混凝土结构受氯离子侵蚀的模型描述及数值方法研究

发布时间：2017-11-21 06:14

  本文关键词：混凝土结构受氯离子侵蚀的模型描述及数值方法研究

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【摘要】：混凝土结构的耐久性是土木工程界的研究热点之一,而其中氯离子对混凝土结构的侵蚀是影响其耐久性的重要原因.氯离子侵入到混凝土中的最主要方式有扩散作用、渗透作用和毛细作用,其中扩散作用起主导作用.本文主要是研究氯离子在混凝土中扩散的二维数学模型,并进行相应的数值分析.首先,考虑扩散系数为常数,讨论了两个方向扩散系数相同和两个方向扩散系数不同的两种情形.基于有限差分的交替方向隐式格式(ADI),建立了氯离子扩散的两方向扩散系数相同的ADI模型和两方向扩散系数不同的ADI模型,对两个模型的稳定性和收敛性进行了分析,证明了其无条件稳定、二阶精度收敛.分析数值结果与测量值的误差,验证了模型的有效性.同时,为更好的研究边角处的扩散,建立了两方向扩散系数相同的氯离子扩散的有限元模型.其次,实际上的扩散系数并非常数,而是与周围的环境息息相关,所以考虑扩散系数随时间的变化规律,建立了带时变系数的氯离子扩散的ADI模型.同时,证明了该模型是无条件稳定的,且是高精度收敛的,算例验证了模型的有效性.另外,除了氯离子的扩散,混凝土结构在服役期间会不可避免的存在裂纹等损伤缺陷,混凝土边界处的裂纹也是制约其耐久性的重要因素.本文建立了混凝土结构边界处的裂纹发展模型,将分形理论应用到混凝土结构损伤裂纹的预测问题中.基于分形插值和分形维数的理论,提出了一种根据观测数据确定纵向压缩因子的数值方法,通过对比分形维数的计算结果,验证了该方法的有效性,为以后对氯离子扩散方程定解条件的修正奠定基础.
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU37;O241.82

【参考文献】

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本文编号：1209954