[發明專利]模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值方法

在審

• 申請號: 201710815384.6
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107688715A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 金祖權;趙蕊;王鵬剛;杜豐音;曹杰榮
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司11588
• 代理人: 彭淋

技術領域

本發明屬于化學檢測技術領域，具體涉及一種模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值方法。

背景技術

海洋環境中，氯離子的侵蝕是破壞鋼筋混凝土保護層導致鋼筋銹蝕的主要因素之一，因此研究氯離子的濃度分布對研究混凝土的耐久性，探索混凝土的全壽命過程是非常有必要的。迄今為止，對于混凝土內部氯離子傳輸過程的研究大多數是建立在Fick第二定律的基礎上綜合考慮各種因素的影響來進行描述的。很多學者已經通過試驗方法研究了混凝土內部氯離子的濃度分布情況，但大多數室外腐蝕試驗耗時又耗力。也有學者用不同的軟件來模擬各種不同條件下氯離子的濃度分布，但是均未形成一個系統。陳德鵬用COMSOL軟件對混凝土的熱濕變形做了研究，但并未對溫濕度條件下的氯離子濃度做相關研究；劉清風用COMSOL軟件對混凝土包括界面區的氯離子濃度做了研究，但并未形成一個整體的系統。

本發明在COMSOL軟件和MATLAB軟件的基礎對不同溫濕度條件下混凝土內部的氯離子濃度場做了比較具體的研究，并形成一個體系，可以讓使用者不需要再做模型和復雜的計算，只需要輸入相關參數就可以得出計算結果，簡單方便。

發明內容

為克服上述技術問題，本發明提供一種數值模擬的方法來預測海洋環境中不同溫濕度條件下混凝土內部的氯離子濃度分布，利用MATLAB與COMSOL軟件聯合開發形成一個完整的仿真方法。

基于此，本發明提供一種模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值的方法，其包括：

第一步，設計二維混凝土隨機骨料模型；

第二步，對不同環境下的氯離子傳輸過程進行設計。

其中，所述第一步采用MATLAB軟件設計骨料模型。

其中，所述第二步采用COMSOL對不同環境下的氯離子傳輸過程進行設計。

其中，所述第一步中設計骨料模型需要的信息包括骨料粒徑大小及分布，通過改變骨料粒徑大小及分布位置達到骨料的隨機性。

其中，所述第二步中計算配置參數有氯離子的擴散系數，導熱系數，泊松比，熱膨脹系數，密度，恒壓恒容，楊氏模量，對流速度。

其中，所述第二步進一步具體包括：

所述第二步中進一步具體包括：

第a步，參數設置；

第b步，在設置邊界條件和初始條件；

第c步，對混凝土模型進行有限元網格劃分。

本發明還提供一種用于模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值的裝置/終端設備，其包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中并可在所述處理器中運行的計算機程序，所述處理器執行的所述計算機程序執行上述模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值方法中的步驟。

所述裝置/終端設備可以是桌上型計算機、筆記本、掌上電腦及云端服務器等計算設備。

本發明還提供一種用于模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值的計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現上述模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值方法中的步驟。

有益的技術效果：通過軟件可以輕松地計算不同溫濕度條件下混凝土內部的氯離子分布情況，不需要耗費大量的時間和精力，只需要設置好不同的參數就可以得到相應的計算結果。

附圖說明

圖1模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值的方法總體流程圖；

圖2模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值的方法詳細流程圖。

具體實施方式

本模擬方法是基于混凝土內氯離子擴散定律理論為基礎，采用MATLAB與COMSOL軟件聯合仿真開發，主要用于不同環境下混凝土內部氯離子傳輸過程的研究與計算，通過該模擬方法模擬在溫濕度耦合條件下不同環境對混凝土氯離子擴散系數的影響，計算不同時間不同深度的氯離子濃度場數值。

本發明提供一種模擬溫濕度耦合下混凝土氯離子濃度場數值的方法，其包括：

第一步，設計二維混凝土隨機骨料模型；

第二步，對不同環境下的氯離子傳輸過程進行設計。

所述第一步采用MATLAB軟件設計骨料模型，所述第二步采用COMSOL對不同環境下的氯離子傳輸過程進行設計，以用來計算氯離子的濃度分布情況。

進行這種模擬方法的混凝土氯離子濃度場數值模擬方法，其主要功能有：利用不同環境對氯離子擴散系數的影響，計算不同時間不同深度的氯離子濃度；輸出各個時刻的氯離子分布云圖以及計算結果；對計算數據進行后處理，得到所需的線圖或點圖。