混凝土中氯离子输运过程的近场动力学模拟

发布时间：2020-10-29 18:34

　　 氯离子侵蚀导致钢筋混凝土耐久性下降,会造成巨大的经济损失和能源浪费,已经成为海洋工程领域十分突出的问题。建立氯离子侵蚀混凝土过程的计算模型,对于研究钢筋混凝土耐久性破坏过程具有重要的意义。近场动力学(Peridynamics,PD)是一种基于非局部模型的数值计算方法,在解决非连续介质力学问题方面有着突出优势。本文采用近场动力学方法,对扩散和干湿循环作用下混凝土中氯离子传输过程开展了研究,主要工作如下:1.总结了氯离子侵蚀混凝土和近场动力学的基本理论介绍了混凝土中氯离子的侵蚀机理和近场动力学的基本理论,对氯离子传输问题以及近场动力学理论的国内外研究现状进行了综述。介绍了近场动力学方程中各项参数的意义,讨论了特定条件下描述氯离子扩散的计算模型。2.建立了基于近场动力学理论的氯离子扩散过程的模型依据经典扩散理论,结合近场动力学的基本思想,建立了扩散问题的近场动力学方程,将经典扩散理论中的各项材料参数以及边界条件转化为近场动力学模型的表达形式。模拟了扩散作用下一维和二维均质混凝土模型中氯离子浓度的变化情况,与相应的解析解进行对比,验证了所建立近场动力学模型的准确性。为进一步研究混凝土中氯离子输运过程提供了基础。3.提出了多尺度近场动力学模型讨论了传统均匀近场动力学模型的局限性,以及其在构建混凝土细观模型时存在的问题。在传统均匀近场动力学模型的基础上,提出了多尺度近场动力学建模方法。采用提出的多尺度近场动力学方法,建立了包含砂浆、骨料和ITZ层的混凝土多相细观模型,模拟了氯离子在混凝土中的扩散过程。并分析了ITZ层扩散系数和厚度对氯离子扩散过程的影响。4.研究了干湿循环作用下氯离子侵蚀混凝土过程建立了多尺度近场动力学干湿循环模型,模拟了混凝土中水分输运过程。基于混凝土多相细观模型,研究了干湿循环对混凝土中氯离子侵蚀过程的影响,计算了混凝土中氯离子随水分毛细吸收作用的浓度变化情况。建立了干湿循环与扩散过程共同作用下混凝土中氯离子输运过程的近场动力学模型,模拟分析了氯离子在复杂环境条件下对混凝土的侵蚀过程,为研究混凝土耐久性问题奠定了基础。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528
【部分图文】：

近场动力学非局部模型

图 2-2 平板间氯离子流动示意图论中认为每个点仅和其近场域 H 范围内的点也可以假设每个点仅和其近场域 H 范围内的为在点对间存在“键”，点与点通过这些“键”用。

(a) (b)图 2-3 二维模型中常数型(a)和圆锥形(b)微扩散系数空间分布形式ii.点ix 与 x 点间的距离ix x在本文中，近场动力学模型都是按照规则的几何形状划分，在计算两个物质
【参考文献】

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本文编号：2861294