：對流邊界 對流系數(shù)函數(shù)：對流系數(shù) 環(huán)境溫度函數(shù)：環(huán)境溫度 選擇：根據(jù)選擇的節(jié)點圖20 定義單元對流邊界12.定義固定溫度 主菜單選擇 荷載>水化熱>水化熱分析數(shù)據(jù)>固定溫度：邊界組名稱：固定溫度條件 溫度：20oc 圖21 定義固定溫度 13.輸入熱源函數(shù)及分配熱源 1. 主菜單選擇 荷載>水化熱&g

11、t;水化熱分析數(shù)據(jù)>分配熱源>熱源函數(shù)：函數(shù)名稱：熱源函數(shù) 函數(shù)類型：設(shè)計標準 最大絕熱溫升：41 導溫系數(shù)：0.7592. 主菜單選擇 荷載>水化熱>水化熱分析數(shù)據(jù)>分配熱源>分配熱源：熱源：熱源函數(shù) 圖22 定義熱源函數(shù) 圖23 分配熱源14.輸入管冷數(shù)據(jù) 這里假設(shè)把冷卻管設(shè)置在距基礎(chǔ)底部0.9m高的位置。為了輸入數(shù)據(jù)的方便，將相應(yīng)位置的節(jié)點選擇后激活。主菜單選擇 荷載>水化熱>水化熱分析數(shù)據(jù)>管冷：名稱：管冷 比熱：1 kcal*g/KN*C 容重：1000 KN/m3 流入溫度：15C流量：1.2 m3/hr 流入時間：開始 CS1 0 hr 結(jié)束 CS1 100 hr管徑：0.027 m 對流系數(shù)：319.55 kcal/m2*hr*C 選擇：管冷路徑（如圖25） 圖24 激活管冷節(jié)點 圖25 定義管冷15.運行分析主菜單選擇 分析>運行>運行分析16.查看結(jié)果主菜單選