鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)反應(yīng)數(shù)值模擬及軟件開發(fā).pdf

1、該文主要工作包括兩大部分.第一部分是建立鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)反應(yīng)非線性分析有限元模型;第二部分是開發(fā)模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)火災(zāi)反應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件.具體研究內(nèi)容如下:(1)推導(dǎo)了火災(zāi)中鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)溫度場隨時(shí)間變化的計(jì)算公式,建立了熱反應(yīng)分析模型,合理簡化了溫度場的火邊界條件.開發(fā)了溫度分析單元,考慮了混凝土和鋼筋的熱工性能隨溫度的變化.對影響溫度場的參數(shù)進(jìn)行了研究,得到了一些新的結(jié)論.(2)根據(jù)Ottosen提出的建立常溫下混凝土本構(gòu)模型的思

2、想,建立了混凝土在高溫、雙軸應(yīng)力狀態(tài)下的正交異性非線性彈性本構(gòu)模型,考慮了混凝土的開裂、壓碎等的影響.開發(fā)了分層的平面應(yīng)力單元及桿單元,用于模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的混凝土及鋼筋.(3)發(fā)展了過鎮(zhèn)海提出的混凝土在常溫下的三維本構(gòu)模型,建立了混凝土在高溫、三軸應(yīng)力狀態(tài)下的正交異性非線性彈性本構(gòu)模型,對鋼筋混凝土構(gòu)件在火災(zāi)中反應(yīng)的三維非線性有限元分析方法進(jìn)行了探索.(4)系統(tǒng)研究了有限元數(shù)據(jù)場的可視化技術(shù),提出了一種畫有限元數(shù)據(jù)場彩色云圖的新方

3、法—掃描母元法.這種方法的特點(diǎn)是簡單易懂,結(jié)果準(zhǔn)確,計(jì)算量小,易于實(shí)現(xiàn).(5)開發(fā)了非線性有限元分析軟件STRUFIRE,用于計(jì)算火災(zāi)過程中各時(shí)刻構(gòu)件內(nèi)的溫度以及結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力等.友好的用戶界面以及圖形化的前后處理器使STRUFIRE易于使用.用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對STRUFIRE的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明STRUFIRE具有較高的精度.對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的反應(yīng)進(jìn)行數(shù)值模擬及軟件開發(fā),涉及到很多學(xué)科,包括燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、工程力學(xué)、材料