
混凝土水化热温度场分析实质上是引入了随时间变化的热源到混凝土温度场分析中的过程。这一热源,即水泥的水化热,其放热量是随着时间变化的。由于Abaqus软件本身并没有直接模拟这种随时间变化的热源的功能,因此需要借助HETVAL子程序来实现这一功能,并将其耦合到混凝土的温度场计算中。
HETVAL子程序主要用于提供传热分析模型中的热源,这个热源的变化与混凝土随时间变化的水化放热曲线相吻合。该子程序中的热源可以被定义为受结果状态变量影响而变化,从而模拟混凝土水化放热曲线随温度增加而放热加快的现象。
HETVAL的主体程序部分接收一系列参数,其中最重要的是子程序调用的形参,包括材料名字、当前温度、温度增量、时间步长以及用户自定义的场变量等。
在子程序中,最重要的是定义热源放热率FLUX(1),这是单位立方米混凝土单位时间的水化放热量。需要及时用statev结果状态变量来存储,方便在后处理中查看。值得注意的是,Cemass这个变量必须出现在FLUX(1)的计算表达式中,它代表每立方米混凝土中的水泥质量。如果不乘以Cemass,则计算的是单位质量水泥的水化放热量,这将导致计算的温度结果几乎不变化。
在模型中,需要采用一个简单的混凝土长方体来模拟水化热温度场,并在材料设置中开启heat generation选项以应用HETVAL子程序。在user material中定义结果状态变量。对于水化热的计算结果,图7展示了混凝土水化热温度场的等值线图;图9表示了混凝土水化热温度场计算结果随时间的变化曲线;图10的动画展示了随时间变化的温度场。对于水化放热速率及累计放热量的计算结果,图11展示了SDV1(混凝土水化放热速率)的等值线图;图12和图14分别展示了某一混凝土单元的水化放热速率和累计水化放热量随时间的变化曲线。这些结果验证了子程序的正确性。
