混凝土结构辐射温度场及其遮蔽效应研究

发布时间：2020-02-05 23:05

【摘要】：混凝土结构在太阳照射和周围环境等诸多因素的共同作用下,结构内部往往产生非线性的温度分布,据此引起的温度应力和温度位移,是处于自然条件下的混凝土结构物发生裂缝破损重要原因之一,温度效应问题愈来愈受到广泛的关注度。本文的研究目标是混凝土结构的日照温度场分布及其遮蔽效应,重点针对太阳辐射强度、周围环境的影响以及理论公式和实例的分析。文章首先根据太阳能物理学及天文学和热传学的基本知识,详细分析了混凝土结构物与周围自然环境之间进行能量传递的原理,根据傅里叶导热定律,推导出了三维状态情况下的瞬态和稳态的导热微分方程,归纳总结出适用于日照条件下进行温度场分析的三类边界条件。根据伽辽金加权余量法对混凝土结构的稳态温度场和瞬态温度场的有限元解法给出具体详细的推导过程。根据混凝土结构物日照温度场的边界条件,详细介绍了太阳辐射的基本原理及太阳辐射相关参数的具体求解过程;为了计算的简单方便,用简化半正弦波函数对太阳辐射进行了模拟,并进一步按照傅里叶三角级数进行展开,可较好的模拟太阳辐射的理论公式;具体分析太阳日照辐射过程当中主要参数的影响,通过这些参数的研究,可为混凝土结构合理规避太阳辐射所引起的不良温度应力提供有效依据。混凝土结构由于受周围环境和建筑物的遮挡作用影响,表面的太阳辐射存在着遮蔽效应。详细分析了水平面、垂直面的混凝土结构物在周围遮蔽物的影响下,混凝土表面受到的太阳辐射强度和太阳辐射通量的变化规律。具体推导出了上述两种工况下的太阳辐射强度的公式,并进行了相应的参数研究。论文最后以一块具体的混凝土板为算例,利用ANS YS软件建立其有限元模型,通过热瞬态功能模拟混凝土板各点在不同季节的日照温度时程曲线。自行编制的ANSYS程序可以有效模拟出混凝土结构的日照温度场分布,采用的计算模型和有限元模块是准确合理的,对实际工程具有一定的参考意义。
【图文】：

图 5. 1 混凝 土 板 的有 限 元 模型 5 .2 . 2 计算 结 果分 析 在 分 析 模 拟 的 过 程 当 中 ，， 为 了 有 效
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU375

【参考文献】

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本文编号：2576747