碳纤维增强复合材料约束混凝土的温度应力分析

《碳纤维增强复合材料约束混凝土的温度应力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、2010年第5期混凝土与水泥制品2010N0510月CHINAC0NCRETEANDCEMENTPRODUCTSOctober碳纤维增强复合材料约束混凝土的温度应力分析刘华新，谷志民，毕重，王学志(1．辽宁业大学土木建筑工程学院，锦州121001；2．锦州市城乡建筑设计有限责任公司，121001)摘要：混凝土与碳纤维的热膨胀系数不问，在温差作用下，两种材料各自的自由变形受到约束，从而产生了温度应力。通常，温度应力随着温差增大而增大。应用ANSYS软件分别对降温温差3O℃、4O℃、5OcC、60％时碳纤维布约束混凝土的温度应力进行了分析，以期对寒冷地区用碳纤维增强复合材料加固混凝土结

2、构时，对温度应力的控制有所帮助。关键词：碳纤维增强复合材料；温度应力；约束混凝土Abstract：[~eeaosethethermalexpansioneoeficientisdiferentbetweenCFRPandeonerete，temperaturestressisproducedwhenthefleefi)rmdeformationsoftwokindsofmaterialsareconfinedunderthetemperaturedifference．Usually，temperaturestressincreaseswhentheterriperatarediff

3、ereneeincreases．BylbeANSYSsoftware．underthecoolingtemperaturedifferenceof30℃．40oC．50oCand60℃．thetemperatureslressofreinforcedeonfrelecolumnsconfinedwi}hCFRPsisanalyzed．Thepurposeisthatitcanbehelpfult0thecontroloftemperaturestressesotreinforeedeoneretecohunnsconfinedwithCFRPsincoldareas．Keyword

4、s：CFRP；l'emperaturestress；ConfinedConcrete中图分类号：TU528．572文献标识码：A文章编号：1000—4637I2010)05—42—030前言元为Solid45，该单元为8节点实体单元，每个节点有混凝土与碳纤维两种材料的热膨胀系数大不相三个方向的平动自由度，具有蠕变、塑性、徐变、应力刚同，混凝土的热膨胀系数为(1．0～1．5)×10oC，而碳纤化等性能。两种单元的几何形状及节点位置如图1和维的热膨胀系数为(22～32)xlO-6／~C(垂直于纤维方向)图2所示。和(一0．72—1．4)×10℃(平行于纤维方向)。在低温情况下，碳纤维有

5、膨胀的趋势，但混凝土抑制了其膨胀，对碳纤维产生压力；同时，混凝土有收缩的趋势，而碳纤维抑制了其收缩，这就导致了混凝土产生拉应力。在温差作用下，混凝土和碳纤维两种材料各自的自由变形受到约束，从而产生了温度应力⋯。KZANSYS软件广泛应用于土木工程等诸多领域，本f文应用ANSYS软件分别对在降温温差30、40℃、x／一50、60℃作用下的碳纤维约束混凝土棱柱体进行r图1SOLID70几何形状及节点位置温度应力分析，求解出了最大温度应力。本研究的目的是在寒冷地区用碳纤维增强复合材料加固混凝土结构时，对温度应力的控制有所帮助。1热分析步骤及单元类型的选择单元坐标系【显示为KEYOPT(采

6、用间接耦合法对碳纤维约束混凝土棱柱体进行热分析，得到节点温度，然后重新进入前处理器，将热K单元转换为相应的结构单元，把热分析得到的温度作Z▲为载荷施加在结构单元上，最后对试件的应力和变形／一Y进行求解121。x对混凝土材料进行热分析时选用Solid70单元，该图2SOLID45几何形状及节点位置单元为8节点六面体单元，只有一个自由度(温度)，适对于碳纤维材料，热分析时采用四节点四边形单用于三维瞬态和稳态热分析，与它对应的结构分析单元Shell57，只有一个自由度(温度)，适用于三维稳态基金项目：辽宁省教育厅高等学校科研基金资助项目(20083l7)．．和瞬态分析，与其对应的结构分析

7、单元为Shell63。一42一刘掼新，谷志民，毕重，等碳纤维增强复合材料约束混凝土的温度应力分析州⋯Shell63为四节点四边形单元，有六个自由度(三个平一动自由度，三个转动自由度)，而且具有薄膜弯曲功能，支持应力刚化，大变形。两种单元的几何形状及节点位置如图3和图4所示。誊。◆图8降温6h试件截面温度9降温试件截向温度定的降温要求p。2．2vonMises应力分析建模分析时考虑较不利的情况，即混凝土的热膨胀系数取1．5x10-5／~C，碳纤维增强复合材料热膨胀系X数