无单元法在求解平面稳态温度场中的应用

用无单元法来求解平面稳态温度场的第一类边值条件及混合边值条件问题 ,并编制相应的计算程序 ,通过算例与有限元方法的解答进行比较 ,结果表明 ,无单元法解决平面稳态温度场的精度是令人满意的 ,无单元法用于解决平面稳态温度场是合理可行的     

三面受火钢筋混凝土梁温度场非线性分析

根据三面受火钢筋混凝土梁离散体积单元的能量守恒原理，建立了有限差分平衡方程，在合理确定混凝土热工参数基础上，采用增大混凝土质量热容的方法，考虑混凝土中自由水与结合水的物理化学反应对混凝土温度场的影响。通过编制三面受火钢筋混凝土梁截面温度场非线性有限差分程序，并结合火灾情况下钢筋混凝土梁温度场的试验结果，合理地确定了混凝土质量热容放大系数和混凝土表面换热系数的计算式。结果表明：三面受火钢筋混凝土梁温度场的计算结果与试验结果符合较好，为进一步研究火灾情况下钢筋混凝土梁力学性能和耐火极限提供了条件。     

箱梁桥瞬时温度效应空间分析

根据热流平衡方程边界条件求解沿横桥向非线性分布的桥面瞬时温度,并使用三维实体模型分析某桥在施工期间的瞬时温度应力.用ANSYS中的Link8单元模拟预应力钢束时,先根据自编程序计算出各钢束单元的预应力值并输入模型中,研究结果表明太阳辐射热、气温和相对湿度是影响混凝土箱梁瞬时温度场的主要因素.     

国家体育场日照非均匀温度效应模拟

在太阳辐射作用下,由于构件间复杂的遮挡关系,大跨空间钢结构的温度场呈非均匀分布。本文基于空间解析几何关系,实现了构件遮挡情况的判断,并编制了钢板的辐射升温计算程序。以国家体育场钢结构为研究对象,对构件遮挡类型的判断参数进行了分析,采用ANSYS软件模拟了结构的稳态温度场,对比分析了结构均匀和日照非均匀温度效应。结果表明,结构日照温度效应呈现非对称和非线性的特点,下弦单元温致应力的变化幅度较上弦单元更大,对结构性能的影响与均匀温度效应相比更为显著。本文提出了一种实用的结构日照温度场模拟方法,可实现复杂体型大跨空间结构日照温度场及非均匀温度效应的模拟分析。     

冻土非稳态温度场有限元模拟分析

在冻土工程领域,国内外已经展开了广泛的基础性研究,取得了丰硕的成果.对冻土路基温度场问题,目前已有理论依据和计算方法,但大多只考虑了第一类边界条件.本文利用有限元软件,同时考虑了辐射、蒸发、换热等各种边界条件,对冻土路基非稳态温度场进行了计算分析,根据计算与实测结果的对比分析,从而有力地验证了本文采用有限元计算方法的可靠性,并且进一步根据计算与实测结果,对冻土路基非稳态温度场进行了计算分析.     

玻璃幕墙传热系数计算方法及工程应用

在研究玻璃幕墙热传递特点的基础上,基于一维稳态热传导理论,以中空玻璃为例建立了玻璃系统传热系数计算模型;基于二维稳态热传导理论和有限单元法,采用三节点三角形单元对二维温度场进行了离散,推导了单元热传导矩阵和温度载荷列阵,并推导了热对流、热流密度、辐射以及各种边界条件耦合作用下对单元热传导矩阵和温度载荷列阵的修正公式,建立了玻璃幕墙框及附加线传热系数计算模型。利用Visual C++和ObjectARX对AutoCAD进行了二次开发,研发了玻璃幕墙传热系数计算软件TJCW,并通过算例与LBNL系列软件计算结果进行比较,验证了所编软件的正确性和有效性。最后对某工程实例中玻璃幕墙传热系数进行了节能验算。研究结果表明：建立的传热系数计算模型能够正确的计算玻璃幕墙传热系数,基于该计算模型开发出的软件能够应用于实际工程的节能分析和计算中。     

桐柏电站混凝土基础水化热温度场有限元分析

基于考虑温度和化学反应物浓度对化学反应速率影响的混凝土水泥水化反应放热模型,编制二维混凝土水化热温度场有限元分析程序。该程序通过控制各单元对整体刚度矩阵及整体荷载矢量列阵的贡献模拟大体积混凝土分层浇注时温度场的变化。根据单元参与组集情况对计算机内存实行动态分配,不但提高计算效率又可避免常规做法导致的整体刚度矩阵病态。将该程序用于桐柏抽水蓄能电站大体积混凝土基础的施工期温度场分析。计算结果表明,该方法能较好地反应混凝土施工期温度场的变化,同现场实测数据吻合较好。     

桐柏电站混凝土基础水化热温度场有限元分析

 基于考虑温度和化学反应物浓度对化学反应速率影响的混凝土水泥水化反应放热模型，编制二维混凝土水化热温度场有限元分析程序。该程序通过控制各单元对整体刚度矩阵及整体荷载矢量列阵的贡献模拟大体积混凝土分层浇注时温度场的变化。根据单元参与组集情况对计算机内存实行动态分配，不但提高计算效率又可避免常规做法导致的整体刚度矩阵病态。将该程序用于桐柏抽水蓄能电站大体积混凝土基础的施工期温度场分析。计算结果表明，该方法能较好地反应混凝土施工期温度场的变化，同现场实测数据吻合较好。     

桩基施工对冻土地区桩基热影响分析

针对多年冻土地区灌注桩施工桩周温度场的热影响问题,研究水化热对桩基沿径向温度变化规律及影响半径问题。基于非稳态温度场控制方程,分别建立了桩和冻土的三维非稳态温度场控制方程,并考虑边界条件和冻融相变过程,最终建立了桩基非稳态温度场的有限元计算模型。运用该模型对实际工程中灌注桩基产生的水化热对桩周温度场的热影响问题进行分析,得出浇筑混凝土后,不同深度处随龄期增加沿径向桩基温度变化规律及水化热引起较大热扰动半径约为6倍桩径,水化热对桩周围土体有较大的影响而且时间长,应采取措施减小混凝土水化热,从而达到减小冻土区桩基热影响问题。     

塑料管材供水管网水力计算方法的探讨

根据塑料供水管网的水流特点及其水头损失计算公式 ,确定了塑料供水管网将沿线流量折算成节点流量的折算系数的取值 ,采用有限元法分析塑料管材供水管网的水力平衡计算数学模型 ,由各个管段的单元矩阵方程集合为供水管网的整体矩阵方程 ,通过引入节点水压边界条件并迭代求解管网整体矩阵方程—对称正定线性方程组 ,得出各项水力要素 .给出了计算程序框图 ,编写了通用电算程序 ,经实例计算表明 ,该方法能够快捷准确地完成塑料供水管网的水力平衡计算 ,满足设计计算要求 .     

火灾下钢筋混凝土结构三维温度场的数值模拟

研究受火钢筋混凝土构件内部温度场随时间的变化对于分析高温下建筑结构强度、形变的变化规律以及建筑结构的抗火性能是至关重要的.基于三维非稳态导热微分方程,用控制容积法建立了火灾环境下钢筋混凝土三维非稳态温度场的离散格式.计算了火灾环境下一钢筋混凝土楼板的三维非稳态温度场,其结果与文献报道的试验数据基本一致.还计算了一个由楼板、梁、柱和砖墙构成的钢筋混凝土整体结构在火灾中5 h的温度场.计算表明,各受火面在三维方向上的温度分布不是均匀的,火灾下建筑整体结构的温度场计算是一个三维问题;受火表面温度受到内部钢筋的影响而呈现波浪形分布;楼板和柱子的钢筋耐火极限应该同时被考虑.     

土壤源热泵垂直埋管周围温度场数值模拟

针对典型的垂直 U型埋管土壤源热泵 ,笔者建立了埋管周围非稳态温度场的数理模型 ,并利用有限单元法进行数值模拟 ,计算值与实测值吻合的很好     

太阳辐射作用下钢管温度场分析

基于ASHRAE晴空模型和热分析有限元理论,研究了太阳辐射作用下钢管温度场的日变化过程及温度场的分布规律.对影响钢管温度场的参数,包括太阳辐射吸收率、地面辐射反射率、钢管尺寸和钢管的空间方位进行了参数分析,研究了太阳辐射作用下各个参数对钢管温度场的影响规律.基于太阳辐射时程有限元分析和稳态热分析理论,提出了太阳辐射作用下钢管的温度场简化计算模型,并通过算例验证了简化计算模型,可为今后空间钢结构温度场和温度应力研究和设计提供借鉴和参考.     

电磁场计算的边界无单元法

用非奇异基本解建立电磁场问题的边界积分方程,将其与无单元法相结合,提出了电磁场计算的无奇异积分的边界无单元法,编制了相应的计算程序,计算结果表明,方法合理可行.     

不连续岩体温度场的复合单元模型初步研究

 基于复合单元法原理和不稳定温度场的隐式解法,提出针对不连续岩体温度场的复合单元法。该算法的特点是每个复合单元可以含有任意的不连续面,如断层或节理,且当结构中含有需在计算中离散处理的不连续面时,网格的生成不受不连续面的数量、位置和方向的影响。初步研究针对含1条节理的复合单元模型展开,假定岩块中无对流和辐射影响,推导岩块子单元和不连续面的热传导计算式,得到不连续岩体温度场的复合单元算法基本方程组,然后将该算法整合到传统有限元分析程序中。分别采用传统有限单元和复合单元法模拟热水流过单条裂隙时岩体温度场的变化过程,二者的计算结果非常接近,表明不连续岩体温度场的复合单元算法是合理和有效的,但其配套的温度场等值线后处理程序有待进一步完善。该算法的提出为深部岩体的多场耦合研究提供又一思路。     

某地下隧道高精度空调单元段模型可行性研究

某地下隧道高精度空调温度精度要求高且隧道总长与送风口大小差距悬殊,若在计算时对隧道完全建模,模型网格数量非常巨大,计算时间过长。本文采用CFD对长度分别为6.7 m、13.4 m、33.5 m的隧道模型进行模拟计算。分析三者的稳态温度场和动态温度响应情况可知,隧道中温度稳态分布呈现周期性变化的规律且监测点温度动态响应和隧道模型的长度关系不大,故而可采用单元段模型代替整条隧道进行研究。     

高层空间半刚性连接钢框架分析的QR法

采用双向三次B样条基函数及正交多项式乘积的线性组合,构造了空间钢框架结构分析QR法的整体位移函数,借助于有限元法的离散网格、单元刚度方程,通过单元结点位移和QR法广义位移的变换,建立起QR法的计算格式.基于半刚性连接钢框架结构的基本假定,在单元的刚度矩阵和等效荷载向量中引入无量纲刚度因子,通过刚度因子的不同取值,不但可以分析空间刚接框架、简支框架,还可以分析任意的半刚性连接钢框架.程序计算的结果证明了该算法的正确性及精确性.     

一种模拟热-水-应力耦合作用的节理单元及数值分析

对于具有相同厚度的4 节点等参数节理单元,从建立应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程入手,利用Galerkin方法,将各控制方程分别在空间域和时间域进行离散,使之可用于分析岩体饱和不连续面中热-水-应力耦合弹性问题,并将这一单元模型加入到相应的二维有限元程序中。通过假定的有、无节理的稳态渗流算例和核废料地下处置算例,表现了由于不连续面的存在,使得岩体中不连续面两侧的位移、水头不再连续,而温度场虽然连续但与无不连续面时相比仍有一定差别。     

大型地下洞室三维弹塑性损伤动力有限元分析

采用动力时程分析法研究地下洞室地震响应特性。根据运动学动力平衡方程,以Newmark直接积分法为基础,结合三维弹塑性损伤有限元理论,编写动力时程计算程序。采用塑性附加荷载、损伤附加荷载思想考虑单元塑性及损伤情况,每时步计算对单元损伤状态进行继承,反映损伤不可逆性。采用增量变塑性刚度迭代法,求解非线性动力方程。计算结果表明,该方法一般3步内收敛,计算快,精度高。阐述大型地下洞室动力响应时程分析中,模型边界条件的设置方法及动荷载的输入方式。通过对渔子溪大型水电站地下厂房洞室群的模拟计算表明,该程序计算速度较其他商业程序速度快,计算结果合理,准确,可以应用于地下工程动力时程分析。     

冻结管温度场解析解与数值模拟对比分析

人工冻结土层施工方法是保证地下工程施工安全性和稳定性的重要技术,结合冻结法施工中冻结管采用单排直线型布置方式下温度场的变化情况,通过理论计算方式推导了稳态导热条件下,考虑和不考虑土层冻结温度两种情况下的温度场解析解,再通过ANSYS数值模拟分析,将温度场模拟结果与解析解进行对比分析,从而得出理论计算方式在不同情况下运用的合理性和适用性。