钢筋混凝土氯离子侵蚀与锈胀致裂过程耦合分析方法研究
发布时间：2021-06-07 17:56
氯离子环境下钢筋混凝土的耐久性是海工结构中面临的突出问题。氯离子侵蚀混凝土会导致钢筋发生锈蚀,钢筋锈蚀体积膨胀会导致混凝土保护层的开裂,进而会显著改变氯离子在混凝土中的输运通道,进一步加剧钢筋锈胀破坏过程。因此,氯离子侵入与钢筋锈蚀膨胀导致混凝土开裂是相互耦合、渐进加强的非线性过程。针对这一耦合问题开展数值方法及模拟技术研究具有重要的理论意义和广泛的工程应用前景。本文围绕氯离子侵入与钢筋锈胀致裂的过程耦合分析方法、全自动分析过程的实现,以及钢筋混凝土耐久性破坏过程等方面开展了深入研究,主要创新性工作及成果如下:（1）提出了过程耦合分析方法。该方法针对氯离子侵蚀钢筋和钢筋锈胀导致混凝土开裂破坏这两类不同的化学和力学过程,通过动态数据的交换和控制,以及模型的全自动化生成和更新,实现了两类过程的耦合求解。借助于ABAQUS软件平台,通过编写用户子程序和接口程序,实现了所提出的过程耦合分析方法。利用试验数据,验证了耦合分析方法的正确性和高效性。（2）建立了钢筋锈蚀膨胀过程的力学等效转换方法。针对钢筋锈蚀体积膨胀这一化学过程,给出了通过膨胀位移加载、膨胀温度加载,以及动态温度线膨胀系数加载三种方...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
混凝土材料Loland损伤模型
挠行вα?~、名义应力 σ 及损伤 d 随应变的关系图（图2.4）图 2.4 混凝土材料 Mazars 损伤模型对于混凝土压缩时的损伤模型，其中的应变采用等效应变（式 2.43），其本构关系及损伤演化方程形式与混凝土拉伸相似，材料参数依据混凝土压缩试验确定。 232221 (2.43)针对 Mazars 模型中材料参数的物理意义表述不明，余天庆[169]在 Mazars 模型的基础上提出了分段线性模型。③ 分段曲线模型εfεftσ(a) 应力—应变关系图εfεuεft ~(b) 有效应力 (c) 损伤演化εfεuεd1
由此提出了分段曲线损伤模型。分段曲线损伤模型认为峰值应变前后，应力应变关系均为曲线（图2.5(a)）。损伤演化方程是基于赵镇海等的试验结果拟合得出 fufBffBfCAddA 21110221(2.44)A1，A2，B1为材料常数，由边界条件（式 2.45）确定tff 0 fdd (2.45)EEEEfAfft 11 EEEfAft 2 EEEEffBftt 1由此可以看出，A1表示峰值应力对应的损伤值；B1表示达到峰值应力时弹性模量的变化；B2，C2为曲线参数，由试验确定。分段曲线模型见图 2.5(b)。图 2.5 分段曲线模型④ 双线性模型为了使得混凝土损伤模型更方便的应用于实际工程中，钱济成[170]将混凝土应力应变全曲线简化为两段直线（式 2.46）
【参考文献】：
期刊论文
[1]Threshold Chloride Concentrations and Passivity Breakdown of Rebar Steel in Real Concrete Solution at Different pH Conditions with the Addition of Glycerol[J]. Robert Blair,Batric Pesic,Jacob Kline,Ian Ehrsam,Krishnan Raja. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(04)
[2]基于XFEM的混凝土保护层锈胀裂纹分析[J]. 汪奔,王弘,张志强,周蒙蛟. 河海大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]钢筋混凝土结构保护层非均匀锈胀压力模型[J]. 徐沛,李敏辉,张小刚. 深圳大学学报(理工版). 2016(06)
[4]氯盐侵蚀钢筋混凝土锈胀模型的动态修正[J]. 毛江鸿,陈佳芸,崔磊,金伟良,夏晋,许晨,王小军. 建筑材料学报. 2016(03)
[5]氯离子在饱和混凝土裂缝中的扩散系数分析[J]. 金浏,杜修力,李悦. 工程力学. 2016(05)
[6]滨海非饱和钢混结构中氯离子传输的数值模拟[J]. 贾立哲,张英姿,王开源,段一鸣,徐田欣. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[7]混凝土Lattice模型参数修正及钢筋混凝土锈胀破坏模拟[J]. 郭力,周陈凯,张芹,郭小明. 东南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[8]ABAQUS在混凝土中氯离子时变扩散中的应用[J]. 陈庆军,黄培州,张成天,薛华. 水运工程. 2015(10)
[9]钢筋非均匀锈蚀导致的混凝土保护层锈胀开裂过程分析[J]. 程旭东,孙连方,曹志烽,朱兴吉. 中国腐蚀与防护学报. 2015(03)
[10]混凝土动力随机损伤本构关系[J]. 李杰,曾莎洁,任晓丹. 同济大学学报(自然科学版). 2014(12)
博士论文
[1]混凝土中氯盐的传输机理及钢筋锈胀模型[D]. 付传清.浙江大学 2012
硕士论文
[1]混凝土内氯离子传输模型及其数值研究[D]. 吴静新.哈尔滨工业大学 2012
[2]不同环境下钢筋锈蚀产物的力学性能研究[D]. 任海洋.浙江大学 2010
本文编号：3217032
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：181 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
混凝土材料Loland损伤模型
挠行вα?~、名义应力 σ 及损伤 d 随应变的关系图（图2.4）图 2.4 混凝土材料 Mazars 损伤模型对于混凝土压缩时的损伤模型，其中的应变采用等效应变（式 2.43），其本构关系及损伤演化方程形式与混凝土拉伸相似，材料参数依据混凝土压缩试验确定。 232221 (2.43)针对 Mazars 模型中材料参数的物理意义表述不明，余天庆[169]在 Mazars 模型的基础上提出了分段线性模型。③ 分段曲线模型εfεftσ(a) 应力—应变关系图εfεuεft ~(b) 有效应力 (c) 损伤演化εfεuεd1
由此提出了分段曲线损伤模型。分段曲线损伤模型认为峰值应变前后，应力应变关系均为曲线（图2.5(a)）。损伤演化方程是基于赵镇海等的试验结果拟合得出 fufBffBfCAddA 21110221(2.44)A1，A2，B1为材料常数，由边界条件（式 2.45）确定tff 0 fdd (2.45)EEEEfAfft 11 EEEfAft 2 EEEEffBftt 1由此可以看出，A1表示峰值应力对应的损伤值；B1表示达到峰值应力时弹性模量的变化；B2，C2为曲线参数，由试验确定。分段曲线模型见图 2.5(b)。图 2.5 分段曲线模型④ 双线性模型为了使得混凝土损伤模型更方便的应用于实际工程中，钱济成[170]将混凝土应力应变全曲线简化为两段直线（式 2.46）
【参考文献】：
期刊论文
[1]Threshold Chloride Concentrations and Passivity Breakdown of Rebar Steel in Real Concrete Solution at Different pH Conditions with the Addition of Glycerol[J]. Robert Blair,Batric Pesic,Jacob Kline,Ian Ehrsam,Krishnan Raja. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2017(04)
[2]基于XFEM的混凝土保护层锈胀裂纹分析[J]. 汪奔,王弘,张志强,周蒙蛟. 河海大学学报(自然科学版). 2017(02)
[3]钢筋混凝土结构保护层非均匀锈胀压力模型[J]. 徐沛,李敏辉,张小刚. 深圳大学学报(理工版). 2016(06)
[4]氯盐侵蚀钢筋混凝土锈胀模型的动态修正[J]. 毛江鸿,陈佳芸,崔磊,金伟良,夏晋,许晨,王小军. 建筑材料学报. 2016(03)
[5]氯离子在饱和混凝土裂缝中的扩散系数分析[J]. 金浏,杜修力,李悦. 工程力学. 2016(05)
[6]滨海非饱和钢混结构中氯离子传输的数值模拟[J]. 贾立哲,张英姿,王开源,段一鸣,徐田欣. 哈尔滨工业大学学报. 2015(12)
[7]混凝土Lattice模型参数修正及钢筋混凝土锈胀破坏模拟[J]. 郭力,周陈凯,张芹,郭小明. 东南大学学报(自然科学版). 2015(06)
[8]ABAQUS在混凝土中氯离子时变扩散中的应用[J]. 陈庆军,黄培州,张成天,薛华. 水运工程. 2015(10)
[9]钢筋非均匀锈蚀导致的混凝土保护层锈胀开裂过程分析[J]. 程旭东,孙连方,曹志烽,朱兴吉. 中国腐蚀与防护学报. 2015(03)
[10]混凝土动力随机损伤本构关系[J]. 李杰,曾莎洁,任晓丹. 同济大学学报(自然科学版). 2014(12)
博士论文
[1]混凝土中氯盐的传输机理及钢筋锈胀模型[D]. 付传清.浙江大学 2012
硕士论文
[1]混凝土内氯离子传输模型及其数值研究[D]. 吴静新.哈尔滨工业大学 2012
[2]不同环境下钢筋锈蚀产物的力学性能研究[D]. 任海洋.浙江大学 2010
本文编号：3217032
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