ansys水化熱模擬代碼的案例
COMSOL多邊形骨料堆積混凝土水化熱傳熱模擬
混凝土水化熱溫降研究對保障結構安全與耐久性至關重要，溫升后溫差易引發溫度應力，導致裂縫。本案例介紹在COMSOL內建立多邊形骨料堆積混凝土細觀模型，并對水化熱產生后的傳熱及溫度變化進行仿真模擬。
骨料堆積混凝土細觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內置動力學算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。
混凝土骨料密堆積模型在AutoCAD內建模完成后，將模型另存為dxf格式文件。
在COMSOL內選擇固體傳熱模塊，添加瞬態研究，并導入骨料密堆積模型。
對混凝土細觀模型的水泥砂漿及骨料部分分別指定材料，并設置密度、導熱系數、恒壓熱容等與傳熱相關的材料參數。
在固體傳熱中設置初始值，由于水化熱由水泥漿體產生，因此初始溫度設置中水泥砂漿基體溫度高于骨料溫度。將試件的左右及下邊界設置為熱絕緣，上部邊界設置環境溫度并設置熱通量，用于模擬大體積混凝土工況。對模型劃分物理場控制的網格，單元大小極細化。
計算查看傳熱仿真結果。2min內溫度變化情況。
20min內溫度變化情況。
展開 Abaqus子程序HETVAL模擬混凝土水化熱溫度場
FLUX(1)表示產生的熱流量，r，也就是單位時間單位體積的產熱量，單位為J/T/L^3，即為焦耳/(秒*立方米)。
圖4 FLUX(1)表示產生的熱流量
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子程序需要更新的變量
STATEV(*)：用戶自定義的結果依賴的狀態變量數組。僅在熱傳遞分析中，STATEV在增量步開始時會傳入子程序，并且在增量步結束時傳遞回來，即更新狀態變量。
圖5 依賴于結果的STATEV狀態變量
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水化放熱公式及實現程序
下面通過一個例子來探索下HETVAL子程序模擬混凝土水化熱形成的溫度場。
水化放熱曲線很復雜，工程中一般采用簡化的經驗擬合表達式，比如混凝土水化放熱的公式我們這里采用復合指數式，如式1所示，因為很多文獻指出用該水化放熱曲線模擬的溫度場與實測的溫度場模擬較好。Q0為混凝土水化放熱的最大值，取為364000J/kg（一般試驗或文獻里給的都是kJ/kg這種單位，但Abaqus里的標準單位為J，這里要統一單位），而b、c這兩個參數取值可在文獻中查到，不同水泥類型的參數取值不一樣，對于52.5普通硅酸鹽水泥，這里b取為0.36，c為0.74。注意到式1中的t的單位為天。
式1：
然后對式1求導，可得到單位立方米混凝土單位時間的水化放熱率，qv (J/m^3/hr)，見式2。這里將上式中的時間單位改為了hr，因為一般混凝土溫度場監測以小時為單位進行記錄。這里的qv就是HETVAL中的FLUX(1)。
展開 基于ANSYS的大體積混凝土水化熱分析
相對于ABAQUS來說，利用ANSYS進行水化熱分析并不需要進行二次開發來實現，相對而言比較簡單且使用性強；而在ABAQUS中，則需通過編譯Fortran子程序來實現水泥水化熱的熱生成率函數，且ABAQUS子程序關聯驗證也相對麻煩些。
