鋼筋腐蝕電化學(xué)損傷的分?jǐn)?shù)微分與元胞自動機(jī)識別方法.pdf

1、鋼混結(jié)構(gòu)是現(xiàn)今及以后長時間內(nèi)仍將采用的主要結(jié)構(gòu)型式之一,鋼筋腐蝕是引起鋼混結(jié)構(gòu)耐久性降低的最主要原因。鋼筋腐蝕的電化學(xué)本質(zhì)決定了電化學(xué)理論是實(shí)現(xiàn)鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕在線監(jiān)測的直接、本質(zhì)方法。基于電化學(xué)理論的鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕監(jiān)測的最終實(shí)現(xiàn),還有待于突破腐蝕電化學(xué)特征識別方法中存在的關(guān)鍵科學(xué)問題,具體包括:均勻腐蝕監(jiān)測中含彌散及擴(kuò)散項(xiàng)復(fù)雜等效電路響應(yīng)特征的時域整體、快速識別;局部點(diǎn)腐蝕監(jiān)測中基于腐蝕電化學(xué)噪聲(Electrochemical Noi

2、se,EN)本征信息的蝕點(diǎn)生長演化定量預(yù)測。
　　本文立足于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的高度,采用理論研究、數(shù)值仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合,圍繞鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)在線監(jiān)測所存在的上述科學(xué)問題展開研究。首先,針對均勻腐蝕,基于復(fù)變函數(shù)逼近理論,建立腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)傳遞函數(shù)的時域響應(yīng)算法,探索瞬態(tài)恒電位階躍激勵下復(fù)雜等效電路中各元件對時域響應(yīng)的影響;其次,采用分?jǐn)?shù)微分(Fractional Derivative,FD)理論建立含彌散與擴(kuò)散項(xiàng)復(fù)雜等效電路響應(yīng)

3、特征的時域整體、快速識別方法,進(jìn)而結(jié)合復(fù)變函數(shù)逼近算法的結(jié)果,數(shù)值試驗(yàn)驗(yàn)證FD算法的準(zhǔn)確性;第三,針對局部點(diǎn)腐蝕,應(yīng)用小波能量譜(Wavelet Energy Spectroscopy,WES)算法,研究復(fù)雜環(huán)境耦合作用下鋼筋點(diǎn)蝕EN的能量譜特性;最后,建立以EN實(shí)時監(jiān)測信息為驅(qū)動力的蝕點(diǎn)生長演化三維元胞自動機(jī)(Cellular Automata,CA)預(yù)測方法,并通過三維超景深視頻顯微鏡觀測試驗(yàn)驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。
　　鋼筋腐蝕監(jiān)測勢