高性能混凝土高温爆裂机理数值模拟

发布时间：2023-02-25 23:25

　　近些年随着社会经济的发展火灾发生的频率也在逐渐上升,目前,针对结构或构件在受火后的剩余承载力的研究成果颇多,但是对于火灾过程中混凝土发生爆裂的研究较少,尤其是发生爆裂的机理方面研究成果甚少。在火灾过程中爆裂造成的损失往往大于单纯的火灾,因此为了减轻火灾带来的人身及财产损失,研究火灾后混凝土爆裂的机理显得十分必要。本文利用有限元分析软件ABAQUS建立构件的实体模型,包括温度场分析模型和温度场蒸汽压耦合分析模型,查阅选取合适的材料本构关系,基于此进行有限元数值模拟。本文主要研究内容有:(1)应用ABAQUS建立构件实体有限元模型,总结近年来结构高温反应成果,选取适合的高温材料本构关系来分析构件的火灾后的温度场。(2)选取ISO-834国际标准升温曲线,应用ABAQUS计算构件升温后的温度场分布情况以及不同深度裂缝的截面温度,为进一步蒸气压的施加提供基础。(3)选取合适的蒸汽压-温度变化曲线,在温度场的基础上使温度与蒸汽压耦合作用于构件,分别得出深度、长度各异的裂缝的K_I值;通过与材料在各个温度下的性能对比分别得出不同裂缝深度、不同裂缝长度下混凝土的爆裂情况。

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 建筑火灾的危害
        1.1.2 混凝土高温爆裂的原理
        1.1.3 混凝土高温爆裂的类型
        1.1.4 混凝土高温爆裂的原因
        1.1.5 混凝土高温爆裂的研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题主要研究内容
第2章 断裂力学的理论基础
    2.1 断裂力学的提出与发展历程
        2.1.1 断裂力学的提出
        2.1.2 断裂力学的发展
    2.2 断裂力学的基本模型
    2.3 线弹性断裂力学
        2.3.1 I型Griffith裂纹的渐进应力场
        2.3.2 应力强度因子的概念
    2.4 断裂的判据
        2.4.1 应力强度因子，K判据
        2.4.2 能量释放率，G判据
    2.5 本章小结
第3章 材料的本构
    3.1 引言
    3.2 混凝土的热工参数
        3.2.1 混凝土膨胀系数
        3.2.2 混凝土弹性模量
        3.2.3 混凝土的比热容
        3.2.4 混凝土的导热系数
    3.3 本章小结
第4章 框架柱在火灾下温度场分析
    4.1 引言
    4.2 升温曲线的选择
    4.3 火灾温度场有限元分析基本理论
        4.3.1 温度场热传导基本方程
        4.3.2 热传递
        4.3.3 热对流
        4.3.4 热辐射
    4.4 构件在火灾下截面温度场分析
        4.4.1 有限元简介
        4.4.2 ABAQUS有限元分析模型
        4.4.3 构件温度场分析
    4.5 本章小结
第5章 火灾下高温混凝土爆裂的机理
    5.1 引言
    5.2 孔隙压力的选取
    5.3 破坏准则的确定
    5.4 模型的确定
        5.4.1 裂缝大小的确定
        5.4.2 模型的选取
        5.4.3 网格的划分
    5.5 裂缝高温爆裂分析
        5.5.1 孔隙压力的转换
        5.5.2 D10裂缝高温爆裂
        5.5.3 D20裂缝高温爆裂
        5.5.4 D30裂缝高温爆裂
        5.5.5 D40裂缝高温爆裂
        5.5.6 D50裂缝高温爆裂
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3749388