К анализу температурных напряжений в бетонных покрытиях
Моделирование конструкции бетонного покрытия (двухслойной плиты с полиэтиленовой прокладкой) на основе связанной задачи термоупругости методом конечного элемента с использованием программного комплекса Ansys для определения базовых температурных полей.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.06.2017 |
| Размер файла | 14,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
К анализу температурных напряжений в бетонных покрытиях
А.В. Зотов
А.А. Ляпин
Наблюдения за состоянием бетонных покрытий в условиях естественного прогрева, например дорожных или аэродромных, показывает существенное влияние теплофизических процессов на трещиностойкость и долговечность данных конструкций. Существующие методики [1,2] и современные исследования [3-6] по расчету температурных полей бетонных покрытий основываются на необходимости учета толщины покрытия, конструктивных особенностей строения слоев, включая армирование, характера распределения температуры по толщине плит, контакта покрытия с основанием, условий укладки бетона.
В данной работе анализ температурных полей проводился путем моделирования конструкции покрытия на основе связанной задачи термоупругости методом конечного элемента с использованием программного комплекса Ansys. Базовая конструкция выбрана в виде плиты покрытия на двухслойном основании: прокладка полиэтиленовая (ППА), слой основания. Трение моделировалось введением контактных элементов между ППА и бетонным покрытием. Геометрические параметры плиты определялись характером нарезки деформационных швов расширения и сжатия. бетонный термоупругость аnsys температурный
Получено, что при выполнении рекомендаций [7] равномерный прогрев или прогрев с уменьшением температуры при удалении от поверхности плит вглубь покрытия даже при превышении температуры обжатия прокладок в швах расширения не может привести к каким-либо существенным растягивающим напряжениям в конструкции покрытия, влияющим на появление трещин. Вместе с тем, учитывая климатические условия некоторых регионов, возможно достаточно быстрое охлаждение дневной поверхности покрытия в результате, например, дождя в условиях, когда температура покрытия превышает температуру обжатия прокладок (более 40 0С). Это приводит к возможности обратного распределения температур по глубине покрытия. В этом случае можно считать, что наибольшие растягивающие напряжения на дневной поверхности плит приближенно можно определить по формуле [8]
У =С бЕДТ,
где ДТ - расчетный перепад температур,
б - коэффициент линейного расширения бетона,
Е - модуль упругости,
С - экспериментальная константа (при численном моделировании получено С=1.27) .
Неравномерность распределения температуры по глубине плиты с ее линейным увеличением вглубь среды может являться источником возникновения трещин на поверхности плит покрытия. Фактором, определяющим процесс создания обратного распределения температур является низкая теплопроводность прокладки ППА, значительно уменьшающая отток тепла в слои основания конструкции [9]. Наличие прокладки с уменьшенным коэффициентом трения в области ее контакта со слоями конструкции имеет положительное значение для обеспечения независимой работы каждого из конструктивных слоев (покрытия и основания). В условиях же существенного температурного воздействия наличие прокладки приводит к увеличению подвижности плит и создании условий неоднородного обжатия их краев.
Полученные результаты в целом согласуются с результатами, например работы [10], и иллюстрируются диаграммами, отражающими напряженно-деформированное состояние конструкции.
Обратный перепад температур в 10 0С приводит к росту напряжений растяжения на поверхности плиты до 4 МПа.
При этом возможно обламывание кромок швов за счет неоднородности поведение полных деформаций вблизи них.
При образовании трещин в области ложного шва данная зависимость становится нелинейной.
Линия h=0.03 - шов сжатия без трещины, h=0.1 в условиях образования трещины.
Литература
1. Методические рекомендации по расчету температурных полей, напряжений и деформаций в цементобетонных покрытиях. СОЮЗДОРНИИ. Москва, 1976.
2. Методические указания по расчету температурных и усадочных напряжений в железобетонных цилиндрических опорах мостов. ВНИИТС. Москва, 1979.
3. Гольденберг А.Л. Влияние периодического воздействия знакопеременных температур на структуру и эксплуатационные свойства высокопрочных бетонов [Текст] // Вестник МГСУ. - 2011. - №2. - С .93-104.
4. Armaghani J. M., Larsen T. J., Smith L. L. / Temperature response of concrete pavements // Transportation Research Record. 1987. -№1121. -P. 23-33.
5. Thompson M. R., Dempsey B. J., Hill H., Vogel J. / Characterizing temperature effects for pavement analysis and design // Transportation Research Record. 1987. - № 1121. - P. 14 - 21.
6. Осипов А.М. Бетонирование при низких температурах [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №4. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4y2012/1306 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
7. Кричевский, А.П. Расчет железобетонных инженерных сооружений на температурные воздействия [Текст]: Монография / А.П. Кричевский -М.: Стройиздат, 1984. - 148 с.
8. Руководство по проектированию аэродромных покрытий. Аэропроект. Москва, 1983.
9. Кулинич И.И., Литвинов В.В., Языев С.Б. Исследование устойчивости неоднородных полимерных стержней в условиях термовязкоупругости [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2012, №3. - Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n3y2012/951 (доступ свободный) - Загл. с экрана. - Яз. рус.
10. С.А. Буянов, О.В. Кантур Моделирование температурных напряжений в железобетонных плитах покрытия аэродромов средствами SCAD [Текст] // CADMaster. - 2011. - №4 - С. 108-111.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Постановка нестационарной краевой задачи теплопроводности в системе с прошивной оправкой. Алгоритм решения уравнений теплообмена. Методы оценки термонапряженного состояния. Расчет температурных полей и полей напряжений в оправке при циклическом режиме.
реферат [4,0 M], добавлен 27.05.2010Вычисление напряжений, вызванных неточностью изготовления стержневой конструкции. Расчет температурных напряжений. Построение эпюр поперечной силы и изгибающего момента. Линейное напряженное состояние в точке тела по двум взаимоперпендикулярным площадкам.
курсовая работа [264,9 K], добавлен 01.11.2013Основные виды физических полей в конструкциях РЭС. Моделирование теплового поля интегральной схемы в САПР ANSYS. Моделирование поля электромагнитного поля интегральной схемы, изгибных колебаний печатного узла. Высокая точность и скорость моделирования.
методичка [4,2 M], добавлен 20.10.2013Некоторые аспекты развития методов расчётов температурных и концентрационных полей в пластах. Физические процессы при фильтрации жидкости в глубоко залегающих пластах. Уравнение конвективной диффузии с учетом радиоактивного распада и обмена жидкости.
диссертация [3,6 M], добавлен 06.07.2008Теория температурных полей: пространственно-временные распределения температуры и концентрации растворов. Модель физико-химического процесса взаимодействия соляной кислоты и карбонатной составляющей скелета. Методы расчётов полей температуры и плотности.
автореферат [1,3 M], добавлен 06.07.2008Методика газодинамического анализа кольцевой камеры сгорания с использованием инженерного пакета ANSYS. Применение газовой турбины в современной промышленности. Основные показатели работы камер сгорания. Анализ безопасности и экологичности проекта.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 30.09.2013Определение основных параметров процесса сжигания топлива при заданных температурных условиях печи. Режим сжигания, состав и объем продуктов сгорания. Методика и этапы конструирования ограждений печи. Расчет теплового баланса, сожигательного устройства.
курсовая работа [213,9 K], добавлен 22.10.2012Расчет напряженно-деформированного состояния ортотропного покрытия на упругом основании. Распределение напряжений и перемещений в ортотропной полосе на жестком основании. Приближенный расчет напряженного состояния покрытия из композиционного материала.
курсовая работа [3,3 M], добавлен 13.12.2016Поведение полей напряжений в окрестности концентраторов дефектов и неоднородностей среды, полостей и включений. Теоретическое решение задачи Кирша. Концентрации напряжений. Экспериментальный метод исследования напряжённо-деформированного состояния.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 24.03.2011Особенности виброакустического расчета конструкции сухогруза без специальных средств снижения вибрации и шума. Модернизация противошумового комплекса и энергостатистический анализ инженерных конструкций с использованием программного комплекса AutoSea.
курсовая работа [936,3 K], добавлен 27.12.2012Построение задач термоупругости. Модели сплошной среды. Термоупругая среда с внутренними параметрами состояния. Плоские гармонические термоупругие волны расширения в неограниченной среде. Отражение преломления термоупругих волн в матричной формулировке.
курсовая работа [437,4 K], добавлен 26.04.2010Описание решения стержневых систем. Построение эпюр перерезывающих сил и изгибающих моментов. Расчет площади поперечных сечений стержней, исходя из прочности, при одновременном действии на конструкцию нагрузки, монтажных и температурных напряжений.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 23.11.2014Правила определения собственных частот и форм колебаний ротора компрессора. Проведение расчета ротора и робочих колес. Изучение возможностей решения контактных задач в системе ANSYS. Рассмотрение посадки элементов на вал с гарантируемым натягом.
диссертация [4,9 M], добавлен 20.07.2014Порядок расчета токов методом преобразования, изображение графа схемы и способы ее упрощения. Сущность метода узловых напряжений. Составление баланса мощностей, особенности определения напряжения и тока в резисторе методом эквивалентного генератора.
контрольная работа [563,3 K], добавлен 17.05.2011Разработка и апробация автоматизированного комплекса расчета виброакустических характеристик торпеды на основе программного продукта AutoSEA2. Влияние способа моделирования воздушного шума двигателя, шума и вибрации редуктора на результаты расчетов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.12.2012Исследование изменения окружных и меридиональных напряжений по высоте цилиндрическо-конического резервуара. Определение толщины стенок конструкции. Подбор болтов, крепящих крышку резервуара. Расчет усилия в стержнях опорных ферм методом вырезания узлов.
курсовая работа [557,1 K], добавлен 12.12.2011Принцип суперпозиция температур. Глубина проникновения тепла в поверхностный слой, зависящая от периода колебаний температуры на поверхности. Схема лабораторной установки для изучения распространения и интерференции температурных волн, ее элементы.
контрольная работа [625,2 K], добавлен 07.10.2016Расчет структуры электромагнитных полей внутри и вне бесконечного проводящего цилиндра и в волноводе методом разделения переменных при интегрировании дифференциальных уравнений для получения аналитических выражений потенциалов и напряженностей полей.
курсовая работа [860,6 K], добавлен 14.12.2013Особенности проектирования электрического аппарата на базе микропроцессора, способного измерять, регулировать температуру в заданном диапазоне температур. Обзор температурных датчиков. Обоснование выбора. Методы электрического расчета электронагревателей.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 21.09.2010Этапы расчета параметров схемы замещения сети. Особенности моделирования линий электропередач. Анализ трехлучевой схемы замещения. Основное назначение программного комплекса LinCorWin. Рассмотрение способов вывода в ремонт электросетевого оборудования.
контрольная работа [2,9 M], добавлен 04.11.2012
