MIDASGEN大体积混凝土水化热分析.docx
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MIDASGEN大体积混凝土水化热分析
MIDAS-GEN大体积混凝土水化热分析
例题9
大体积混凝土水化热
分析
MIDAS/Gen1
例题大体积混凝土水化热分析
例题9.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
2
例题大体积混凝土水化热分析
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：
?
?
?
地基：
17.6x12.8x2.4m板式基础：
11.2x8.0x1.8m水泥种类：
低热硅酸盐水泥（TypeIV）
板式基础
地基
图1.分析模型
模型
3
例题大体积混凝土水化热分析
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
注：
也可以通
过程序右下角
随时更改单位
。
4
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
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：
例题大体积混凝土水化热分析
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a4.5b0.952.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
5
例题大体积混凝土水化热分析
图4.定义材料时间依存特性
注：
材料的收缩徐
变特性在水化
热分析控制中
定义。
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）
2.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：
1234
6
注：
此处无需定义真实板厚，只是用于扩展成实体单元。
例题大体积混凝土水化热分析
3.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
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
7
例题大体积混凝土水化热分析8选择Leftview中单元类型：
选择包括自由节点
Frontview
Leftview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
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。
例题大体积混凝土水化热分析
Frontview
Leftview
单元类型：
实体单元等间距x1y1z2选择Leftview中实体单元
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
9
例题大体积混凝土水化热分析10
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
例题大体积混凝土水化热分析
6.定义边界条件
1.2.3.
主菜单选择窗口>新窗口主菜单选择窗口>水平排序
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-all
注：
实体单元每个节点只有三个平动自由度。
Frontview
Leftview
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
11
例题大体积混凝土水化热分析
注：
这里取1/4模型
需输入对称边
界条件。
FrontviewLeftview
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：
20c
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：
-1o
图14.输入水化热分析控制数据
8.输入环境温度12
例题大体积混凝土水化热分析
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：
20c
o
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/m*hr*[C]
2
图16.输入对流系数函数
13
例题大体积混凝土水化热分析1410.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
例题大体积混凝土水化热分析
Frontview
Leftview
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
15
例题大体积混凝土水化热分析16
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
例题大体积混凝土水化热分析
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：
20c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
o
图23.定义施工阶段
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例题大体积混凝土水化热分析1815.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
例题大体积混凝土水化热分析
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
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