低温季节大坝混凝土冷却水管周围应力应变监测现场试验

大坝混凝土力学性质受诸多因素影响,变化规律复杂,最新研究表明:不同的温度条件对混凝土的变形规律有着明显的影响.对此,在西南某混凝土特高拱坝冬季混凝土浇筑现场,结合冷却水管周围不同位置处单支应变计测值和每支应变计附近同样温度条件下设置的专用无应力计监测的该温度条件下自由体积变形,通过建立大坝无应力计统计模型分析无应力计测值得出混凝土热膨胀系数,并分离出自生体积变形,采用考虑混凝土徐变特性的计算程序,将应变计测值转化为实际应力以分析冷却水管周围不同部位混凝土应力分布.试验结果表明:由于该大坝采取"小温差、早冷却、缓慢冷却"的通水冷却方式,在现有的通水冷却方案下,冷却水管周围混凝土应力不大;该试验能给现场混凝土冷却通水方案以及防裂施工提供指导,为关键部位混凝土温度应力仿真反馈分析提供实测资料.     

基于递归算法的混凝土干燥徐变数值分析

对混凝土的干燥徐变机制进行分析,认为干燥徐变主要由2个原因造成:微裂缝的闭合和应力导致的附加收缩。在毛细孔压力理论和微裂缝理论的基础上,推导了常应力状态下的干燥徐变理论模型,通过递归算法,将该理论公式与有限元计算程序相结合,推导得可计算复杂受力状态下的混凝土徐变而无需记录应力历史的有限元模型。通过与试验结果和Bazant模型的计算结果对比,该模型计算结果的准确性得到验证     

烧结机烧结冷却阻力的计算

为合理设计钢铁企业冷却烧结机的风压,对风压基本参数——烧结机烧结冷却阻力进行了理论推导,建立了阻力计算的数学模型,并基于C++Builder开发了相应于模型的计算程序.通过实例对程序和算法进行了验证.结果表明,计算结果与实际相符,说明模型正确.该计算程序简单明了,可广泛应用于冶金行业进行烧结机烧结冷却阻力的计算.     

区间参数鼓式制动器简化模型的瞬态温度场数值分析

依据传热学理论和鼓式制动器的结构特点,建立了制动鼓瞬态温度场数值模拟的有限元计算模型。考虑鼓式制动器导热中物理参数和边界条件的有界不确定性,将其参数和边界条件均视为区间变量。在有限元离散和时间差分方法基础上,将区间有限元分析同摄动方法相结合,导出了有界不确定性参数瞬态温度场响应上下界的摄动计算公式,获得了鼓式制动器结构的瞬态温度场响应的范围。计算结果说明了所提出方法的可行性和有效性。     

基于D-S证据理论的信息安全风险评估

采用Dempster-Shafer(D-S)证据理论处理信息安全风险评估中的不确定性问题,提出了基于D-S证据理论的风险评估模型。用改进的Dempster合成法则即对基本可信度分配使用"折扣率"的方法,对信息系统中存在的各种风险因素进行合成,处理风险因素中的不确定性,并通过仿真证明了该算法的正确性。最后,通过与模糊综合评判法进行比较验证了证据理论具有更高的准确性。     

基于热流管单元的大体积混凝土一期冷却效果精细模拟

结合大岗山拱坝工程实例,基于ANSYS平台建立混凝土浇筑块及冷却水管精细仿真计算模型.通过数值仿真计算,分析冷却水管周围混凝土温度场及应力场随时间的变化规律,混凝土特征点的温度及应力与其距离冷却水管的距离之间的关系,以及水管周围混凝土温度梯度、应力梯度随时间的变化关系.在不同冷却水温度情况下对通水冷却过程进行数值仿真模拟,对比分析不同条件下仿真计算结果,确定一期冷却水温的合理范围;同时对开始通水时间进行仿真模拟计算,分析开始通水时间对混凝土温度及应力的影响.最后,综合分析各仿真计算结果,为工程实践中如何防止冷却水管周围混凝土温度裂缝的产生,提出几条合理的控制措施.     

大体积混凝土水管冷却的研究

水管冷却是大体积混凝土的重要冷却方法。随着这种冷却方式的广泛采用,其冷却计算问题相继得到了解析解答,并做出了一些图表,本文用有限元法研究这个问题,分别对一、二期冷却问题进行了分析,提出了相应的计算公式,编制了通用电并程序,并对各种因素的影响进行了系统的分析。     

半刚性连接钢框架计算程序的编制

推导了半刚性连接单元的刚度矩阵，提出半刚性连接单元受任意分布力作用时的节点荷载的一种等效方法，依节点连接弯矩-转角曲线的特性给出了合适的离散公式，再根据离散控制系统理论编制了能考虑节点连接非线性的半刚性连接钢框架计算程序；最后，分别运用编制的计算程序和有限元软件ANSYS对典型题例进行计算分析，通过比较计算结果得出了半刚性节点连接对钢框架力学行为及变形性能的影响，进而验证了程序的准确性。     

钢管混凝土受压构件的弹塑性承载力分析

采用基于纤维模型的分段分块的杆系结构有限元方法，推导了钢管混凝土压弯构件的弹塑性刚度矩阵，提出了计算钢管混凝土压弯构件弹塑性稳定承载力的计算模型，编制了相应的计算程序．采用提出的方法和程序，计算了圆管截面的钢管混凝土轴向受压、偏心受压长柱的弹塑性极限承载力，理论分析结果与文献报道的试验和理论结果吻合良好．     

土坝应力和变形的非线性摄动随机有限元分析

结合土坝应力变形的可靠性分析 ,对二阶非线性摄动随机有限元理论、程序和土性参数随机场的离散技术进行研究 ,推导出邓肯—张模型的一阶和二阶弹性偏导矩阵 ,提出非线性摄动随机有限元的计算方法和研制出相应的程序 ,并对某实际土坝进行了计算 ,计算结果与实测资料较为符合     

水管冷却等效热传导方程中混凝土初温的研究

针对进行水管冷却的混凝土浇筑仓温度场仿真计算时,水管冷却等效热传导方程中的混凝土初温的计算存在不同的算法,采用水管冷却精细有限元法和水管冷却等效热传导法,对含冷却水管的混凝土棱柱体进行温度场对比分析,研究了水管冷却等效热传导法中混凝土初始温度的计算方法.分析认为水管冷却等效热传导方程中的混凝土初温应是含冷却水管的混凝土棱柱体在通水开始时刻的混凝土平均温度,该平均温度可由混凝土棱柱体单元高斯点温度与高斯点所占体积的乘积除于混凝土棱柱体单元体积获得.     

具有区间参数的瞬态温度场数值分析

针对不确定结构的瞬态热传导问题,提出一种将结构的各个物理参数和温度的初、边值条件均视为区间变量,并利用区间分析进行处理的方法。对具有区间参数的热传导抛物型方程的求解,在空间域上利用有限单元离散,在时间域上利用差分离散,将区间分析和常规的有限元法相结合,建立了基于单元的区间有限元方法。利用矩阵摄动公式求解结构的区间有限元方程,获得了结构瞬态温度场响应的范围。通过一瞬态热传导问题的算例表明该方法的可行性和有效性。     

等效龄期法在混凝土早龄期温度裂缝控制中的应用

为了分析评估早龄期混凝土的温度应力及开裂风险,基于Arrhenius方程,采用等效龄期方法预测了温度和龄期对混凝土基本力学性能发展的影响规律,并推导了基于等效放热速率函数的混凝土温度场定解方程,结合有限元理论与增量法求解了混凝土温度应力并对混凝土早期温度开裂风险做了分析.研究表明,等效龄期方法不仅可以很好地预测混凝土基本力学性能（抗压强度、抗拉强度）在参考温度下随龄期的发展,结合有限元软件ANSYS,采用等效龄期方法也可以有效地预测并控制混凝土结构的早期温度开裂现象.     

预防连续箱梁施工裂缝的温度监测与有限元分析

研究混凝土浇筑初期内部温度应力不均匀分布特征和预防温度裂缝的有效措施,以西安至铜川高速公路渭河特大桥某0＃箱梁为研究对象,以MIDAS／FEA(multitier distributed applications services／finite element analysis)有限元分析软件为计算平台,采用有限单元法对施工期混凝土水化热温度场进行了数值模拟计算,分析了3种不同防裂工程措施的理论效果,并结合温度监测进行了工程措施的优化。结果表明:混凝土浇筑52h左右内部温升达到高峰,有无冷却水管的箱梁内部最高温度温差在10℃左右,在内外温差20℃左右时拆除模板时机较为恰当;箱梁腹板与横隔板交界处温度应力集中,设置冷却水管改善温度应力分布效果明显。与其他研究结果相比,采取温度监测与有限元计算全过程动态分析方法优化防裂工程措施效果较好。     

Cracking Propagation of Hardening Concrete Based on the Extended Finite Element Method

Self-deformation cracking is the cracking caused by thermal deformation, autogenous volume deformation or shrinkage deformation. In this paper, an extended finite element calculation method was deduced for concrete crack propagation under a constant hydration and hardening condition during the construction period, and a corresponding programming code was developed. The experimental investigation shows that initial crack propagation caused by self-deformation loads can be analyzed by this program. This improved algorithm was a preliminary application of the XFEM to the problem of the concrete self-deformation cracking during the hydration and hardening period. However, room for improvement exists for this algorithm in terms of matching calculation programs with mass concrete temperature fields containing cooling pipes and the influence of creep or damage on crack propagation.     

大体积混凝土温度场及温度应力的有限元分析

结合工程实例,采用ANSYS有限元软件对大体积混凝土浇筑及冷却过程中的温度场及温度应力进行了模拟,通过APDL语言编写程序控制了模拟过程．分析结果与工程计算及实际测试结果相近,验证了所建模型与选取参数的正确性,保证了运用ANSYS研究大体积混凝土水化热影响参数的可行性．分析发现：混凝土温度峰值与最大拉应力与浇筑温度呈正相关;采用低热量水泥时,可降低温度峰值、推迟峰值出现时间,并降低结构温度应力;环境温度变化时,温差成为关键因素,应根据实际情况制定季节性施工方案．     

高碾压混凝土坝快速施工过程中的温度控制措施

提出了高碾压混凝土坝施工期温度时空动态控制方法,该方法的核心在于通过调整水管冷却的5个要素(冷却开始时刻、通水时间、水温、流量和水流方向)来动态控制混凝土的温度,进而达到温控防裂的要求.基于ANSYS平台开发了大体积混凝土施工期温度场、应力场三维有限元仿真程序,将温度时空动态控制方法应用于官地高碾压混凝土重力坝的施工过程中,并做跟踪监测和反演计算.实践证明,该方法易于操作,且在官地大坝的施工过程中未出现危害性的裂缝,有效解决了其温控防裂问题,给类似工程提供了借鉴和参考.     

饱和多孔岩体中温度场渗流场应力场耦合分析

利用混合物理论,推导出裂隙岩体等效连续介质温度场、渗流场和应力场三场耦合的全耦合数学模型及其控制方程.采用全耦合求解法给出了控制方程的有限元表达式,编制了相应的二维有限元程序.给出的应用算例计算结果较好地反映了渗流、应力及温度场耦合作用下位移、孔隙水压力、温度的变化规律,表明了该计算模型与所开发的数值计算程序是合理和实用的.     

An interval finite element method for electromagnetic problems with spatially uncertain parameters

During the manufacturing process of dielectric materials used in electromagnetic engineering, the electromagnetic parameters are often spatially uncertain due to the processing technology, environmental temperature, personal operations, etc. Traditionally,the random field model can be used to measure the spatial uncertainties, but its construction requires a large number of samples.On the contrary, the interval field model only needs the upper and lower bounds of the spatially uncertain parameters, which requires much less samples and furthermore is easy to understand and use for engineers. Therefore, in this paper, the interval field model is introduced to describe the spatial uncertainties of dielectric materials, and then an interval finite element method(IFEM) is proposed to calculate the upper and lower bounds of electromagnetic responses. Firstly, the interval field of the dielectric material is represented by the interval K-L expansion and inserted into the scalar Helmholtz wave equations, and thus the interval equilibrium equations are constructed according to the node-based finite element method. Secondly, a perturbation interval finite element method is developed for calculating the upper and lower bounds of electromagnetic responses such as the electric strength and magnetic strength. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified by three numerical examples.     

大体积混凝土水管冷却关键参数的敏感性研究

分析了大体积混凝土三维水管冷却温度场的计算原理与方法,利用有限元软件对影响冷却效果的三个关键因素,即冷却水温、通水流量和水管管径进行了仿真计算及敏感性分析。结果表明:冷却水温参数对大体积混凝土影响的效果高于通水流量和水管管径;在通水200 h后,以25 ℃水温为基准,水温每降低1%,混凝土内部最高温度下降约0.066 ℃;以0.6 m³/h通水流量为基准,流量每增加1%,混凝土内部最高温度下降约0.026 ℃;以20 mm管径为基准,管径每增加1%,混凝土内部最高温度下降约0.049 ℃。