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Abaqus 在防火中的应用

建筑物中的火的发展包括火灾起始,充分发展,衰灭三个阶段,是一个复杂的燃烧,传热,传质,湍流过程,其中涉及到各种非线性问题。Abaqus强大的非线性功能可以很好的模拟火在建筑物中的传递,以及整个结构和构件的变形直到其彻底失效。

1、钢结构构件的防火分析
abaqus防火1.png在强烈的高温作用下,钢结构筒体的承载强度迅速下降,二十分钟之后就出现彻底破坏。以下是模拟钢框架梁发生火灾,以获得火灾设计失效时间以及特定条件下火灾计算公式。

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2、钢结构建筑防火分析
以下是八层钢框架结构在四层出现火灾时的有限元模拟,考虑到火的流动形式对变形的影响。最后计算了结构构件发生火灾时截面变形。可以看到火的流动方式不同导致整体结构失稳的形式也是不同的。

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3、钢筋混凝土结构构件防火分析
钢筋混凝土结构在火灾下自我保护能力明显的高于钢结构,但是钢筋混凝土材料本身的非线性使得问题的分析要比单纯钢结构更加复杂。以下是国家某自然资金项目,采用Abaqus分析梁柱节点在火灾下的变形和应力,以及破坏部位,进而探讨采取何种方法延缓破坏的发生。

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4、钢筋混凝土建筑整体防火分析
世界著名结构公司Arup使用Abaqus软件进行火灾分析,以探讨在火灾情况下结构失效机理,发生部位,以及如何避免发生火灾后高层建筑结构可能失效的发生,从而帮助公司稳固在建筑结构行业的领先地位。

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当三层受火时,构件在短时间内被加热到800℃,周边的柱以及拱顶达到400℃左右,受火一小时之后可以在最终破坏形式图中看到塑性铰的出现,从而导致结构的最终破坏。

Abaqus 是功能强大的工程模拟的有限元软件,其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。Abaqus软件包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库,可以模拟典型工程材料的性能,其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料,作为通用的模拟工具, Abaqus软件除了能解决大量结构(应力 / 位移)问题,还可以模拟其他工程领域的许多问题,例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析(流体渗透 / 应力耦合分析)及压电介质分析。