热应力

热应力
热应力

热应力

温度改变时,物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束,使其不能完全自由胀缩而产生的应力。又称变温应力。

基本概念

求解热应力,既要确定温度场,又要确定位移、应变和应力场。与时间无关的温度场称定常温度场,它引起定常热应力;随时间变化的温度场叫非定常温度场,它引起非定常热应力。热应力的求解步骤:①由热传导方程和边界条件(求非定常温度场还须初始条件)求出温度分布;②再由热弹性力学方程求出位移和应力。

全面定义

定义1

所谓热应力是指半成品干燥和烧成热加工中由于温差作用而产生的一种应力.热应力源包括升降温过程中砖坯内外及砖坯与环境温差卜来源文章摘要:本文定义了彩釉砖板面细小裂纹的随机性,建立它的力学模型.在此基础上阐述了它的形成机理和工艺控制。

定义2

(()热应力:凡由于在搪玻璃材料中存在温度差而产生的应力称为热应力.(2)制胎成型应力:在铁胎制造过程中,由于卷板、冲压、组焊等操作所造成的应力

来源文章摘要:<正> 质量优良的搪玻璃设备,其瓷层表面不仅要具有玻化程度适当,光滑平整致密,色泽均匀一致以及无棕孔、泡影,外来固体夹杂物,尤其不能有裂纹等缺陷。但是,事实上,在搪玻璃设备的烧成过程中,常常会出现各种缺陷,其中瓷层裂纹是该厂搪玻璃产品中危害最大的一种缺陷。一段时间以来,在我厂100ol反应罐盖的生产过程中,b型小咀r部

位和小咀内壁瓷层常出现裂纹,并且裂纹一旦产生,就不能消除,最后只有

打瓷返工,造成了大量的人力、物力浪费,并且,严重挫伤了工人的生产积极性。

定义3

2热应力的分类和特性:2·1$应力分类玻璃中由于存在温度差而产生的应力统称为热应力.浮法玻璃在退火过程中不可避免地会出现温度梯度.根据温度梯度的方向,玻璃板厚度方向的温度差所形成的热应力称作端面

应力或厚度应力

来源文章摘要:浮法玻璃退火的目的是消除或减小玻璃中的热应力。本文从热应力的基本概念出发,分析讨论了热应力的起因、分类和特性,为正确制订浮法玻璃退火规范提供了理论依据。

定义4

1.2三维热应力数学模型物体温度变化时,由于它受其他物体或者由于物体内各部分之间的相互约束而产生的应力,称为热应力.引起热应力的根本原因是温度变化.根据线性热应力理论,当物体受外力作用,又受温度作

用时,物体内质点就要发生位移和相应的应变,并且它们可以进行代数迭加来源文章摘要:建立了铸钢冷却壁的三维传热和热应力的数学模型,采用通用有限元软件ansys计算了冷却壁的温度场和应力场。计算结果表明:冷却水管由圆管改为椭圆管后,冷却壁热面最高温度和热应力升高不大,为冷却水管由圆形改成椭圆形提供了理论依据,由于椭圆水管截面积减少,就可以减少壁体厚度和大量节约冷却水量,从而达到降低炼铁成本的目的。

定义5

从而引起螺栓受力情况的变化通常称为热应力.设系统原来温度为t.

现为ti.连杆螺栓的线膨胀系数a.连杆大头的线膨胀系数为a 来源文章摘要:利用遥测应变仪对工程过程中的连杆螺栓进行动态测试,并利用自编的螺栓组载荷增分析系统,对实际测定的连杆螺栓动应力时间历程进行定量分析.确定连杆螺栓的实际受力情况,即所受的静应力、动应力、热应力及动应力随内燃机负荷、转速等变化而变化的趋势。该研究为连杆螺栓的改进设计和疲劳强度设计提供了依据.为遥测技术的工程应用提供了依据。

定义6

第一种原因产生的残余应力被称为热应力,第二和第三种原因产生的残余应力被称为固有应力.热应力在蒸发沉积镀膜中表现很突出,但在离子束或磁控溅射法沉积镀制的多层膜中表现并不明显

来源文章摘要:在极紫外光刻技术中 ,光学系统对多层膜光学元件表面面形精度有严格的要求 ,并且多层膜光学元件需要较高的反射率。由于多层膜中存在的内应力将改变光学元件的表面面形 ,因此在不减少反射率的前提下 ,一定要减少或补偿多层膜内的残余应力。论述了mo/si多层膜应力产生的原因和几种减少与补偿应力的技术 ,介绍应力的几种测量方法。

定义7

锅炉省煤器

火焰加热对钢材性能的影响:钢材加热膨胀迅速冷却到低温收缩所产生的内应力称为热应力.当热应力大于钢材的弹性极限时会产生变形火焰矫正就是利用热应力产生变形而得到矫正

来源文章摘要:▲扩展受热面省煤器的应用研究燃煤锅炉省煤器磨损是锅炉运行中的一个突出问题,严重影响锅炉的安全性和经济性。据国内不完全统计,锅炉事故占火电厂事故的50%左右,其中因省煤器磨损漏泄而停炉的事故占锅炉事故的45%左右。为了保证锅炉的安全运行,对于燃煤锅

分布式光纤温度应力测量传感系统

炉,...

定义8

温度应力又称为热应力,它是由于构件受热不均匀而存在着温度差异,各处膨胀变形或收缩变形不一致,相互约束而产生的内应力

定义9

(2)热裂纹模具表面冷热交替而引起的模具表面压与拉交替变化的应力称为热应力.这种反复循环的热应力有可能引起模具疲劳产生热裂纹来源文章摘要:介绍了模具的损坏形式、模具设计与使用设备对模具寿命的影响及模具使用与维护的有关注意事项。

定义10

冷却的过程也是体积减小的过程也会形成内应力一般称为热应力.热应力的大小取决于胶层与被粘材料的热胀系数之差和温度变化的幅度.因此高温固化会增加在冷却过程中形成的热应力

来源文章摘要:分析了胶层的粘弹性与固化工艺的关系,指出当固化温度高于胶层的玻璃化温度时,粘接强度随着固化程度的提高而提高;固化温度低于胶层的玻璃化温度时,粘接强度随着固化程度的提高而降低。

主要特点

1. 热应力随约束程度的增大而增大。由于材料的线膨胀系数、弹性模量与泊桑比随温度变化而变化,热应力不仅与温度变化量有关,而且受初始温度的影响。

2. 热应力与零外载相平衡,是由热变形受约束引起的自平衡应力,在温度高处发生压缩,温度低处发生拉伸形变。

3. 热应力具有自限性,屈服流动或高温蠕变可使热应力降低。对于塑性材料,热应力不会导致构件断裂,但交变热应力有可能导致构件发生疲劳失效或塑性变形累积。

测定方法

一,实验目的?

1.了解热应力实验装置的组成,各部分的作用及使用方法;?

2.了解金属构件在热循环过程中热应力的产生原因,过程及分布规律;?

3.熟悉铸造热应力对铸件质量的影响以及减小铸造热应力的措施.?

二,实验内容?

1.在计算机上,利用《铸造应力》实验教学课件,了解铸造应力的分类,形成原因,测定原理,对铸件质量的影响及采用应力框测定铸造热应力的实际过程;?

2.熟悉热应力实验装置的使用方法及热应力测定的过程;?

3.记录,处理和分析实验数据,绘出"应力-温度"曲线.?

三,实验装置简介?

本实验所使用的热应力实验装置是一种模拟测定装置,该装置由应力框部件,温控显示箱和

计算机系统三部分组成.?

1.应力框部件?

这是实验装置的核心部件,由应力框,拉压力传感器,温度传感器,加热体和冷却水管路等组成,如图2-1所示.?

三根直径相同的应力杆(?A,B,C?)由侧支架支撑,组成相互关联的金属构架(应力框).

杆?A,C?与支架固定在一起,杆?B?的一端与支架固定,另一端与支架之间可作相对水平移动,只有拧紧螺栓?G?时才被锁定,此时应力框成为刚性结构,以便进行实验.松开螺栓时,杆?B?可自由伸缩,三杆间的约束被解除,以此模拟杆?B?在高温下的塑性变形.加热体(电阻丝)?R?用于改变应力杆的温度,以造成三杆间的温差,从而产生内应力.各杆的温度变化由温度传感器?W?A,W?B,W?C?测定.?拉压力传感器?D,E,F?用于测量各杆承受的内应力.杆?A,C?上的拉压力传感器的最大量程为2 kN,杆?B?上的拉压力传感器的最大量程为5 kN,输出毫伏级电压信号.?为保证传感器本身温度恒定,采用循环水进行冷却.?

2.温度控制显示箱?

它由温控仪,稳压电源及显示仪表组成,如图2-2所示.?

温控仪(型号WMZK-01)?A?1,A?2,A?3?接收温度传感器的信号,显示各应力杆的温度,并可设定极限温度以控制加热体的工作状态.?稳压电源向拉压力传感器提供24 V工作电压.?电压表V用于显示实验装置总电路的工作电压.毫伏表mV用于显示拉压力传感器的输出信号.表中显示的值为实际输出信号的10倍.该毫伏值与作用力大小成正比关系.经测定,5 kN量程时,当量值为0.067 kN/mV;24 kN量程时,当量值为0.025 kN/mV.

3.计算机系统?

由主机,显示器及打印机组成.应力杆的输出信号被放大1 000倍,后经计算机处理后以坐标图形式显示在屏幕上,以便直观地看到应力变化趋势.该坐标图的横轴为时间轴,纵轴为应力(或电压)轴.所显示的图像中,横坐

标轴下方的曲线为杆?B?所受应力的动态变化情况(其上方的两条曲线与

杆?A,C?对应).屏幕图像可存储和重现,亦可通过打印机打印出来.?

四,实验原理?

金属构件在热循环过程中,由于材料热传导特性等因素的影响,构件各

部分之间,构件表层与心部之间必然存在温差,致使金属构件的膨胀,收缩

量有所差异,加之刚性构架中各部分之间的互相制约,于是在不同的温度区

间里在构件中便会形成热应力.?基于上述原理,将应力框的中间应力杆?B

加热,随着温度的升高,其长度将有所增加.由于杆B已被锁定,于是形成两

侧杆A,C与杆B之间的约束状态,致使杆A,C受拉,杆B?受压.此时三杆间的

相互作用通过拉压力传感器以电压信号的形式输出,由毫伏表和屏幕显示

出来.三杆间的温差越大,作用力也越大.根据标定的作用力与电压间的当

量值可计算出作用力(应力)的数值.加热到最高温度时松开锁紧螺栓,使三

杆间的约束解除,相当于中间杆?B?发生了塑性变形.由于作用力消失,因此

毫伏表指针和屏幕显示的曲线均回归零位.再次锁紧中间杆,并停止加热,

则在冷却过程中,三杆间又产生符号相反的作用力.?

五,实验设备?

热应力测定仪,微型计算机(含《铸造应力》CAI软件).?

六,实验步骤?

1.计算机仿真测定?

1)在计算机上,利用《铸造应力》实验教学课件,了解铸造应力的分类,成因,分布规律及其影响;?

2)用应力框法进行铸造热应力的仿真测定.?

2.使用热应力实验装置进行铸造热应力的测定?

1)检查实验装置各部件,管路,接头的连接是否正确与完好;检查电器

线路,接口连接正确及接触良好与否;检查确认应力框部分接地良好与否.

设定温度控制仪的极限加热温度值(杆间温差不大于60 ℃).?

2)接通电源,开启温度控制仪;接通稳压电源,开启计算机,并使计算机

处于C\>状态.进行如下计算机操作:?

SAMPLE? 显示菜单?

0? 显示File Name——?

输入文件名(或?)? 显示hour——?

输入时(0),分(30),秒(0)数和采样时间(1 ms).?显示坐标图.?

3)锁定杆B.适当调整杆A,C紧固程度,使各毫伏表的初始指示值最小.?

4)接通加热体电路,加热中间杆B(为避免加热速度过快,可手动控制开

关KB1 ,以形成间歇供热方式).?

5)记录温度值和该时刻与之对应的毫伏表的毫伏值.?

6)在设定的极限温度上停留一段时间.在红灯亮的状态下,松开杆B的

锁紧螺栓G.

当毫伏表指针停留在最小数值时,再次锁紧中间杆B,同时切断加热体电路.?

7)观察和记录冷却过程中的温度值和对应的毫伏数.当毫伏表指针低于0刻度时,将开关KA2 ,KB2 ,KC2 转换至相反位置.?

8)将加热,冷却阶段的"电压-时间"曲线图存入计算机.?

9)当杆B的温度降至室温后,松开锁紧螺栓,关闭所有电路.?

10)整理实验数据,计算作用力和应力值,绘制?V(作用力或应力)--t曲线.

11)分析实验结果,填写实验报告

06 热应力作用下的岩石破裂过程分析

第25卷第10期岩石力学与工程学报V ol.25 No.10 2006年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.,2006热应力作用下的岩石破裂过程分析 唐世斌1,唐春安1,2,朱万成3,王述红3,于庆磊3 (1. 大连理工大学土木水利学院,辽宁大连 116024;2. 大连大学材料破坏力学数值试验研究中心,辽宁大连 116622; 3. 东北大学岩石破裂与失稳中心,辽宁沈阳 110004) 摘要:热应力引起的岩石破裂称为岩石的热破裂,它是热和力之间相互耦合作用的结果。岩石热破裂研究的工程意义重大。根据岩体介质变形及其热力学的理论基础,充分考虑岩石的非均匀性和热固耦合作用,在原有的岩石破裂过程分析系统的基础上,建立了具有热固耦合作用的岩石热破裂分析模型。数值模型再现岩石的热破裂过程,并反映岩石热破裂的规律。运用数值模型,对含有单个内嵌颗粒的岩石试件在温度变化过程中的热开裂进行了数值模拟。研究结果表明:在温度升高过程中,如果内嵌颗粒的热膨胀系数大于基质的热膨胀系数,在基质内产生径向裂纹;如果内嵌颗粒的热膨胀系数小于基质热膨胀系数,便在基质内产生环向裂纹。数值模拟结果与试验结果有较好的一致性。RFPA2D-thermal模型为从细观力学角度上分析岩石的热破裂过程和机制提供了一种新的方法。 关键词:岩石力学;热应力;非均匀性;数值模拟;热开裂 中图分类号:TU 45;O 241 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2006)10–2071–08 NUMERICAL INVESTIGATION ON ROCK FAILURE PROCESS INDUCED BY THERMAL STRESS TANG Shibin1,TANG Chun′an1,2,ZHU Wancheng3,WANG Shuhong3,YU Qinglei3 (1. School of Civil and Hydraulic Engineering,Dalian University of Technology,Dalian,Liaoning116024,China; 2. Research Center for Numerical Tests on Material Failure,Dalian University,Dalian,Liaoning116622,China; 3. Center for Rock Instability and Seismicity Research,Northeastern University,Shenyang,Liaoning110004,China) Abstract: Rock failure induced by thermal stress is called thermal cracking. It is the result of thermal and mechanical coupling. Based on the basic theory of rock deformation and thermodynamics,considering the heterogeneity and the coupling of thermal and mechanics,a numerical model,RFPA2D-thermal code,is proposed. With this model,the temperature and stress fields can be determined. The most important is that the failure process of rock induced by thermal or external stress can be simulated. Using this numerical model,the failure progresses of a rock sample with an inlaid grain was modelled during the change of temperature. It turns out that during temperature increment,if the thermal expansion coefficient of the inlaid grain is larger than that of the surrounding media,radial-cracks will be generated in the surrounding media,and theta-cracks emerge if the thermal expansion coefficient of inlaid grain is smaller than that of the surrounding media. The results agree well with the experimental results. The RFPA2D-thermal model provides a new method for analyzing the thermal cracking of rock samples in microscopic view. Key words:rock mechanics;thermal stress;heterogeneity;numerical simulation;thermal cracking 收稿日期:2005–07–20;修回日期:2005–11–11 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50504003) 作者简介:唐世斌(1980–),男,2003年毕业于东北大学采矿工程专业,现为博士研究生,主要从事热应力作用下的岩石破裂数值分析方面的研究工作。E-mail:tang_shibin@https://www.360docs.net/doc/e06287468.html,

大体积混凝土温度应力计算

大体积混凝土温度应力计算 1. 大体积混凝土温度计算 1)最大绝热温升值(二式取其一) ρ**)*(c Q F K m T c h +=(3-1) )1(**)mt c t h e c Q m T --=ρ ((3-2) 式中: T h ——混凝土最大绝热温升(℃); M c ——混凝土中水泥用量(kg/m 3); F ——混凝土中活性掺合料用量(kg/m 3); C ——混凝土比热,取0.97kJ/(kg ·K ); ρ——混凝土密度,取2400(kg/m 3); e ——为常数,取2.718; T ——混凝土龄期(d ); m ——系数,随浇筑温度而改变,查表3-2 表3-1 不同品种、强度等级水泥的水化热

表3-2 系数m 根据公式(3-2),配合比取硅酸盐水泥360kg 计算: T h (3)=33.21 T h (7)=51.02 T h (28)=57.99 2)混凝土中心计算温度 ) ()()(t t h j t 1*ξT T T +=(3-3) 式中: T j ——混凝土浇筑温度(℃); T 1(t )——t 龄期混凝土中心计算温度(℃); ξ(t )——t 龄期降温系数,查表3-3同时要考虑混凝土的养护、模板、外加剂、掺合料的影响; 表3-3 降温系数ξ

根据公式(3-3),T j 取25℃,ξ(t )取浇筑层厚1.5m 龄期3天6天27天计算, T 1(3)=41.32 T 1(7)=48.47 T 1(28)=27.90 3)混凝土表层(表面下50~100mm 处)温度 (1)保温材料厚度 ) () (2max q 2x b --h 5.0T T T T K λλδ=(3-4) 式中: δ——保温材料厚度(m ); λx ——所选保温材料导热系数[W/(m ·K)]; T 2——混凝土表面温度(℃); T q ——施工期大气平均温度(℃);

温度应力计算

第四节 温度应力计算 一、温度对结构的影响 1 温度影响 (1)年温差影响 指气温随季节发生周期性变化时对结构物所引起的作用。 假定温度沿结构截面高度方向以均值变化。则 12t t t -=? 12t t t -=?该温差对结构的影响表现为: 对无水平约束的结构,只引起结构纵向均匀伸缩; 对有水平约束的结构,不仅引起结构纵向均匀伸缩,还将引起结构内温度次内力; (2)局部温差影响 指日照温差或混凝土水化热等影响。 A :混凝土水化热主要在施工过程中发生的。 混凝土水化热处理不好,易导致混凝土早期裂缝。 在大体积混凝土施工时,混凝土水化热的问题很突出,必须采取措施控制过高的温度。如埋入水管散热等。 B :日照温差是在结构运营期间发生的。 日照温差是通过各种不同的传热方式在结构内部形成瞬时的温度场。 桥梁结构为空间结构,所以温度场是三维方向和时间的函数,即: ),,,(t z y x f T i = 该类三维温度场问题较为复杂。在桥梁分析计算中常采用简化近似方法解决。 假定桥梁沿长度方向的温度变化为一致,则简化为二维温度场,即: ),,(t z x f T i = 进一步假定截面沿横向或竖向的温度变化也为一致,则可简化为一维温度场。如只考虑竖向温度变化的一维温度场为: ),(t z f T i = 我国桥梁设计规范对结构沿梁高方向的温度场规定了有如下几种型式:

2 温度梯度f(z,t) (1)线性温度变化 梁截面变形服从平截面假定。 对静定结构,只引起结构变形,不产生温度次内力; 对超静定结构,不但引起结构变形,而且产生温度次内力; (2)非线性温度变化 梁在挠曲变形时,截面上的纵向纤维因温差的伸缩受到约束,从而产 。 生约束温度应力,称为温度自应力σ0 s 对静定结构,只产生截面的温度自应力; 对超静定结构,不但产生截面的温度自应力,而且产生温度次应力; 二、基本结构上温度自应力计算 1 计算简图 2 3 ε 和χ的计算 三、连续梁温度次内力及温度次应力计算 采用结构力学中的力法求解。

ANSYS热应力分析实例

ANSYS热应力分析实例 当一个结构加热或冷却时,会发生膨胀或收缩。如果结构各部分之间膨胀收缩程度不同,和结构的膨胀、收缩受到限制,就会产生热应力。 7.1热应力分析的分类 ANSYS提供三种进行热应力分析的方法: 在结构应力分析中直接定义节点的温度。如果所以节点的温度已知,贝U可以 通过命令直接定义节点温度。节点温度在应力分析中作为体载荷,而不是节点自由度 间接法。首先进行热分析,然后将求得的节点温度作为体载荷施加在结构应力分析中。 直接法。使用具有温度和位移自由度的耦合单元,同时得到热分析和结构应力分析的结果。 如果节点温度已知,适合第一种方法。但节点温度一般是不知道的。对于大多数问题,推荐使用第二种方法一间接法。因为这种方法可以使用所有热分析的功能和结构分析的功能。如果热分析是瞬态的,只需要找出温度梯度最大的时间点,并将此时间点的节点温度作为荷载施加到结构应力分析中去。如果热和结构的耦合是双向的,即热分析影响结构应力分析,同时结构变形又会影响热分析(如大变形、接触等),则可以使用第三种直接法一使用耦合单元。此外只有第三种方法可以考虑其他分析领域(电磁、流体等)对热和结构的影响。 7.2间接法进行热应力分析的步骤 首先进行热分析。可以使用热分析的所有功能,包括传导、对流、辐射和表面效应单元等,进行稳态或瞬态热分析。但要注意划分单元时要充分考虑结构分析的要求。例如,在有可能有应力集中的地方的网格要密一些。如果进行瞬态分析,在后处理中要找出热梯度最大的时间点或载荷步。 表7-1热单元及相应的结构单元

重新进入前处理,将热单元转换为相应的结构单元,表7-1是热单元与结构 单元的对应表。可以使用菜单进行转换: Mai n Menu>Prep roeessor>Eleme nt Typ e>Switeh Eleme nt Type ,选择Thermal to Struetual 。 但要注意设定相应的单元选项。例如热单元的轴对称不能自动转换到结构单元中,需要手工设置一下。在命令流中,可将原热单元的编号重新定义为结构单元,并设置相应的单元选项。 设置结构分析中的材料属性(包括热膨胀系数)以及前处理细节,如节点耦 合、约束方程等。 读入热分析中的节点温度, GUI: Solution>Load Apply>Temperature>From Thermal Analysis 。输入或选择热分析的结果文件名*.rth。如果热分析是瞬态的,则还需要输入热梯度最大时的时间点或载荷步。节点温度是作为体载荷施加的,可通过Utility Men u>List>Load>Body Load>On all nodes 列表输出。 设置参考温度,Mai n Men u>Solutio n>Load Setti ng>Refere nee Temp 。 进行求解、后处理。 7.3间接法热应力分析实例 7.3.1 问题描述 图7-1冷却栅示意图

渗流稳定计算运行期,有效应力法,简化毕肖普法_右.

工程名称; C:\Documents and Settings\Administrator\My Documents\渗流稳定计算.dwg 工况: 运行期分条数量: 30 滑面形式: 圆弧,滑动方向:右坡外水位: 无地震加速度: 0.000g 计算方法: 有效应力法,简化毕肖普法安全系数: 0.648 抗滑力 =83067.7734KN,滑动力=128231.3203KN 计算日期: 12-04-27,18:14:36 =======================土层基本数据 ================================== 坝体容重=21.000 浮容重=12.000 非线性类型=0 有效强度指标(水下/水上: c=35.00/35.00 Fi=34.00/34.00 总应力强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 固结排水强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 单位深度c值增量(水下/水上: DC=0.00/0.00 孔隙压力系数(水下: B=0.00 棱体容重=23.000 浮容重=14.000 非线性类型=0 有效强度指标(水下/水上: c=10.00/10.00 Fi=40.00/40.00 总应力强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 固结排水强度指标(水下/水上: C=0.00/0.00 Fi=0.00/0.00 单位深度c值增量(水下/水上: DC=0.00/0.00 孔隙压力系数(水下: B=0.00 =======================分条基本数据================================== 土条宽度: 7.5620 h1 = 浸润线 以上、同时坡外水位以上部分的高度,自然容重 h2 = 浸润线以下、坡外水位以上部分的高度,饱和容重 h3 = 浸润线以上、坡外水位以下部分的高度,自然容重-水容重h4 = 坡外水位以下、同时浸润线以下部分的高度,浮容重 z = 土条底部淹没在坡外水位以下的高度z1 + 土条顶部淹没在水位以下的高度z2 土条号地面高程总高度 z h1 h2 h3 h4 y方向超载 C Fy 1 6.32E+02 7.95E+00 0.00E+00 7.95E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 2 6.32E+02 2.34E+01 0.00E+00 2.34E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 3 4.000 3 6.30E+02 3.61E+01 0.00E+00 3.61E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 4 6.19E+02 3.97E+01 0.00E+00 3.97E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 5 6.09E+02 4.26E+01 0.00E+00 4.26E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 6 5.98E+02 4.50E+01 0.00E+00 4.50E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 7 5.88E+02 4.68E+01 0.00E+00 4.68E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.50E+01 34.000 8 5.78E+02 4.82E+01 0.00E+00 4.82E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

主应力测定

空心圆管主应力的测定 [实验目的] 1、用实验方法测定平面应力状态下主应力的大小及方向。 2、学习电阻应变花的应用及其接线方法。 3、掌握用应变花测量一点的主应力及其主方向的方法。 4、学习用列表法处理数据。 5、将测试结果与理论计算值进行比较,以加深对理论的认识和理解。 [使用仪器] 静态电阻应变仪、小螺丝刀、弯扭组合试验台(装置外形及结构见图14-1)、待测薄壁圆管试样(已贴好应变计)等。 [装置介绍] 本实验所用实验台结构如右图1所示。薄壁圆管一端固定在支座上,另一端与水平杆刚性连结,圆管与杆的轴线彼此垂直,并且位于水平面内。水平杆的自由端有砝码盘,在其上挂上砝码,可使薄壁圆管发生弯扭组合变形。在圆管上表面距水平杆L 处的K 点粘贴一枚450应变花(即直角应变花),其灵敏系数K 标注在试样上。 实验装置参数:圆管内径d=38mm ,外径D=42mm ,L=270mm ,L N =300mm 。圆管材料为铝合金,其弹性模量E = 69Gpa ,泊松比μ=0.31。 [实验原理] 由应变分析可知,在平面应力状态下,为了确定一点处的主应力,可应用电阻应变花测出三个方向上的线应变,然后算出主应变的大小和方向,从而确定其主应力的大小和方向。 由材料力学知识可知,图2所示的装置在载荷P 作用下,圆管将发生弯扭组合变形。由弯扭组合变形理论可知,其上表面顶点K 处的应力状态如图3(a )所示,其主应力和主方向的理论值分别为: 2 2 3122τσσσσ+??? ??±=??? 和 στ α22- =tg 如果在K 点处贴一450应变花(即直角应 变花),使其中间的应变计与圆管母线一致, 另外两个应变片分别与母线成±450的夹角(见图3(b )),用应变仪采用“1/4桥公共补偿多点同时测量”的方法测量薄壁圆管变形后应变花对应的三个方向上的应变值ε0、ε45、ε-45,则其主应变的大小和方向分别为: ()()2 45024504545312 2 2---+-±+=???εεεεεεεε (1) 图1 实验装置示意图 图2 加载装置示意图 (a) (b) 图3 K 点处的应力状态及其贴片方式示意图

传热问题有限元分析

【问题描述】本例对覆铜板模型进行稳态传热以及热应力分析,图I所示的是铜带以及基板的俯视图,铜带和基板之间由很薄的胶层连接,可以认为二者之间为刚性连接,这样的模型不包含胶层,只有长10mm的铜带(横截面2mm×0.1mm)和同样长10mm的基板(横截面2mm×0.2mm)。材料性能参数如表1所示,有限元分析模型为实体——实体单元,单元大小0.05mm,边界条件为基板下表面温度为100℃,铜带上表面温度为20℃,通过二者进行传热。 图I 铜带与基板的俯视图 表1 材料性能参数 名称弹性模量泊松比各向同性导热系数 基板 3.5GPa 0.4 300W/(m·℃) 铜带110GPa 0.34 401W/(m·℃) 【要求】在ANSYS Workbench软件平台上,对该铜板及基板模型进行传热分析以及热应力分析。 1.分析系统选择 (1)运行ANSYS Workbench,进入工作界面,首先设置模型单位。在菜单栏中找到Units下拉菜单,依次选择Units>Metric(kg,m,s,℃,A,N,V)命令。 (2)在左侧工具箱【Toolbox】下方“分析系统”【Analysis Systems】中双击“稳态热分析”【Steady-State Thermal】系统,此时在右侧的“项目流程”【Project Schematic】中会出现该分析系统共7个单元格。相关界面如图1所示。

图1 Workbench中设置稳态热分析系统 (3)拖动左侧工具箱中“分析系统”【Analysis Systems】中的“静力分析”【Static Structural】系统进到稳态热分析系统的【Solution】单元格中,为之后热应力分析做准备。完成后的相关界面如图2所示。 图2 热应力分析流程图

温度应力计算

6.1混凝土施工裂缝控制6.1.1混凝土温度的计算 ①混凝土浇筑温度:T j =T c +(T q -T c )×(A 1 +A 2 +A 3 +……+A n ) 式中:T c —混凝土拌合温度(℃),按多次测量资料,在没有冷却措施的条件下,有日照时混凝土拌合温度比当时温度高5-7 ℃,无日照时混凝土拌 合温度比当时温度高2-3 ℃,我们按3 ℃计;、 T q —混凝土浇筑时的室外温度(考虑最夏季最不利情况以30 ℃计); A 1、A 2 、A 3 ……A n —温度损失系数,A 1 —混凝土装、卸,每次A=0.032(装 车、出料二次);A 2 —混凝土运输时,A=θt查文献[5]P 33表3-4得6 m3滚动式搅拌车运输θ=0.0042,运输时 间t约30分钟,A=0.0042×30=0.126;A 3 —浇捣过程中A=0.003t, 浇捣时间t约240min, A=0.003× 240=0.72; T j =33+(T q -T c )×(A 1 +A 2 +A 3 )=33+(30-33)×(0.032×2+0.126+0.72) =33+(-3)×0.91=30.27 ℃ ②混凝土的绝热温升:T(t)=W×Q×(1-e-mt)/(C×r) 式中:T(t)—在t龄期时混凝土的绝热温升(℃); W—每m3混凝土的水泥用量(kg/m3),取350kg/m3; Q—每公斤水泥28天的累计水化热(KJ/kg), 采用425号矿渣水泥Q =335kJ/kg(文献[5] P 14 表2-1); C—混凝土比热0.97 KJ/(kg·K) ; r—混凝土容重2400 kg/m3; e—常数,2.71828; m—与水泥品种、浇筑时温度有关,可查文献[5]P 35 表3-5; t—混凝土龄期(d)。 混凝土最高绝热温升T h =W×Q/(C×r)=350×335/(0.97×2400)=50.37(℃) ③混凝土内部中心温度:T max (t)=T j + T 1 (t) 式中:T max (t)—t龄期混凝土内部中心温度; T j —混凝土浇筑温度(℃);

大体积混凝土温度应力计算

大体积混凝土温度应力计 算 Last revision on 21 December 2020

大体积混凝土温度应力计算 1. 大体积混凝土温度计算 1)最大绝热温升值(二式取其一) ρ**)*(c Q F K m T c h += (3-1) )1(**)mt c t h e c Q m T --=ρ ( (3-2) 式中: T h ——混凝土最大绝热温升(℃); M c ——混凝土中水泥用量(kg/m 3); F ——混凝土中活性掺合料用量(kg/m 3); C ——混凝土比热,取(kg ·K ); ρ——混凝土密度,取2400(kg/m 3); e ——为常数,取; T ——混凝土龄期(d ); m ——系数,随浇筑温度而改变,查表3-2 T h (3)= T h (7)= T h (28)= 2)混凝土中心计算温度 ) ()()(t t h j t 1*ξT T T += (3-3) 式中: T j ——混凝土浇筑温度(℃); T 1(t )——t 龄期混凝土中心计算温度(℃);

ξ(t )——t 龄期降温系数,查表3-3同时要考虑混凝土的养护、模板、外加剂、掺合料的影响; j (t )T 1(3)= T 1(7)= T 1(28)= 3)混凝土表层(表面下50~100mm 处)温度 (1)保温材料厚度 ) () (2max q 2x b --h 5.0T T T T K λλδ= (3-4) 式中: δ——保温材料厚度(m ); λx ——所选保温材料导热系数[W/(m ·K)]; T 2——混凝土表面温度(℃); T q ——施工期大气平均温度(℃); λ——混凝土导热系数,取(m ·K); T max ——计算的混凝土最高温度(℃); 计算时可取T 2-T q =15~20℃,T max -T 2=20~25℃; K b ——传热系数修正值,取~,查表3-5。

总应力

总应力,有效应力 1.前者是指受荷后土中某点的总应力变化的轨迹,它与加荷条件有关,而与土质和土的排水条件无关 后者则指在已知的总应力条件下,土中某点有效应力变化的轨迹,它不仅与加荷条件有关,而且也与土体排水条件及土的初始状态、初始固结条件及土类等土质条件有关。 2.根据Terzaghi饱和土固结理论,土的总应力=超静孔压+有效应力.土体在荷载作用下超静孔压随时间发生变化,因此某点的应力状态也会发生变化.当用应力路径来表示时,总应力路径指在p-q平面上点的变化轨迹(三轴实验中,p=(σ1+σ3)/2,q=(σ1-σ3)/2,都是总应力).有效应力路径(三轴实验中,p“=(σ1“+σ3“)/2,q“=(σ1“-σ3“)/2),都是有效应力.至于如何区分两者,在应力路径中,总应力路径是条直线,有效应力路径是条曲线,其变化性状因土的固结状态(超固结、正常固结以及欠固结)不同而各异. 3.利用应力圆上的顶点作为特征点,各应力变化的一系列圆就有一系列特征点的连线。 其特征点坐标为p=(σ1+σ3)/2,q=(σ1-σ3)/2。这是总应力。有效应力就是减去孔隙水压力即可。 目前国内检测内摩擦角和粘聚力都是通过快剪试验,这种试验不考虑排水,测得的是总应力下的内摩擦角。而一般计算程序也都是利用这种内摩擦角来计算,这样一来,如果放在水下,总应力 会发生变化。 而国外比较新的设计理论是采用有效内摩擦角,其值不受水的影 响。 建议选用固结快剪70% 临时性工程建议用固结快剪峰均值(重要性工程取最小平均值),永久性工程建议取固结快剪峰的粘聚力50%、内摩擦角减小2度。但应根据当地经验确定为 主。 水下粘聚力,水下内摩擦角怎么确定? 1、水下内摩擦角为10度时,水上就为10+3,即加上3度。 2、水上粘聚力为10Kpa时,水上就为10+5Kpa,即加上5Kpa。

SiO2 薄膜热应力模拟计算

SiO2薄膜热应力模拟计算1 吴靓臻,唐吉玉 华南师范大学物电学院,广州(510006) E-mail:tangjy@https://www.360docs.net/doc/e06287468.html, 摘要:薄膜内应力严重影响薄膜在实际中的应用。本文采用有限元模型对SiO2薄膜热应力进行模拟计算,验证了模型的准确性。同时计算了薄膜热应力的大小和分布,分别分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小,得到了相应的变化趋势图, 对薄膜现实生长具有一定的指导意义。 关键词:热应力,SiO2薄膜,有限元,模拟 0 引言 二氧化硅(SiO2)薄膜因其具有优越的电绝缘性,传导特性等各种性能,加之其工艺的可行性,在微电子及光学和其它领域中有着非常广泛的应用[1]。随着光通信及集成光学研究的深入,在光学薄膜中占重要地位的多层介质SiO2光学薄膜,是主要的低折射率材料,对光学技术的发展起着举足轻重的作用[2]。然而,光学薄膜中普遍存在的残余应力是影响光学器件甚至整个集成光学系统性能及可靠性的重要因素。过大的残余应力会导致薄膜产生裂痕、褶皱、脱落等各种破坏,影响薄膜的使用性能[3]。此外,光学薄膜中的残余应力还会引起其基底平面发生弯曲导致其光学仪器发生畸变,从而导致整个光学系统偏离设计指标,甚至完全不能工作。因此有必要对SiO2薄膜残余应力进行深入细致的研究。 前人的研究表明:SiO2薄膜中的最终残余应力是淬火应力和热应力共同作用的结果[4] [5] [6],而热应力是薄膜应力中不可避免的。但是现有的热应力理论计算无法得到直观的热应力 分布规律,不利于选择最适合的生长环境;若采用实验测试,成本高且也不现实。本文利用计算机,采用有限元技术,以在BK7玻璃衬底上生长的SiO2薄膜为研究对象,利用有限元软件ANSYS对SiO2薄膜在冷却阶段产生的热应力进行计算与分析, 计算了薄膜热应力的大小和分布,分别分析了不同镀膜温度、不同膜厚和不同基底厚度生长环境下热应力的大小,得到了相应的变化趋势图。这些结果对SiO2薄膜的实际应用和薄膜应力产生机制的探讨都有一定的意义。 1 理论分析 薄膜应力的形成是一个复杂的过程。一般来说,薄膜应力起源于薄膜生长过程中的某种结构不完整性(如杂质、空位、晶粒边界、位错等)、表面能态的存在以及薄膜与基体界面间的晶格错配等。在薄膜形成后,外部环境的变化同样也可能使薄膜内应力发生变化,如热退火效应使薄膜中的原子产生重排,结构缺陷得以消除(或部分消除),或产生相变和化学反应等,从而引起应力状态的变化。 薄膜内应力可以写成: σ内=σ热+σ本征(1)影响热应力的物理参数有热膨胀系数、杨氏模量、泊松比、厚度、温度变化等。目前,薄膜热应力数学模型是基于传统的梁弯曲理论来计算的,假设涂层相对于基体非常薄,而且尺寸无限宽,根据Stoney方程[7]可知薄膜热应力计算公式为: 1本课题得到国家自然科学基金资助项目(项目号:10575039)的资助。

大体积混凝土温度应力计算

大体积混凝土温度应力 计算 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

大体积混凝土温度应力计算 1. 大体积混凝土温度计算 1)最大绝热温升值(二式取其一) ρ**)*(c Q F K m T c h += (3-1) )1(**)mt c t h e c Q m T --=ρ ( (3-2) 式中: T h ——混凝土最大绝热温升(℃); M c ——混凝土中水泥用量(kg/m 3); F ——混凝土中活性掺合料用量(kg/m 3); C ——混凝土比热,取(kg ·K ); ρ——混凝土密度,取2400(kg/m 3); e ——为常数,取; T ——混凝土龄期(d ); m ——系数,随浇筑温度而改变,查表3-2 T h (3)= T h (7)= T h (28)= 2)混凝土中心计算温度 ) ()()(t t h j t 1*ξT T T += (3-3) 式中: T j ——混凝土浇筑温度(℃); T 1(t )——t 龄期混凝土中心计算温度(℃);

ξ(t )——t 龄期降温系数,查表3-3同时要考虑混凝土的养护、模板、外加剂、掺合料的影响; j (t )T 1(3)= T 1(7)= T 1(28)= 3)混凝土表层(表面下50~100mm 处)温度 (1)保温材料厚度 ) () (2max q 2x b --h 5.0T T T T K λλδ= (3-4) 式中: δ——保温材料厚度(m ); λx ——所选保温材料导热系数[W/(m ·K)]; T 2——混凝土表面温度(℃); T q ——施工期大气平均温度(℃); λ——混凝土导热系数,取(m ·K); T max ——计算的混凝土最高温度(℃); 计算时可取T 2-T q =15~20℃,T max -T 2=20~25℃; K b ——传热系数修正值,取~,查表3-5。

ANSYS热应力分析命令流

/FILNAME,Double,1 !定义工作文件名。 /TITLE,Temperature Analysis !定义工作标题。 !* /PREP7 !定义单元。 ET,1,SOLID70 !* !定义材料属性。 MPTEMP,,,,,,,, !定义材料1。 MPTEMP,1,0 MPDATA,KXX,1,,238*3.6 !定义材料1的传热系数KXX1。MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,C,1,,500 !定义材料1的比热C1。MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,3e-6 !定义材料1密度DENS1。 !* MPTEMP,,,,,,,, !定义材料2。 MPTEMP,1,0 MPDATA,KXX,2,,15*3.6 !定义材料2的传热系数KXX2。MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,C,2,,100 !定义材料2的比热C2。MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,2,,2.2e-6 !定义材料2密度DENS2。 !* !建立几何模型。 BLC4,-80,-10,160,20,700 VOFFST,3,20, , !* !网格划分。 FLST,5,20,4,ORDE,2 FITEM,5,1 FITEM,5,-20 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X

CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1,10, , , , , , ,1 !定义网格大小。 !* TYPE, 1 MAT, 1 REAL, ESYS, 0 SECNUM, CM,_Y,VOLU VSEL, , , , 1 CM,_Y1,VOLU CHKMSH,'VOLU' CMSEL,S,_Y VSWEEP,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 TYPE, 1 MAT, 2 REAL, ESYS, 0 SECNUM, CM,_Y,VOLU VSEL, , , , 2 CM,_Y1,VOLU CHKMSH,'VOLU' CMSEL,S,_Y VSWEEP,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !定义网格大小完成。 !* FINISH /SOL ANTYPE,4 !定义瞬态分析类型。

超长结构温度应力计算探讨

超长结构温度应力计算探讨 一、温度作用的特点: 温度作用是在规定时期内结构或结构构件由于温度场变化所引起的作用,具有以下特点:1)温度作用是由结构材料“热胀冷缩”效应被结构内、外约束阻碍而在结构内产生的内力作用,属于间接作用;2)温度作用随外界环境的变化而变化,有明显的时间性,属于可变作用;3)建筑结构从开始建造到拆除都会受到所处温度场影响,因而温度作用伴随着结构的生命全周期过程;4)引起结构温度变化因素很多,有气候季节变化、太阳暴晒辐射和其它人为因素(如火灾)等,诱因多样性使温度作用有别于其它(荷载)作用。 二、温度作用的规范规定: 2.1什么时候需要进行温度作用计算 根据温度作用的特点可知,结构中产生的温度作用大小主要与结构材料线膨胀系数和结构长度有关。表1为常用材料线膨胀系数αT,可见结构钢和混凝土的线膨胀系数非常接近。正因为如此,在计算钢筋混凝土结构的温度作用时才可以只按混凝土一种材料近似考虑。材料确定的情况下,长度越长,温度作用越大。 在完全没有约束的情况下,总长为100m、截面为600x600的普通混凝土梁温度每升高或降低20℃,梁长度将增加或减少20mm; 如果端部的变形完全受到约束,将在梁内部产生约2160KN(按强

度等级为C30计算)的轴向压力或拉力,该力约为混凝土轴向抗拉强度标准值的3倍。 T 实际结构不可能没有约束,总会在结构中产生温度应力,当结构长度较小时,可忽略温度应力和温度变形对结构的影响。现行规范根据不同的结构形式给出该长度(温度区段长度)经验值,详见表2,当结构超出该长度时才有必要进行温度作用计算。 表2: 钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距(m) 建筑结构设计时,应首先采取有效构造措施来减少或消除温度作用效应,如设置结构的活动支座或节点、设置温度缝、采用隔热保温措施等。当结构或构件在温度作用和其他可能组合的荷载共同作用下产生的效应(应力或变形)可能超过承载能力极限状态或正常使用极限状态时,比如结构某一方向平面尺寸超过伸缩缝最大间距或温度区段长度、结构约束较大、房屋高度较高等,结构设计中一般应考虑温度作用。

边坡稳定分析的总应力法与有效应力法

§2-4 边坡稳定分析的总应力法与有效应力法 土体的抗剪强度参数的恰当选取是影响土坡稳定分析成果可靠性的主要因素。原则: (1)尽可能采用有效应力方法;(2)试验条件尽量符合土体的实际受力和排水条件。 一.两种分析方法 有效应力法:计算过程中,采用有效应力进行分析,使用有效应力强度指标 、 总应力法:计算过程中,采用总应力进行分析,使用总应力强度指标或、 以土石坝边坡稳定分析中的控制时期介绍两种方法的应用。 二.稳定渗流期土坝堤防抗滑安全系数 稳定渗流期坝体内形成稳定的渗透流网,如图2.30所示。各点孔隙水压力能够确定,因此,原则上应该采用有效应力法分析。因为没有一种实验方法能够模拟这种状态下土体中的有效应力和孔隙水压力分配。 图2.30 土石坝稳定渗流期分析 分析时: 1.以土体(颗粒+孔隙水)整体取为隔离体; 2.以瑞典简单条分法为例-不计条间力; 3.计算-对圆心取矩求解边坡安全系数。

取图2.30中任意土条进行分析,如图2.31所示。由于采用瑞典条分法,不计条间力,因此主要是分析由于重力、土条底面的支撑力、作用在底面的孔隙水压力。 图2.31 土条受力示意图 图2.31中的土条重力分三部分计算: 段位于浸润线以上,采用土体天然容重,土条重力为: 段位于浸润线和地下水位之间,采用饱和容重,土条重力为: 段位于地下水位以下,采用浮容重考虑静水压力的影响,土条重力为: 土条底面孔隙水压力为 为地下水位以上等势线的高度 由此计算瑞典条分法的安全系数

将土条重量带入上述公式得到 三.土坝施工期边坡稳定分析 对于均质粘性土坝 1.总应力法:用不排水强度指标, 2.有效应力法 (1)采用下面的公式确定土坝中超静孔隙水压力(由于其中大小主应力大致成比例) 图2.33为土坝施工期等孔压图,在计算中考虑孔隙水压力,采用有效应力方法得到边坡的安全系数。

涡轮导向叶片热应力计算

涡轮导向叶片热应力计算 【摘要】某航空发动机在长时间试验中发生了涡轮导向叶片裂纹的故障。本文利用数值方法分析了叶片裂纹位置的应力,开展了对涡轮导向叶片和燃气的流固耦合计算,最终得到了叶片的热应力分布情况。计算结果表明叶片的裂纹是由于局部热应力过高引起的。 【关键词】涡轮导向叶片;流固耦合;热应力;航空发动机 1.引言 某型发动机在工厂进行完长时间试验后,发动机分解检查时发现部分涡轮导向叶片有裂纹。裂纹位于排气边中部,并基本垂直于排气边。 本文使用CFX软件计算燃气的流场,然后将流场计算得到的温度场结果导入ANSYS中进行耦合计算,最终得到叶片的热应力分布情况。 2.导向叶片结构 导向叶片结构如图1所示。叶片从上到下可划分为挂钩、上缘板、叶身、下缘板、凸边五个部分。叶片上缘板上的两个挂钩挂在涡轮机匣内壁的环槽内限制导向叶片的径向位置。叶片下缘板的两条凸边共同组成一个圆锥面和一个环面,与内机匣配合。 导向叶片是空心的,但孔的下端焊接封闭,只起保持等壁厚、减重和减少热应力的作用。涡轮导向叶片上下缘板内表面构成燃气通道。 导向叶片的应力来源主要有如下三方面: (1)导向叶片在工作过程中承受着温度场引起的热应力。在工作过程中,冷却气流冷却叶片外缘板,燃气在径向方向温度变化也很大。所以叶片存在着一个温度场,承受着因温度不均所产生的热应力。 (2)导向叶片在工作过程中承受着气动载荷。由于高温高压燃气流经导向叶片,使导向叶片承受着燃气所致的气动载荷。 (3)导向叶片还可能受到机匣与内机匣的配合影响。叶片与机匣、内机匣之间的配合关系也能够改变叶片的应力场。 在以上三种载荷中,热应力是涡轮导向叶片设计中主要考虑的。由此可以拟定导向叶片应力场分析的步骤。首先计算流场,分析涡轮导向器内部的气动与传热情况。然后进行流固耦合计算,将叶片温度场导入应力计算中,得到叶片的热应力分布情况。

某工程的温度应力计算

一、温差效应理论 1,局部温差不对整体结构产生影响,只考虑整体温差。 2,出现温差时梁板等水平构件变形受到竖向构件的约束而产生应力,同时竖向构件会受到相应的水平剪力。 3,使用阶段由于外围有幕墙,屋顶有保温,首层室外楼板也有覆土或其他面层,且室内有空调,常年的温度较为稳定,可不考虑使用阶段的温差效应,只考虑施工阶段的温差效应。 二、温差取值 对于温差T1-T2,即施工阶段基准温度T1-施工后保温围护前的最低或最高温度T2: 1,施工阶段最低或最高温度(T2)选取: A,对地下室构件,即使地下水位较高,回填土也会在地下室施工完成不久后封闭,温度变化对结构影响很小很缓慢,可考虑地 区季节性平均温度变化(地下结构一般从设置后浇带、尽早回 填等措施来降低温差的影响,一般不需要计算)。 B,对地上结构,可以认为完全暴露在室外。可能达到的最低和最高温度可取当地最近十年的历史最低、最高气温(一般参考荷 载规范里的基本气温数据,比如青岛地区为-9/33度)。 2,施工阶段基准温度(T1)选取: 结构在后浇带合拢前各部分面积较小,温度效应可以忽略不计。因此后浇带浇注时的温度作为温差效应里的基准温度T1。 当工程进展顺利,地上各层结构的合拢时间可以精确到季节甚

至月份时候,这里的基准温度可取当季或当月的近十年平均气温。当施工进度无法掌握时,基准温度可取近十年月平均气温值T1=(0.0+2.4+6.4+11.9+17.0+20.9+24.4+25.2+22.1+16.9+9.2+3.5)/12 =13.3。因此一般适当控制后浇带合拢温度时,基准温度T1可按15度进行计算:降温温差T1-T2=15-(-9)=24℃;当计算地上结构升温温差时,升温温差T1-T2=15-33=18℃。 只有当地上结构一层顶合拢日期距屋面合拢的日期超过一年时,最大负温差和最大正温差才会共存在一个工程中,因正温差主要产生压应力,所以温度效应仍是按最大负温差来控制。 探讨:对于有后浇带的工程,在满足至少两个月的条件下是否可将后浇带浇注时间限定在温度较低的月份,至少避开最高的月份夜间浇筑,这样计算最大负温差时的基准温度(T1)会降低,相应最大负温差也会减小。 三、混凝土长期收缩的影响 根据王梦铁的《工程结构裂缝控制》中相关计算公式和表格。 混凝土收缩是一个长期的过程,影响最终收缩量的因素有水泥成分、温度、骨料材质、级配、含泥量、水灰比、水泥浆量、养护时间、环境温度和气流场、构件的尺寸效应、混凝土振捣质量、配筋率、外加剂等。由于竖向构件的约束,水平构件的混凝土收缩会产生拉应变,这种应变可以和混凝土因温度变化产生的应变等效,可用产生等量应变的温度差(当量温差)计入混凝土收缩效应的影响。 参考王梦铁的《工程结构裂缝控制》中的相关计算方法,混凝土收缩应变的形式和发展与混凝土龄期密切相关,任意时间t(天数)时混凝土已完成的收缩

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