基于ABAQUS的板接觸分析

□周立欣 薛振曉 任獻坤

隨著三代核電技術的研發和建造的廣泛開展，縮短核電廠的建造工期，實現提前投產發電，可最大化地發揮核電廠的經濟效益。為實現此目的，在核電現場不銹鋼敷面越來越多地采用先貼法施工。本文采用ABAQUS模擬混凝土澆筑過程中不銹鋼敷面與其支撐鋼板的接觸，得到不銹鋼敷面的力學性能。

一、計算假定

根據模板支撐間距，相互接觸的上、下兩塊鋼板尺寸均采用300mm×1,040mm，鋼板厚度均取6mm。鋼板接觸面間考慮法向作用和切向作用，法向作用為“硬接觸”，切向作用通過摩擦系數來考慮。

二、邊界條件

采用兩個模型，分別模擬下部支撐鋼板四周固結和鉸結兩種固定方式，上部鋼板四周無約束，兩鋼板間定義接觸。鋼板采用殼單元(S4R)，材料均為Q235。

圖1 鋼板有限元模型(鋼覆面與鋼模板之間接觸連接)

圖2 底板固結

三、荷載組合

(一)澆筑時混凝土荷載作用。

2.LL：活荷載。根據《建筑施工模板安全技術規范》4.1.2條款，振搗混凝土時產生的水平荷載標準值Q3k，對垂直面模板可采用2kN/m2。

(二)荷載工況。根據《建筑施工模板安全技術規范》4.3.2條款，大體積結構、柱、墻的側面模板計算承載力時考慮恒荷載和活荷載，驗算撓度時只考慮恒荷載。

1.基本組合。1.2DL+1.4LL；1.35DL+1.4×0.7LL。

2.標準組合。1.0DL+1.0LL。

經計算DL=40kN/m2，荷載組合由(1.35DL+1.4×0.7LL)控制，值為60kN/m2。

四、計算結果

不同邊界條件下(固結、鉸結)，兩塊鋼板在不同摩擦系數下的應力和位移如圖3、圖4所示。

圖3 應力云圖

圖4 撓度云圖

鋼板摩擦系數最大應力N/mm2最大位移mm板接觸060.880.780.260.050.770.459.310.760.658.70.750.858.050.74157.50.73

表2 底部鋼板四周鉸結

不同邊界條件下，鋼板應力和撓度隨摩擦系數變化如表1、表2所示。

五、結語

隨著摩擦系數的增大，最大撓度和最大應力逐漸變小。最大應力為60.88MPa，鋼板沒有屈服，處于彈性階段。接觸面之間摩擦力的增加提高了鋼板的承載力，降低了撓度。