基于混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析

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1、重庆大学硕士学位论文混凝土结构温度场和温度应力的有限元分析姓名：程世鹏申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：袁政强20070430中文摘要摘要近年来，我国大型的公用建筑建设得到蓬勃发展，建筑师对不设缝混凝土结构的长度要求越来越高，出现了较多超长、超大的建筑物，这类结构大部分采用部分预应力混凝土框架结构形式，不设或者少设伸缩缝。而温度应力使这类超长无缝结构设计需要考虑的重要因素，其计算难点是建筑有效温度场的建立及对应温度场作用下的温度变形，从而估测结构由于变形作用而引起的温度应力及有害裂缝。因此开展

2、温度场作用下结构变形及应力的研究则显得尤为重要。本文首先综合了国内外对混凝土桥梁结构的温度应力的研究现状，简要地介绍了有限元分析理论。再在试验的基础上，用面向对象的c++程序设计语言开发了温度场及温度应力的计算软件。本文研究的主要内容总结如下：①制作了多个混凝土试验模型，用美国DALLAS温度传感器分别实测了在各种不同环境下的温度分布情况；②根据热传导理论，对温度场的分布进行了有限元分析，推导出了六面体八节点单元的有限元格式；③根据温度应力的基本理论，对温度应力分布进行了有限元分析，用六面体八节点单元

3、导出了温度应力的有限元格式；④用面向对象的程序设计语言c++来具体实现三维稳态温度场和温度应力问题的有限元程序的开发，融入用C++编制的大型通用有限元科学和工程计算软件；⑤选取一个试验模型作为算例，用ANSYS建模，分别用上面的程序和ANSYS对其进行了稳态温度场和温度应力的计算和对比，从而验证本文方法的有效性和实用性。关键词：温度梯度，有限元，温度应力，八节点六面体单元英文摘要ABSTRACTConsideringarchitectureappearanceandconstructiondesign

4、，over-longframestructureswithoutexpansionjointhavebeenwidelyusedinengineeringproject．Whileithasbeenrecognizedthatthedeformationofsuchstructuresinresponsetotemperaturechangeswillinducethermalstressesthatarecomparabletothestressesinducedbydeadorliveloads，

5、andthedifficultyishowtosimulateavalidstructuretemperaturefieldandestimatethedeformationunderthechangingtemperaturefield，theninordertoevaluatethermalStressesandcriticalcrackscausedbyrestricteddeformation．Inthethesis，thestudyactualityabouttemperaturestres

6、sesofconcretedbridgeflameisfirstlysummarized，andsomefiniteelementanalysistheoriesandmethodsofconcretearealsointroducedinbde￡andcalculatingsoRwareabouttemperaturefieldandtemperaturestressesaredevelopedtrough00C++programminglanguagebasedonsometest．Themain

7、studyofthisthesisincludesfiveparts：Firstly,someconcretemodelsoftestaredone,temperaturefieldindifferentenvironmentaretestedtroughtemperaturesensorDALLASmadeinAmerica；secondly,finiteelementanalysisabouttemperaturefieldaredoneaccordingheatexchangedtheory,a

8、ndformatoffiniteelementabouttemperaturefieldarededucedinelementofeight-nodehexahedron．Thirdly,finiteelementanalysisaboutthermalstressesaredoneaccordingheatchangingtheory,andformatoffiniteelementaboutthermalstressesarededucedinele