混凝土水化熱溫度場
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-09-02
混凝土水化熱溫度場的視頻教程
ABAQUS模擬混凝土水化熱溫度場、熱應(yīng)力裂縫擴(kuò)展（XFEM）
緊跟ABAQUS模擬混凝土水化熱溫度場、熱應(yīng)力裂縫擴(kuò)展（XFEM）課程，第二季ABAQUS子程序模擬早齡期混凝土溫度應(yīng)力課程，點(diǎn)擊下面超鏈接（藍(lán)色文字）可看到該課程： ABAQUS子程序綜合模擬早齡期混凝土溫度應(yīng)力教程 本課程涉及的ABAQUS子程序的內(nèi)容屬于一般難度，而關(guān)于ABAQUS子程序的中上難度及其他課程可參考本人其他課程，點(diǎn)擊下面超鏈接（藍(lán)色文字）可看到該課程： ABAQUS UEL
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ABAQUS子程序綜合模擬早齡期混凝土溫度應(yīng)力教程
混凝土早齡期溫度場、熱應(yīng)力場中自定義場變量FV、結(jié)果狀態(tài)變量SDV后處理等值線云圖、曲線作圖，比如考慮不考慮溫度影響的溫度時程曲線、水化放熱速率、水化放熱量曲線、彈性模量增長曲線等。
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ABAQUS UEL自定義單元子程序手把手實(shí)例研究（Fortran語言）
本課程涉及的ABAQUS UEL/UMAT子程序的內(nèi)容屬于一般難度，而關(guān)于ABAQUS UEL/UMAT子程序的中上難度及其他課程可參考本人其他課程，點(diǎn)擊下面超鏈接（藍(lán)色文字）可看到該課程： ABAQUS UEL/UMAT子程序綜合實(shí)例訓(xùn)練營 ABAQUS模擬混凝土水化熱溫度場、熱應(yīng)力裂縫擴(kuò)展（XFEM） 課程章節(jié)會持續(xù)更新到40章，to be continued
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混凝土水化熱溫度場的實(shí)例教程
圖6 Heat Generation設(shè)置
06
水化熱溫度場計(jì)算結(jié)果
圖7為混凝土水化熱溫度場在11.6小時的溫度等值線圖，這里的NT11表示節(jié)點(diǎn)溫度（節(jié)點(diǎn)溫度也就一個自由度）。可以看出，等值線圖幾乎一樣均勻，這是由于整個混凝土塊與外界保持絕熱狀態(tài)，每個混凝土單元都在放熱，也就是每個混凝土單元之間不存在溫度梯度（圖8熱流量密度HFL等值線圖也可證明，可看出熱流量密度HFL很小）。而圖9表示了混凝土水化熱溫度場計(jì)算結(jié)果隨時間的變化曲線，可以看出來混凝土一直在升溫，也就沒有熱傳導(dǎo)，相當(dāng)于均勻升溫。圖10的動畫用等值線圖的方式表示了混凝土水化熱溫度場隨著時間的變化，但實(shí)際上在每個時刻的溫度場等值線圖是一致的。
圖7 NT11溫度等值線圖
圖8 HFL熱流量密度等值線圖
圖9 模型任一單元的溫升時程圖
圖10 模型溫度場的時變動畫
07
水化放熱速率及累計(jì)放熱量計(jì)算結(jié)果
圖11可發(fā)現(xiàn)SDV1（混凝土水化放熱速率，F(xiàn)LUX(1)）的等值線圖，發(fā)現(xiàn)等值線都是一致均勻的，這是因?yàn)槊總€混凝土單元都在采用同樣的水化放熱速率曲線，水化放熱速率都是一致的。另外，利用XYData和XYPlots，選擇圖12所示的某一混凝土單元，觀察SDV1隨時間的變化規(guī)律。圖13中也繪制了混凝土水化放速率隨著時間的變化曲線。同時圖14也繪制了混凝土累計(jì)水化放熱量隨著時間的變化曲線。因此，子程序在計(jì)算過程中的正確性得以保證。可以看出，水化放熱速率由0突然增大到最大值，然后逐漸減少，在24小時后放熱速率變得較小且趨于恒定，但仍舊在放熱（之前已經(jīng)釋放掉大部分的熱量）。
展開 混凝土是一種由水泥漿體、粗細(xì)骨料組成的復(fù)合材料，其中水泥漿與骨料之間的界面過渡區(qū)被認(rèn)為是影響混凝土整體性能的關(guān)鍵。建立砂漿、骨料、界面過渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對于深入理解水化熱溫度變化對混凝土材料的影響及其溫度應(yīng)力導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力損傷至關(guān)重要。
本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過球體粗骨料顆粒的堆積算法，建立包含骨料、ITZ、水泥砂漿在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀三維模型，并進(jìn)行混凝土內(nèi)水化熱溫度變化的分析。
圓柱容器內(nèi)的球體骨料堆積模型采用CAD球體密堆積_圓柱體試件3D V1.1版本插件建模生成，模型中的骨料通過球體重力堆積及二次振搗密實(shí)模擬，建立更加符合實(shí)際骨料分布狀態(tài)的混凝土細(xì)觀模型。
在AutoCAD內(nèi)將骨料、ITZ、砂漿三部分分別導(dǎo)出為iges格式文件后導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)形成裝配建立混凝土細(xì)觀模型。
添加固體傳熱物理場并對混凝土細(xì)觀中的三組分分別設(shè)置材料屬性，完成網(wǎng)格劃分。
根據(jù)實(shí)際工況設(shè)置合理的初始條件及邊界后，添加瞬態(tài)研究并完成混凝土細(xì)觀模型的水化熱溫度變化仿真分析。
展開 ①澆筑混凝土時，水泥在水化過程中產(chǎn)生大量熱量會使混凝土的溫度升高。雖然隨時間的推移混凝土的溫度會慢慢冷卻，但結(jié)構(gòu)各個位置的溫度下降速度不均勻，結(jié)構(gòu)不同位置將發(fā)生相對溫差，此溫差會使混凝土發(fā)生溫度應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。
②混凝土水化熱引起的應(yīng)力可以分為內(nèi)部約束應(yīng)力和外部約束應(yīng)力兩大類。
混凝土內(nèi)部不同溫度分布引起的不同體積變化而導(dǎo)致的應(yīng)力稱為內(nèi)部約束應(yīng)力，如混凝土澆筑初期因內(nèi)部溫度升高將發(fā)生膨脹，但混凝土表面的溫度下降較快，相對應(yīng)變較小，從而使混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力 ，此類拉應(yīng)力裂縫主要發(fā)生在尺寸較大的結(jié)構(gòu)。
混凝土在冷卻時會發(fā)生收縮，但會受到與其接觸的原有的混凝土或地基的約束而產(chǎn)生拉力，這種受外部邊界約束而產(chǎn)生的應(yīng)力為外部約束應(yīng)力。
③水化熱分析主要分為熱傳導(dǎo)分析和熱應(yīng)力分析。.
熱傳導(dǎo)分析主要計(jì)算水泥的水化過程中發(fā)熱、傳導(dǎo)、對流等引起的隨時間變化的節(jié)點(diǎn)溫度。
將得到的節(jié)點(diǎn)溫度作為荷載加載后，計(jì)算隨時間變化的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力分析。
④大體積混凝土的溫度裂縫可以利用溫度裂縫指數(shù)(Crack Ratio, Icr) 來驗(yàn)算。溫度裂縫指數(shù)要滿足結(jié)構(gòu)的重要性、功能、環(huán)境條件等因素的要求。溫度裂縫指數(shù)受水泥的類型、澆筑溫度、養(yǎng)生方法等多因素的影響，所以需要對多種條件進(jìn)行反復(fù)分析以找出最佳的澆筑方法。
展開 何謂大體積混凝土，英文是concrete in mass，我國《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》GB50496-2018里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。----引自百度百科。
通俗來說，對于澆筑尺寸邊長大于1m的混凝土構(gòu)筑物，都可以當(dāng)做大體積混凝土。在實(shí)際工程中，大體積混凝土廣泛應(yīng)用于船塢、船閘、橋墩、閘底板、大壩等工程。如下述圖片所示
大型水利樞紐--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
橋墩--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
船閘模型示例--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
澆筑中的基礎(chǔ)--圖片源于網(wǎng)絡(luò)。
大體積混凝土由于體積厚大，導(dǎo)熱系數(shù)較低，容易生產(chǎn)溫度裂縫。但由于水泥水化過程中，系統(tǒng)的溫度、生熱率、熱流率、熱邊界條件等參數(shù)隨時間都有明顯變化。下面說下ANSYS中如何進(jìn)行水化熱分析。
利用ANSYS進(jìn)行水化熱分析時，一般分兩步走：第1步，采用溫度場單元進(jìn)行水化熱溫度場分析；第2步，將前面所得到的的溫度場分析結(jié)果轉(zhuǎn)為應(yīng)力場，施以相應(yīng)的邊界條件，然后進(jìn)行應(yīng)力場分析。
利用 ANSYS進(jìn)行溫度場分析時，對于三維實(shí)體單元，通常采用SOLID70 ，通過查看幫助文檔或者教程，可知該單元有8 個節(jié)點(diǎn)，且每個節(jié)點(diǎn)上只有一個溫度自由度，具有三個方向的熱傳導(dǎo)能力，并能實(shí)現(xiàn)勻速熱流的傳遞。該單元可以用于三維靜態(tài)或瞬態(tài)的熱分析，同時此單元也可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
solid70單元
用ANSYS計(jì)算大體積混凝土溫度場的目的是以此為基礎(chǔ)來計(jì)算溫度應(yīng)力。因此計(jì)算大體積混凝土三維溫度場時可選取三維實(shí)體熱單元SOLID70，該單元可以在前處理器通過“ETCHG,TTS”命令進(jìn)行單元轉(zhuǎn)換，原來的熱單元SOLID70 將自動轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)單元SOLID45，以方便接下來的溫度應(yīng)力計(jì)算。
展開 混凝土水化熱溫降研究對保障結(jié)構(gòu)安全與耐久性至關(guān)重要，溫升后溫差易引發(fā)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀模型，并對水化熱產(chǎn)生后的傳熱及溫度變化進(jìn)行仿真模擬。
骨料堆積混凝土細(xì)觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內(nèi)置動力學(xué)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(nèi)建模完成后，將模型另存為dxf格式文件。
在COMSOL內(nèi)選擇固體傳熱模塊，添加瞬態(tài)研究，并導(dǎo)入骨料密堆積模型。
對混凝土細(xì)觀模型的水泥砂漿及骨料部分分別指定材料，并設(shè)置密度、導(dǎo)熱系數(shù)、恒壓熱容等與傳熱相關(guān)的材料參數(shù)。
在固體傳熱中設(shè)置初始值，由于水化熱由水泥漿體產(chǎn)生，因此初始溫度設(shè)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(shè)置為熱絕緣，上部邊界設(shè)置環(huán)境溫度并設(shè)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(wǎng)格，單元大小極細(xì)化。
計(jì)算查看傳熱仿真結(jié)果。2min內(nèi)溫度變化情況。
20min內(nèi)溫度變化情況。
展開 
混凝土水化熱溫度場的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
混凝土水化熱溫度場的最新內(nèi)容
<p>論文信息</p><p><strong>標(biāo)題：</strong>“A novel methodology for determining the FRP-to-steel/concrete bond-slip relationship from load-displacement curves under thermal effects A novel methodology for determining
混凝土是一種由水泥漿體、粗細(xì)骨料組成的復(fù)合材料，其中水泥漿與骨料之間的界面過渡區(qū)被認(rèn)為是影響混凝土整體性能的關(guān)鍵。建立砂漿、骨料、界面過渡區(qū)（ITZ, Interface Transition Zone）的混凝土細(xì)觀模型對于深入理解水化熱溫度變化對混凝土材料的影響及其溫度應(yīng)力導(dǎo)致的內(nèi)應(yīng)力損傷至關(guān)重要。
本案例介紹在COMSOL內(nèi)通過球體粗骨料顆粒的堆積算法
關(guān)鍵詞： Abaqus；混凝土箱梁；溫度梯度曲線；熱力耦合
橋梁結(jié)構(gòu)長期暴露在自然環(huán)境中，在我國幅員遼闊、復(fù)雜多變的地形及氣候環(huán)境下容易產(chǎn)生各種不利于結(jié)構(gòu)安全性及耐久性的問題。箱梁之于其他常見橋梁截面，具有更加復(fù)雜的溫度變化模式。相較于全部暴露在大氣環(huán)境中的I型和T型梁，箱梁的內(nèi)外表面具有明顯不同的日照溫度場，兩者相互耦合，共同作用；相較于Π型梁，日照作用下箱梁內(nèi)部空腔的初始溫度場以及底板的約束條件會影響兩側(cè)腹板的溫度應(yīng)力分布
混凝土水化熱溫降研究對保障結(jié)構(gòu)安全與耐久性至關(guān)重要，溫升后溫差易引發(fā)溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立多邊形骨料堆積混凝土細(xì)觀模型，并對水化熱產(chǎn)生后的傳熱及溫度變化進(jìn)行仿真模擬。
骨料堆積混凝土細(xì)觀模型采用CAD多邊形密堆積2D插件建立，插件內(nèi)置動力學(xué)算法，可模擬多邊形骨料顆粒在重力作用下的堆積模型。
abaqus切削仿真（切屑調(diào)試不求人）
https://www.yqgqt.org.cn/video/c15950
六折
ABAQUS Python二次開發(fā)工程實(shí)例教程
https://www.yqgqt.org.cn/video/c16214
六折
ABAQUS模擬混凝土水化熱溫度場
混凝土細(xì)觀模型
構(gòu)建骨料、砂漿、界面過渡區(qū)三種組分的混凝土細(xì)觀模型，模型構(gòu)建采用CAD隨機(jī)多邊形顆粒插件進(jìn)行參數(shù)化建模生成，操作詳細(xì)步驟可參考：【COMSOL隨機(jī)多邊形骨料及界面過渡區(qū)ITZ建模】
插件中粗骨料采用多邊形模型，骨料的位置以隨機(jī)投放的算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，骨料多邊形形狀及邊數(shù)可通過參數(shù)進(jìn)行定義；界面過渡區(qū)（ITZ）采用單獨(dú)的部件，分布于粗骨料與砂漿之間，以此來獲得表征混凝土細(xì)觀特征的隨機(jī)骨料模型
基于COMSOL的PDE模塊建立多場耦合下（濕度，溫度和荷載）混凝土的碳化模型。
需要的聯(lián)系我。
緒論
斷裂是混凝土材料破壞的主要模式。可靠、高效的混凝土斷裂模型在橋梁、隧道、大壩等土木工程結(jié)構(gòu)的安全評估中發(fā)揮著重要作用。對混凝土斷裂的研究,尤其對其裂紋萌生和擴(kuò)展的研究,引起了國內(nèi)外學(xué)者越來越多的關(guān)注。混凝土斷裂的數(shù)值模擬與斷裂理論、物理試驗(yàn)相互印證與補(bǔ)充,并隨著科技發(fā)展不斷地提高著混凝土斷裂問題模擬的準(zhǔn)確性。近年發(fā)展起來的斷裂相場法,通過場變量的自動演化獲取裂紋路徑,可方便地模擬出裂紋的動態(tài)擴(kuò)展過程
何謂大體積混凝土，英文是concrete in mass，我國《大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》GB50496-2018里規(guī)定：混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)體最小幾何尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計(jì)會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土，稱之為大體積混凝土。----引自百度百科。
通俗來說，對于澆筑尺寸邊長大于1m的混凝土構(gòu)筑物，都可以當(dāng)做大體積混凝土。在實(shí)際工程中，大體積混凝土廣泛應(yīng)用于船塢
