MIDASGEN大体积混凝土水化热分析.docx

1、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 1

2、3. 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：17.6 x 12.8 x 2.4 m 板式基础：11.2 x 8.0 x 1.8 m 水泥种类：低热硅酸盐水泥（Type IV） 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

3、 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：18 5. 主菜单选择 工具>单位体系： 长度

4、m， 力 kgf，热度 kcal 6. 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：3e4 KN/m2 混凝土抗压强度系数a 4.5 b 0.95 2. 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：

5、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（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 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：1 2 3 4 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

6、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 dx dy dz：0 0 4.2 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 x 11 y 8 z 7 2. 主菜单选择 模型>单元>删除： 选择Front view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Left view中单元

7、 类型：选择 包括自由节点 Front view Left view 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Front view中实体单元 单元类型：实体单元 等间距 x 2 y 1 z 1 选择Front view中实体单元 单元类型：实体单元 等间距 x 1 y 2 z 1 选择Left view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 Front view Left view 单元类型：实体单元 等间距 x 1 y 1 z 2 选择Left view中实体单元 图

8、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

9、. 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。 Front view Left view 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Front view中单元 边界组名称：对称条件 添加 Dy 选择Left view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。 Front view Left view 图13. 定义对称条

10、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 phi1：0.73 t<3 phi1：1 t>5 使用等效材龄和温度 自重系数：-1 o 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&g

11、t;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/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 14 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 例题 大体积混凝土水

12、化热分析 Front view Left view 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：759 2. 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

13、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：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：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 o 图23. 定义施工阶段 17 例题 大体积混凝土水化热分析 18 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 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 19