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冰层热应力非线性有限元分析

刘波  
【摘要】:在寒冷的冬季,水域内形成的冰层会随着温度的升高而膨胀,如果膨胀变形受到外界的约束,在冰层内会产生热应力,从而对其约束产生温度膨胀力。在一些情况下这种膨胀力会很大,对水工结构物的安全有很大的威胁,所以必须考虑温度应力。 冰层温度应力问题是非线性问题,包括边界非线性、冰的比热C和导热系数K的非线性、冰弹性模量和热膨胀系数的非线性等。本文将有限元理论引用到冰层温度场和热应力的非线性计算中: 首先,根据傅立叶热传导微分方程,采用有限元结合有限差分法,计算冰层的温度场分布; 其次,引入冰的粘弹性模型计算出冰层的热应力场的分布; 最后,把计算结果与实测数据进行了比较,结果和实测吻合较好,证明了有限元解法的有效性,该方法可为工程实际应用提供有价值的参考。


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