基于ABAQUS的板接触分析

□周立欣 薛振晓 任献坤

随着三代核电技术的研发和建造的广泛开展，缩短核电厂的建造工期，实现提前投产发电，可最大化地发挥核电厂的经济效益。为实现此目的，在核电现场不锈钢敷面越来越多地采用先贴法施工。本文采用ABAQUS模拟混凝土浇筑过程中不锈钢敷面与其支撑钢板的接触，得到不锈钢敷面的力学性能。

一、计算假定

根据模板支撑间距，相互接触的上、下两块钢板尺寸均采用300mm×1,040mm，钢板厚度均取6mm。钢板接触面间考虑法向作用和切向作用，法向作用为“硬接触”，切向作用通过摩擦系数来考虑。

二、边界条件

采用两个模型，分别模拟下部支撑钢板四周固结和铰结两种固定方式，上部钢板四周无约束，两钢板间定义接触。钢板采用壳单元(S4R)，材料均为Q235。

图1 钢板有限元模型(钢覆面与钢模板之间接触连接)

图2 底板固结

三、荷载组合

(一)浇筑时混凝土荷载作用。

2.LL：活荷载。根据《建筑施工模板安全技术规范》4.1.2条款，振捣混凝土时产生的水平荷载标准值Q3k，对垂直面模板可采用2kN/m2。

(二)荷载工况。根据《建筑施工模板安全技术规范》4.3.2条款，大体积结构、柱、墙的侧面模板计算承载力时考虑恒荷载和活荷载，验算挠度时只考虑恒荷载。

1.基本组合。1.2DL+1.4LL；1.35DL+1.4×0.7LL。

2.标准组合。1.0DL+1.0LL。

经计算DL=40kN/m2，荷载组合由(1.35DL+1.4×0.7LL)控制，值为60kN/m2。

四、计算结果

不同边界条件下(固结、铰结)，两块钢板在不同摩擦系数下的应力和位移如图3、图4所示。

图3 应力云图

图4 挠度云图

钢板摩擦系数最大应力N/mm2最大位移mm板接触060.880.780.260.050.770.459.310.760.658.70.750.858.050.74157.50.73

表2 底部钢板四周铰结

不同边界条件下，钢板应力和挠度随摩擦系数变化如表1、表2所示。

五、结语

随着摩擦系数的增大，最大挠度和最大应力逐渐变小。最大应力为60.88MPa，钢板没有屈服，处于弹性阶段。接触面之间摩擦力的增加提高了钢板的承载力，降低了挠度。