《混凝土箱梁日照温度场 温度应力ANSYS分析结果》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土箱梁日照温度场 温度应力ANSYS分析结果（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、SimWe仿真论坛C06：ANSYS-实例赏评 混凝土箱梁日照温度场、温度应力ANSYS分析结果混凝土箱梁日照温度场、温度应力ANSYS分析结果混凝土箱梁在日照和气温变化等气象因素作用下，会在截面内产生非线性温度分布，引起较大的纵向、横向温度应力，在超静定结构中还会引起温度次应力。应力大小往往会超过列车或汽车荷载效应，特别是横向温度应力对混凝土箱梁纵向裂纹的出现有很大的贡献。下面首先发几张混凝土箱梁日照温度场ANSYS分析结果的图片，希望对这方面感兴趣的网友在此讨论。：夏季日照温度场。由于，桥轴线走向和纬度的关系，腹板在夏季腹板几乎不受日照，因此截面温度梯度主要在竖向。peregrine200
2、7-7-14 15:07夏季，t=10:00的温度场peregrine2007-7-14 15:09夏季，t=14:00的温度场i 本帖最后由 peregrine 于 2007-7-14 15:15 编辑 /iperegrine2007-7-14 15:15回复 #3 peregrine 的帖子夏季，t=03:00，夜间负温差peregrine2007-7-14 15:19：冬季温度场。本箱梁冬季腹板也会受到一定的日照。冬季，t=16:00bridge52092007-7-18 21:481、底板温度基本是处于均匀温度状态？原来做过实桥试验，上下底板也是相差很大的，是不是所处环境不同了？2、“
3、夏季，t=03:00，夜间负温差”跟实测也是差的很远，基本上是处于均匀温度状态。3、希望提供你的计算思路，偶们好学习一下。peregrine2007-7-19 20:15回复 #6 bridge5209 的帖子回楼上我这是根据多年气象资料计算的最不利状况下的温度分布，与楼上在某一座桥的实测数据有出入，是正常的。1、 底板温差主要受气温变化和地面或水面对太阳辐射的反射率影响，地面太阳辐射发射率随环境变化很大，难以准确确定，计算时一般偏于不利考虑，取较小值，因此计算的底板上下温差比较小，在本算例中为3.4（14:00)2、 夜间负温差看起来很大，但要注意的是，最高温度出现在箱梁梗胁加厚处的内部，而
4、最低温度出现在悬臂端部板厚最薄处，特别是在悬臂端部，在很小的范围内温度降低很多，因为这个部位不仅尺寸小，而且夜间呈三面放热的状态，温度下降自然比结构主体要大得多。实测一般不会去测这种局部地方的值，因此也反映不出来。当然，在运营阶段，悬臂端部处会有人行道或安全带遮盖，局部温度变化就不会这么明显了。除开这种局部温度变化外，本算例沿板厚的负温差分别为-7.5和-5.2，比现行规范的值还小得多。还有比这个更大的。夜间负温差受很多因素影响，主要有白天太阳辐射强度、板厚、箱内通风状况、风速、夜间降温幅度等。如果白天太阳辐射强度较大、箱内通风条件较差、板厚较大而且夜间风速又相对较大时，就有可能出现较大的负温
5、差。手边资料有实测到-5.6的顶板负温差，但肯定不是最不利状况，因为板厚只有16cm(铁路箱梁),太阳辐射也不是很强。夜间负温差的实测与观测时间有关。箱梁白天是外表面温度高于内部温度，在午后某一时刻达到峰值，然后外表面温度开始下降，而箱内温度仍在上升，夏季大概在夜间8、9点左右会出现内外温度大致均匀的时刻。如果在此时间附近观测，一般测不到太大的负温差，负温差要在深夜观测。过了8、9点后，外表面温度开始低于内部温度，负温差慢慢增大。i 本帖最后由 peregrine 于 2007-7-19 20:22 编辑 /i不倒臂膀2007-7-21 16:02终于找到组织了呵呵，我做的也是箱梁的外界温度场
6、分析，到现在还没什么结果，恳请楼主大虾赐教一番！我的邮箱是另外，夏日的箱梁竖向温度场固然重要，但横向的也不可忽视，因为箱梁的温度梯度包括沿横向和竖向的；腹板在夏季腹板几乎不受日照，这要看箱梁悬臂板的长度，看是否腹板全在阴影处，截面温度梯度主要在竖向，特别是顶板部分。peregrine2007-7-21 21:24确实应重视横向温差。再发个包括横向温差的情况，供参考。是一个实桥的算例(无碴铁路箱梁)attach130462/attachi 本帖最后由 peregrine 于 2007-7-21 21:30 编辑 /i不倒臂膀2007-7-22 15:29请教楼主我对箱梁在日照条件下温度场分布有几
7、点疑惑：针对该分析，我认为应该涉及到热分析单元和表面效应单元（带孤立节点），分别施加对流荷载和热流密度，问题如下1：如何对孤立节点施加外界温度，因为外界气温是一直变化的，是否应该编辑函数定义，但外界温度可近似为正弦函数变化，是否就应该知道该天时刻的温度值？2：对流系数的计算，有资料表明按公式d=6.31v0.656+3.25e-1.91v得出对流系数，但此值计算是否符合实际，是否比实际值小？3：太阳辐射值也是随时变化的，进行瞬态热分析，如何施加该热流密度，还是编辑函数Im=Ensinh/(sinh+(1-p)/p)进行施加吗4：是否该考虑热辐射问题？上述问题希望楼主给予解答！希望楼主在这方面多
8、发好贴！谢谢！peregrine2007-7-23 12:07日照温度场比较复杂，求解方法可能会因各人的思路而异1. 你说的孤立节点不知是不是指热辐射边界条件中的space node，对于space node中的温度(spctemp命令中的temp),ANSYS没有说可以用表格或函数形式数据，我理解为不可用。2. 对流系数计算的经验公式很多，计算结果差别不是很大，你提出的经验公式所得的计算结果应该也可以用。我使用的对流系数公式为h=2.6(T-T0)0.25+4v,T和T0分别为表面温度和空气温度。3. 太阳辐射应同时考虑直射和散射，这样准确度高些。应该考虑随时间的变化，编辑函数或用TABLE
9、施加都可。4. 应考虑热辐射。对外表面，考虑表面向外界发射辐射，同时吸收来自大气和周围地表环境发出的热辐射(这里指长波辐射、不包括太阳辐射)在我用的ANSYS版本中，在同一边界上不能同时给定热流密度(Hflux)和对流边界条件(CONV),不知新的版本有没有变化。我在求解时，将太阳辐射、对流、热辐射统一转换为热流密度，以TABLE表示，再施加到边界上。以顶板的边界条件为例(假设按二维温度场问题求解)，假定气温、太阳辐射、风速等都是时间的已知函数，那么顶板上的热流密度总可以表示为时间和表面温度的函数。因此，可以先定义一个随表面温度和时间变化的热流密度数表，例如 *DIM,flux1,Table,
10、ntime,ntemp,Time,TEMP. 然后给定flux1在不同时间、和表面温度下的值，也就是设定一张完整的数表。边界温度事先并不知道，这没有关系，只要求解过程的温度不会超过设定表格时的温度范围就可以了。然后用SFE,SFL等命令对顶板施加边界条件即可，例如用SFL施加，可能的命令形式如下lsel,S. !选择顶板上的lines.FL,all,hflux,%flux1% ！将以表格flux1给定的热流密度施加到顶板上。因为定义flux1时已明确flux1是随时间TIME和温度TEMP这两个主变量(primary variable)变化的，所以，在瞬态求解过程中ANSYS就会根据时间和温度
11、从flux1表格中获取热流密度的值，动态施加的边界上。对腹板的边界条件也是类似，不过腹板上如果考虑悬臂板的遮阳影响，应该定义三维数表，需增加一个坐标变量(y)。箱内边界条件则不需这样复杂，因为对流和热辐射可以叠加，而且热辐射也不需定义space node.个人观点，仅供参考！不倒臂膀2007-7-23 16:46谢谢楼主的好贴！若把太阳辐射、对流和热辐射统一转化为热流密度，当然就不需要利用表面效应单元，利用它的目的就是把热流密度和对流荷载分别来加！现在的版本仍是规定同一边界不能同时施加两种荷载，否则只以最后施加的面荷载进行计算！再问楼主一些细节问题！1：太阳直接辐射Im和散射Id（水平表面）数
12、值是由气象站查出来的还是计算而来，计算对Im比较简单但对Id我就无能为力了。2：对流引起的热交换热流密度q=h（Ta-Ts）,h、Ta和Ts分别表示对流系数，空气温度和砼的表面温度长波热热辐射引起的热交换热流密度q=Cs(T+Ta)4-(T+Ts)4，T为常数273，Ta和Ts如上既然楼主的flux1是随时间TIME和表面温度TEMP变化的，那么Ta和Ts到底如何设置，空气温度和砼的表面温度到底有什么联系，它们分别代表什么意思？最好有个例子介绍一下。这个问题可能有些弱智，还望楼主见谅回答，谢谢！不倒臂膀2007-7-23 16:59另外楼主的flux1是在不同时间、和表面温度下的值，也就是对流
13、、热辐射和太阳辐射的统一，我看倒不如分别对某边界施加三次热流密度，这样的热流密度比较单一明了（需要定义多个数组），这意味着把三种荷载产生对应热流密度进行线形叠加，楼主意味如何？不倒臂膀2007-7-24 11:02对于对流中的Ta和Ts我有了些认识：这其实是对流计算公式，Ta为固体表面温度，Ts为流体温度则对流由牛顿准则得出：q=-h（Ta-Ts）,h、Ta和Ts分别表示对流系数，空气温度和砼的表面温度，在Ansys热分析中，只需知道Ts即可！以下仍是疑问：1：Ts在没有实测值的情况下如何得到？是否需要知道该天的气温变化，利用正弦函数曲线模拟？希望楼主给指道！2：太阳辐射中的直接辐射Im和散射
14、Id（水平表面）数值是由气象站查出来的还是计算而来？因为我没有任何实测资料，通过Ansys来对箱梁和空心墩进行温度场分析，进而与规范进行对比，所以在一些细节方面存在许多疑问，还望各位大虾不吝赐教！尤其是楼主呵呵！peregrine2007-7-24 22:42Ta(或许是Ts)为固体表面温度,没错！也就是*DIM,flux1,Table,ntime,ntemp,Time,TEMP 中的TEMP, 也就是我前面贴子中说的边界温度，边界温度事先并不知道，这没有关系。关键是你定义的flux1要让ansys在求解过程中能够根据Time和TEMP从你设定的表格中获得所需要的热流密度值（ANSYS会自动内
15、插),比方说你估计边界温度不会超出2060这一范围，计算时间在024小时内，如果你把温度划分为5的间隔，把时间划分为0.5小时得间隔，那们你就得预先设定一张949的数表flux1，这恐怕只有借助函数编辑器或APDL语言才能完成了，特别是用后者效率较高。数表相当于一个关于变量Time和TEMP的函数。你说的定义多个数组，对某边界施加多次热流密度，当然是不错的的，根据具体情况选择就是了。如果要将计算资料和实测资料对比，当然以采用现场的实测气象资料为好。要证实你模型的可靠性，也需要通过现场实测温度场证实。没有桥址现场实测资料，可以采用当地历史气象台站的资料。如果只知道最高、最低气温，用正弦曲线模拟气温也是可行的。太阳辐射中的直接辐射Im和散射Id（水平表面）数值可由气象站查出来，也可以通过计算。气象条件的计算，建议看看下面的参考资料。1. 太阳辐射对桥梁结构的影响中国铁道出版社彭友松，强士中，李松哑铃形钢管混凝土拱日照温度分布研究 中国铁道科学，不倒臂膀2007-7-25 12:13谢谢楼主的细心回复！推荐的参考文献很好，可惜找不到英文文献，可惜呵呵！我想把楼主的思路给捋清一下：考虑箱梁日照温度场，要分别考虑太阳辐射，对流和热辐射三种形式。1：太阳辐射，包括太阳直射和太阳散射，
