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1、基于ABAQUS的火災作用下組合梁的溫度場分析郝聰龍(武漢理工大學土木工程與建筑學院,湖北武漢430070)摘要:以有限元程序ABAQUS為平臺,提出用于模擬鋼-q=α·(T-T)(2)ccgb混凝土組合梁在火災作用下的溫度場數(shù)值分析模型。該模式中αc-對流傳熱系數(shù),αc=25W/(m·°C);型分析了組合梁截面不同位置點的升溫曲線,得到了該組合qc-單位時間向構件單位表面積上傳遞的熱量,2梁中鋼梁及混凝土的升溫特性和規(guī)律。通過對比模型結果W/m;T-空氣的溫度°,C;與簡化計算結果,表明用ABAQUS模擬鋼-混凝土組合梁的gT-構件表面的溫度°,
2、C。溫度場的適用性及通用性。b2)熱輻射表達式。關鍵詞:ABAQUS;組合梁;火災;有限元;溫度場分析=?·ε4-T4q·σ·[(T+273)(+273)](3)中圖分類號:TU375．1文獻標志碼:Brrgb式中ε-綜合輻射系數(shù),一般取0．5;文章編號:1672-4011(2017)03-0222-03r?-形狀系數(shù),取1．0;DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2017．03．107-82σ-Stefan-Boltzmann常數(shù),取5．67×10[W/(m40前言·K)]。組合梁由混凝土板和型鋼梁組成?；炷梁弯摬牡氖?材
3、料熱工參數(shù)分析力性能與溫度有著很密切的關系,一般情況下,材料的強度2．1混凝土的熱工參數(shù)隨溫度的升高而呈現(xiàn)下降趨勢。因此,要了解高溫過程中鋼混凝土的熱工性能參數(shù)包括熱傳導系數(shù)、比熱、密度,這-混凝土組合梁的強度和變形規(guī)律,首先須分析鋼-混凝土些參數(shù)主要用于分析火災下混凝土構件內部的溫度場組合梁的溫度場。本文通過熱學的基本原理,并結合實際情[2]分布。況,采用有限元程序ABAQUS進行溫度場的計算與模擬。在1)熱傳導系數(shù)λ。影響混凝土的熱傳導系數(shù)的主要因簡化計算方法中,依據(jù)真實的火災情況,通過高溫下混凝土c素有骨料類型、配合比、含水率等。熱工性能、邊
4、界條件、截面形狀系數(shù),計算出型鋼及混凝土板[3]本文采用歐洲規(guī)范EC4給出的高溫下混凝土的熱傳的截面溫度分布,并且為后面組合梁的結構力學分析提供可導系數(shù)表達式:靠的溫度場。T2Tλ=0．012()-0．24()+2(4)c1201201熱學模型分析的基本原理式中,220°C≤T≤1200°Cc1．1熱傳導基本方程2)比熱c。溫度大小、混凝土的骨料類型、配合比以及c熱量傳遞有三種基本方式是導熱、對流和熱輻射。火災水分對混凝土的比熱有較大影響的影響。隨著溫度T的升作用下,熱空氣與鋼結構或混凝土結構表面之間通過熱輻高,混凝土的比熱c有逐漸增大的趨勢?；炷?/p>
5、土比熱c單cc射、熱對流交換和傳遞熱量,而作為結構的構件內部則通過位為J/(kg·°C)或J/(kg·K)。[1]熱傳導方式交換傳遞熱量。本文采用歐洲規(guī)范EC4給出的混凝土比熱表達式:在直角坐標系中,根據(jù)能量守恒原理以及傅里葉導熱定T2Tc=-4()+80()+900(5)c120120律得出:?T=??T+??T+??T式中,20°C≤Tc≤1200°Cρc?t?x(λ?x)?y(λ?y)?z(λ?z)(1)3)密度ρ?；炷恋拿芏扔捎隗w內自由水的蒸發(fā),在c3式中ρ-介質的密度,kg/m;100°后有所下降,但通?？珊雎?故本文取混凝土密度為常c
6、-介質的比熱容,J/(kg·°C);數(shù),即ρ=2400kg。cT-坐標(x,y,z)點在時刻t時的溫度°,C;2．2鋼材的熱工參數(shù)λ-介質的導熱系數(shù),W/(m·°C)。鋼材的熱工性能參數(shù)包括熱傳導系數(shù)、比熱、密度,這些1．2升溫邊界條件參數(shù)主要用于分析火災下鋼梁截面的溫度場分布。本文研究的組合梁升溫邊界條件為第三類邊界條件,即1)導熱系數(shù)λs。熱傳導系數(shù)是指在單位溫度梯度條件給定熱對流、熱輻射來進行熱量交換,二者分別遵循牛頓冷下,單位面積上在單位時間內所傳遞的熱量,其單位為W/卻方程以及斯蒂芬-波爾茲曼方程,其表達式分別如下:(m·K)或W/(m·
7、°C)。鋼材的熱傳導系數(shù)很大,導熱性能1)熱對流表達式。良好,本文中鋼梁的厚度為10、8mm,可近似認為該厚度方向上的溫度梯度接近于零,可按截面溫度均勻分布考慮。本文采用歐洲規(guī)范EC3及EC4給出的表達式:收稿日期:2017-01-10=54-3．33×10-2λT20°C≤T≤800°C作者簡介:郝聰龍(1992-),男,河北邯鄲人,在讀碩士研究生,主要sSs研究方向:組合結構抗火。λ=27．3800°C≤T≤1200°C(6)ss·222·2)比熱容Cs。比熱容是指單位質量的物體升高或降低4溫度場的簡化計算及驗證1°時所吸收或釋放的熱量,其單位
8、為J/(kg·°C)或J/(kg·4．1對于無保護層的鋼構件K)。本文參考歐洲規(guī)范及其他文獻中比熱的表達式,在實根據(jù)熱平衡
