ANSYS计算温度场及应力场

1、基于 ANSYS 有限元软件实现施工温控仿真的主要技术（1）研究方法和分析流程本次计算利用 ANSYS 软件来进行象鼻岭碾压混凝土拱坝全过程温控仿真计 算分析。具体分析流程如下：1）收集资料：包括工程气象水文资料、大坝体型、热力学参数、工程进度、 施工措施、防洪度汛和蓄水等。2）整理分析资料：参数拟合、分析建模方法。3）建模：采用 ANSYS 软件进行建模，划分网格。4）编写计算批处理程序：根据资料结合模型编写计算温度场的ANSYS 批处理程序。5）检查计算批处理程序：首先检查语句，然后导入计算模型检查所加荷载 效果。6）计算温度：使用 ANSYS 软件温度计算模块进行计算。7）分析温度结果：

2、主要分析各时刻的温度场分布和典型温度特征值。8）应力计算建模：模型结构尺寸与温度分析模型相同，需要改变把温度分 析材料参数改为应力分析材料参数。9）计算应力：使用 ANSYS 软件温度应力计算模块和自编的二次开发软件 进行计算。10）分析应力结果：主要分析应力场分布和典型应力特征值。11）编写报告：对计算流程和结果实施进行提炼总结，提出可行的温控指标 和措施。（2）前处理1）建模方法选择。有限元建模一般有两种方法： 一种为通过点线面几何拓扑的方法建模， 这种 建模方法精确， 但是比较费时。 对于较大规模的建模任务花费时间太多。 另一种 为通过其他软件导入，如 CAD ，通过在其他软件中建模，然

3、后输出为 ANSYS 可以识别的文件类型，再导入 ANSYS 中完成建模过程，这种建模方式精度较直 接建模的精度要稍低一些，但是由于要求建模的模型已经在 CAD 软件中完成了 初步建模，可以直接拿来稍作处理即可应用， 时间花费较少。 本计算选用从 CAD 软件导入 ANSYS 中来建立模型。2）建模范围。建模范围可以分为全坝段建模和单坝段建模， 全坝段建模可以全面反映整个 坝体的温度和应力情况，但是建模难度高、计算量大；单坝段建模建模难度小， 计算量也相对较小，一般情况下单坝段建模即可满足要求。3）施工模拟层厚。根据已建碾压混凝土坝经验，碾压层厚一般为0.3m左右，按照0.3m 层建 模是最精

4、确的，但是如果按照0.3m 层建模，计算网格数量巨大，计算时间长， 对于硬件要求较高，在硬件和时间达不到要求的情况下，按照 3m 一层以下精度 都是可以基本满足要求的。4）分区模拟。由于各分区混凝土水化热差别较大， 对于温度计算影响较大， 因此建模要尽 量反映混凝土大坝内部分区变化。 基岩由于对混凝土只是导热作用， 且影响范围 在 10m 左右，因此在计算时可以认为是均质体，计算热力学参数采用靠近建基 面的地层参数。5）参数选取。参数一般选择可研阶段的材料试验报告， 如果项目部未能提供这些资料， 可 以在征求同意的前提下，通过查阅相关书籍，尽量采取相似工程的资料。（3）计算1）ANSYS 计算

5、模块。ANSYS 计算温度场模块由其自带，可以直接进入模块计算。2）化学产热模拟。通过 ANSYS 中产热命令 BFE 模拟。3）边界条件模拟。 对流边界条件通过命令 SFA 模拟。 接触散热边界条件通过命令 D 模拟。4）浇筑模拟。通过 ANSYS 中的生死单元功能实现，初始阶段所有单元均为死单元，死单 元默认弹模为一个很小的值， 其对于结构的力学性能基本没有影响。 第一步先把 地基激活，恢复原有材料属性；然后随着时间推移，激活每一层浇筑的混凝土， 以此来模拟浇筑进程。5）计算方法。计算通过内部产热的外部边界条件的相互作用， 计算热量在材料内部的转移 过程，得到不同时刻的温度场分布。 应力计算在综合考虑结构作用和荷载作用情 况下，得出不同时刻的瞬时应力状态。（4）后处理。1）特征点温度变化曲线和温度场分布对于内部散热较慢点、 表面直接散热点和表面附近散热较快点分别取特征结 点，并通过 ANSYS 中历时曲线绘制功能，得出其特征点温度变化曲线和温度场 分布，根据其变化规律判断仿真分析是否基本合理。2）特征点应力变化曲线和应力等值线分布对于内部散热较慢点、 表面直接散热点和表面附近散热较快点分别取特征结 点，并通过 ANSYS 中历时曲线绘制功能，得出其特征点应力变化曲线和应力等 值线分布，根据其变化规律判断仿真分析是否基本合理，