基于有限元的建筑外墻質(zhì)量定量評價研究.pdf

1、目前,對于基于紅外技術(shù)的建筑外墻質(zhì)量評價,通常包括定性評價和定量評價兩種評價思路。對建筑外墻質(zhì)量定量評價研究是基于圖像處理的和基于數(shù)值模型計算的。與基于圖像處理的方法相比,使用數(shù)值模型模擬墻體傳熱過程的方法更科學(xué)、精確,并且為探索其中規(guī)律提供了便利。本文以紅外熱像法檢測為依托,主要研究了在恒定熱流條件下,存在不同深度和厚度的保溫缺陷的建筑外墻外表面溫度分布情況。將實體實驗和有限元模擬實驗相結(jié)合,在驗證了有限元模型分析的可行性的同時,還為

2、簡化現(xiàn)場檢測模型提供了依據(jù)。在后續(xù)研究中,使用三維有限元模型定量分析了保溫缺陷對表面溫度的影響,并得到了提取缺陷邊界和熱影響區(qū)域的簡化算法。結(jié)合實際檢測的條件,初步研究了應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到求解缺陷定量反問題的計算方法。最后,對建筑外墻質(zhì)量定量評價管理進行了研究,提出了新的質(zhì)量評價流程,可應(yīng)用于指導(dǎo)實踐。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　(1)驗證了使用有限元模型模擬墻體保溫缺陷具有可行性。利用有限元計算模型模擬建筑外墻外保

3、溫缺陷,模擬實際墻體在恒定熱流條件下的熱傳導(dǎo)過程,得到墻體存在一定厚度、深度和面積的缺陷時的表面溫度?？紤]到實際檢測時,忽略風速和太陽照射角度的變化,只考察太陽輻射熱量對墻體外表面溫度造成影響。將太陽輻射轉(zhuǎn)化為溫度荷載施加在模型表面后,模擬計算結(jié)果更接近實體實驗的結(jié)果。
　　(2)分析了缺陷厚度和深度這兩個變量對外表面溫度的影響。利用修改后的墻體三維有限元模型,模擬在有太陽輻射的恒定熱流條件下,不同缺陷厚度和深度的墻體外表面溫度變

4、化。
　　(3)簡化并改進了缺陷目標檢測方法。傳統(tǒng)思路是使用圖像處理方法,需要借助高級算法,計算不簡便。而熱影響區(qū)域的研究尚處于起步階段,缺少簡單有效的判定方法,影響實際檢測的準確性。本文考慮紅外熱像儀分辨率和檢測主體對溫度異常范圍的定義,引入臨界斜率這一概念,通過對墻體外表面中心線溫度曲線求一階導(dǎo)數(shù),得到了缺陷的熱影響區(qū)域邊界;求二階導(dǎo)數(shù),得到了缺陷邊界。
　　(4)改進了建筑外墻質(zhì)量評價流程,在定性分析的基礎(chǔ)上增加了定量