密肋复合墙板温度损伤模型及裂缝控制方法研究

论文摘要

密肋壁板结构是由密肋复合墙板内嵌于隐形框架而形成的一种新型结构体系。本文针对密肋复合墙板在环境温度场的作用下的开裂现象,运用微观力学及断裂力学手段,通过分析变温过程中密肋复合墙板中混凝土框格和蒸压加气混凝土砌块界面上的温度应力以及在粘结界面上形成裂缝的过程,建立密肋复合墙板在温度作用下的损伤模型,研究其损伤规律。并综合考虑各种不同的施工工况对比的结果,给出改进的施工方法以及裂缝控制措施。主要研究内容如下:1、阐述了损伤的基本原理,并从混凝土的σ-ε全曲线出发,分阶段解释了混凝土中损伤的形成和扩展累积直至完全损伤的过程。介绍了几种常用的混凝土损伤本构模型和混凝土温度损伤模型,并且对比分析了各损伤模型的优缺点。2、对施工条件下温度变化引起的密肋复合墙板模型的温度损伤进行研究,运用微观力学及裂断力学的手段,通过分析变温过程中密肋复合墙板中混凝土框格和蒸压加气混凝土砌块界面上的温度应力以及在粘结界面上形成裂缝的过程,给出微裂纹随温度变化的扩展规律,建立了密肋复合墙板的温度损伤模型,从而给出了密肋复合墙板在温度变化过程中损伤量随时间变化的具体表达式,为计算密肋复合墙板温度损伤量提供了工具。3、介绍了有限元分析方法的基本理论及其推导方法,并阐述了有限元分析软件ANSYS求解温度—应力耦合问题的基本思想。以密肋复合墙板中的框格单元为研究对象,建立有限元模型,模拟了密肋墙板的实际生产过程中的温度加载过程,进行了温度应力损伤分析。4、对比了不同的施工状况下密肋墙板的温度应力的分布及其开裂机理,提出了优化和改进施工工艺的措施,提出更为合理的生产工艺,有效的控制了裂缝的开展。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 密肋壁板结构简介
• 1.3 前期研究成果
• 1.3.1 试验研究
• 1.3.2 理论研究
• 1.4 本文的主要内容
• 2 温度损伤及损伤模型介绍
• 2.1 损伤的基本原理
• 2.2 混凝土的损伤原理
• 2.2.1 研究现状
• 2.2.2 混凝土的损伤原理
• 2.3 混凝土的损伤本构模型
• 2.4 混凝土的各种损伤本构模型的优缺点比较
• 2.5 混凝土的温度损伤本构模型
• 2.5.1 混凝土温度损伤机理
• 2.5.2 有关混凝土温度损伤的研究
• 2.6 本章小结
• 3 密肋复合墙板的温度损伤模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 温度场的建立
• 3.2.1 大平板的非稳态导热
• 3.2.2 长圆柱体的非稳态导热
• 3.2.3 短圆柱的非稳态导热
• 3.3 温度损伤模型的建立
• 3.3.1 温度损伤产生的热应力的求解
• 3.3.2 求解方法
• 3.4 温度损伤演化方程
• 3.5 考虑温度损伤的弹性本构模型的分析
• 3.6 本章小结
• 4 密肋复合墙板的温度损伤算例分析
• 4.1 有限元的基本理论
• 4.1.1 有限元的基本思想
• 4.1.2 有限元的推导
• 4.2 ANSYS的热分析介绍
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.4 环境温度的作用以及模型中参数的确定
• 4.4.1 温度作用
• 4.4.2 模型中参数的确定
• 4.5 算例分析
• 4.6 各种工况的比较
• 4.6.1 考虑不同温度陡降幅度的影响
• 4.6.2 考虑不同降温速度的影响
• 4.6.3 考虑其他因素的影响
• 4.7 施工工艺的改进
• 4.8 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集