[发明专利]模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值方法

说明书

技术领域

本发明属于化学检测技术领域，具体涉及一种模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值方法。

背景技术

海洋环境中，氯离子的侵蚀是破坏钢筋混凝土保护层导致钢筋锈蚀的主要因素之一，因此研究氯离子的浓度分布对研究混凝土的耐久性，探索混凝土的全寿命过程是非常有必要的。迄今为止，对于混凝土内部氯离子传输过程的研究大多数是建立在Fick第二定律的基础上综合考虑各种因素的影响来进行描述的。很多学者已经通过试验方法研究了混凝土内部氯离子的浓度分布情况，但大多数室外腐蚀试验耗时又耗力。也有学者用不同的软件来模拟各种不同条件下氯离子的浓度分布，但是均未形成一个系统。陈德鹏用COMSOL软件对混凝土的热湿变形做了研究，但并未对温湿度条件下的氯离子浓度做相关研究；刘清风用COMSOL软件对混凝土包括界面区的氯离子浓度做了研究，但并未形成一个整体的系统。

本发明在COMSOL软件和MATLAB软件的基础对不同温湿度条件下混凝土内部的氯离子浓度场做了比较具体的研究，并形成一个体系，可以让使用者不需要再做模型和复杂的计算，只需要输入相关参数就可以得出计算结果，简单方便。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明提供一种数值模拟的方法来预测海洋环境中不同温湿度条件下混凝土内部的氯离子浓度分布，利用MATLAB与COMSOL软件联合开发形成一个完整的仿真方法。

基于此，本发明提供一种模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值的方法，其包括：

第一步，设计二维混凝土随机骨料模型；

第二步，对不同环境下的氯离子传输过程进行设计。

其中，所述第一步采用MATLAB软件设计骨料模型。

其中，所述第二步采用COMSOL对不同环境下的氯离子传输过程进行设计。

其中，所述第一步中设计骨料模型需要的信息包括骨料粒径大小及分布，通过改变骨料粒径大小及分布位置达到骨料的随机性。

其中，所述第二步中计算配置参数有氯离子的扩散系数，导热系数，泊松比，热膨胀系数，密度，恒压恒容，杨氏模量，对流速度。

其中，所述第二步进一步具体包括：

所述第二步中进一步具体包括：

第a步，参数设置；

第b步，在设置边界条件和初始条件；

第c步，对混凝土模型进行有限元网格划分。

本发明还提供一种用于模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值的装置/终端设备，其包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器中运行的计算机程序，所述处理器执行的所述计算机程序执行上述模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值方法中的步骤。

所述装置/终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。

本发明还提供一种用于模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值方法中的步骤。

有益的技术效果：通过软件可以轻松地计算不同温湿度条件下混凝土内部的氯离子分布情况，不需要耗费大量的时间和精力，只需要设置好不同的参数就可以得到相应的计算结果。

附图说明

图1模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值的方法总体流程图；

图2模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值的方法详细流程图。

具体实施方式

本模拟方法是基于混凝土内氯离子扩散定律理论为基础，采用MATLAB与COMSOL软件联合仿真开发，主要用于不同环境下混凝土内部氯离子传输过程的研究与计算，通过该模拟方法模拟在温湿度耦合条件下不同环境对混凝土氯离子扩散系数的影响，计算不同时间不同深度的氯离子浓度场数值。

本发明提供一种模拟温湿度耦合下混凝土氯离子浓度场数值的方法，其包括：

第一步，设计二维混凝土随机骨料模型；

第二步，对不同环境下的氯离子传输过程进行设计。

所述第一步采用MATLAB软件设计骨料模型，所述第二步采用COMSOL对不同环境下的氯离子传输过程进行设计，以用来计算氯离子的浓度分布情况。

进行这种模拟方法的混凝土氯离子浓度场数值模拟方法，其主要功能有：利用不同环境对氯离子扩散系数的影响，计算不同时间不同深度的氯离子浓度；输出各个时刻的氯离子分布云图以及计算结果；对计算数据进行后处理，得到所需的线图或点图。