木梁温度场及受火后力学性能数值模拟

消防科学与技术 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (1): 38-42.

木梁温度场及受火后力学性能数值模拟

蔡炎，刘永军，李思雨

沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168

收稿日期:2019-09-11 出版日期:2020-01-15 发布日期:2020-09-17
作者简介:蔡炎(1995-)，女，黑龙江牡丹江人，沈阳建筑大学土木工程学院硕士研究生，主要从事村镇建筑火灾方面的研究，辽宁省沈阳市浑南区五三街道沈阳建筑大学，110168。
基金资助:
国家重点研发资助计划项目“村镇建筑灾变机理与适宜性防灾设计理论”（2018YFD1100403）

Numerical simulation of temperature field and mechanical properties after fire of timber beams

CAI Yan, LIU Yong-jun, LI Si-yu

School of Civil Engineering, Shenyang Jianzhu University, Liaoning Shenyang 110168, China)

Received:2019-09-11 Online:2020-01-15 Published:2020-09-17

摘要/Abstract

摘要： 运用有限元软件ABAQUS 建立四面受火下木梁温度场模型和热-力耦合模型，对截面的温度分布、炭化速率、受火后剩余承载力进行分析并与试验对比。结果表明，木梁的温度场模型能较好地模拟出拐角处呈圆弧状的现象;四面受火下水平方向平均炭化速率为0.87 mm/min，竖直方向平均炭化速率为0.86 mm/min 且含水率对炭化深度影响不大;木梁的受火时间对受火后剩余承载力影响较大。

关键词: 木梁, 温度场, 剩余承载力, 有限元分析

Abstract: The finite element software ABAQUS was used to establish the temperature field model and the thermo- mechanical coupling model of the four- sided fired timber beams. The temperature distribution, carbonization rate and residual bearing capacity of the fire were analyzed and compared with the test. The results showed that the temperature field model of the timber beam simulates the arc at the corner; the average carbonization rate in the horizontal direction is 0.87 mm/min under four sides, and the average carbonization rate in the vertical direction is 0.86 mm/min; the water content has little effect on the carbonization depth; the fire time of the wooden beam has a great influence on the residual bearing capacity after the fire.

Key words: timber beams;temperature field, residual bearing capacity, finite element analysis

蔡炎, 刘永军, 李思雨. 木梁温度场及受火后力学性能数值模拟[J]. 消防科学与技术, 2020, 39(1): 38-42.

CAI Yan, LIU Yong-jun, LI Si-yu. Numerical simulation of temperature field and mechanical properties after fire of timber beams[J]. Fire Science and Technology, 2020, 39(1): 38-42.

[1]	刘栋, 叶继红. 多工况下氢能源汽车隧道内火灾温度场研究[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(3): 344-349.
[2]	曾彦夫, 李逸舟, 黄鑫炎. 应用深度学习模型预测复杂平面房间内的火灾温度场[J]. 消防科学与技术, 2024, 43(1): 51-55.
[3]	刘激扬, 尹亮, . 花旗松原木梁构件耐火试验研究[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(9): 1217-1222.
[4]	张琳, 左帅, 王卫华. 火灾下复式钢管混凝土柱温度场研究[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(8): 1084-1089.
[5]	刘维华, 王广勇, 苏恒, 方淳锟. 装配式钢筋混凝土框架螺栓连接节点温度场试验研究[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(3): 328-333.
[6]	刘洪永, 宋霏, 李子昂, 王玉珊, . 横风风载对云梯消防车臂架变形及振动特征的影响分析[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(11): 1467-1471.
[7]	王洁, 聂锦涛, 姜学鹏, 许奇琦. 防火涂料局部损伤的牛腿-衬砌结构温度场有限元分析[J]. 消防科学与技术, 2023, 42(11): 1543-1548.
[8]	尹亮, 宋文琦, 吴宪, 范亚坤. 典型设定场景真火房间温度特征研究 [J]. 消防科学与技术, 2023, 42(1): 59-63.
[9]	陈艳芳, 张晋川, 侯立群, 陈适才. 双钢管混凝土复合柱的耐火性能及参数影响分析[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(7): 922-926.
[10]	康涵, 李明海, 张兆强, 姚勇. 膨胀型防火涂层膨胀尺寸非线性传热模型[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(7): 974-977.
[11]	董庆. 基于规范与数值模拟的钢结构抗火计算对比研究[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(3): 359-362.
[12]	刁晓亮, 项凯, 潘雁翀, 常颖. 钢质防火门加强筋和铰链对耐火性能的影响[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(2): 206-209.
[13]	朱辉, 朱垚垚, 卢臻, . 发电厂电缆夹层早期火灾演化特征及探测技术研究[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(10): 1362-1366.
[14]	蔡新江, 李孝杰, 毛小勇, 田石柱, . 震后火作用下装配式地铁车站抗火性能分析[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(10): 1390-1395.
[15]	周威1，毕颖2，赵磊3. 防火涂料局部脱落的钢管混凝土柱温度场有限元分析[J]. 消防科学与技术, 2022, 41(1): 41-47.