基于随机有限元钢构件(高温)热响应分析

admin · 发表于 2024-1-22 17:56:59

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建筑结构在火灾中的可靠性对公共安全是至关重要的。随着钢结构在建筑中得到越来越多的运用，其抗火性能与火灾下的响应行为已成为各国学者研究的热点。传统钢结构的热响应研究是确定性的，它是假定室内温度－时间曲线、材料参数和几何尺寸等都是确定的。材料参数与温度的函数关系是人们在大量的实验，然后通过数学上某种规则进行统计拟合成的，这种处理方法有一定的科学性，却也承认了数据的变异性；同样实际工程中的制造误差也使把钢构件的外形尺寸当成一个常量来处理来说具有一定的局限性；火灾过程就其本质是一个随机过程，从而导致室内火灾－温度曲线是一个随机过程,以上三个方面的随机性的存在导致应该视钢结构的温度场为一个随机温度场。本文主要工作内容如下：（1）根据钢结构抗火的背景已及钢结构温度场研究和随机有限元研究的发展现状基础上，阐述了室内温度－时间曲线和高温下钢的材料参数及其变异性，说明有必要采用随机变量（随机场）来表示这些因素的变异性。（2）根据传热学和二维温度场和三维温度场有限元的基本原理，在不考虑升温曲线、材料参数和几何尺寸变异性的情况下对工字钢构件的二维温度场和三维温场进行分析。（3）根据蒙特卡罗随机有限元的基本原理和ansys中的可靠度分析模块pds，考虑升温温曲线、材料参数和几何尺寸变异性的情况下，首次对工字钢构件的二维随机温度场和三维随机温场进行分析。

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