案例9 - 混凝土厂房裂纹仿真

1.案例介绍

混凝土厂房是一种建筑结构，主要由混凝土材料构成，用于工业生产、仓储或其他相关工业活动。混凝土厂房因其坚固、耐久、防火、隔热等特性，在工业领域得到广泛应用。

断裂分析可以评估混凝土厂房的结构安全性。通过检查混凝土厂房的裂缝情况，可以判断其是否存在结构缺陷或安全隐患，从而采取相应的措施进行修复或加固，确保厂房的安全使用；有助于确定混凝土厂房开裂的原因。混凝土开裂可能是由多种原因引起的，如基层处理不当、混凝土配比不当、施工工艺不当、温度变化、荷载过大等。通过断裂分析，可以找出开裂的原因，从而采取相应的措施进行修复和预防，避免类似问题再次发生。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 结果云图

步骤一：选择断裂类型

进入断裂分析模块，点击“断裂分析”，在“断裂分析类型”处选择“裂缝静态参数分析”。

步骤二：导入几何

进入断裂分析模块，点击“几何”，上传几何文件factory.step，本案例几何名为factory。如下图所示：

步骤三：几何分组

点击“几何”前的“+”，弹出“几何分组”，点击其后的“+”，创建三个面组。

步骤四：划分网格

点击“网格”，“网格划分方法”设置为“手动划分”，“网格划分精度”调至最大，“单元最大尺寸”为0.5m，“单元最小尺寸”为0.1m。设置完毕后，点击“生成网格”。

步骤五：单元设置

点击“单元设置”，在“惯性效应”处选择3D，“单元类型”选择“三维完全积分单元”。

步骤六：全局模型

将“重力加速度”设为9.8，方向沿Z轴负向。

步骤七：材料设置

点击“材料”，可对模型设置全局属性的线性材料，包括“杨氏模量”、“泊松比”、“密度”。

步骤八：裂纹设置

点击“裂纹设置”后的“+”，选择“椭圆”，在椭圆裂纹中根据模型以及裂纹的尺寸设置合理的参数，具体如下图所示：

步骤九：边界条件与载荷

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“固定支撑”，将施加位置设为面“face_1”；

再次选择边界条件“压强”，设为10000Pa，施加位置在“face_3”上。

步骤十：求解器设置

打开“网格细化”功能，设“细化迭代数”为3，“细化区域半径”和“粗化区域半径”为0.1；其余设置采用默认设置。

步骤十一：时间步&资源

点击“时间步&资源”，设置“核数选择”为16核，“最大运行时间”为3600s。

步骤十二：结果配置&计算

点击“物理场”后的“+”，选择位移，再次点击，选择应力，“应力种类”为Tresca等效应力。

点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十三：结果展示

点击“仿真计算”前“+”，查看结果云图。