混凝土中氯離子輸運(yùn)問題的邊界元算法研究.pdf

1、氯離子侵蝕對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性造成極大的危害，研究混凝土中氯離子輸運(yùn)機(jī)理，建立合理的計(jì)算模型并實(shí)現(xiàn)相關(guān)計(jì)算，對于提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)水平，完善混凝土結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測與評估方法具有重要意義。本文研究輸運(yùn)問題的無網(wǎng)格邊界元算法，進(jìn)而模擬氯離子在混凝土中的輸運(yùn)過程與濃度分布。主要研究內(nèi)容和方法如下：
　　 ●調(diào)研了氯離子輸運(yùn)問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。
　　 從氯離子侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)的工程案例入手，介紹了氯離子侵蝕混凝土的途徑和機(jī)理，對

2、氯離子在混凝土中輸運(yùn)問題的研究方法和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。
　　 根據(jù)氯離子輸運(yùn)方式的不同，分別介紹了幾種常用的飽和混凝土和非飽和混凝土的氯離子侵蝕計(jì)算模型。本文探討的計(jì)算模型正是在這些模型基礎(chǔ)上修正建立的。
　　 ●總結(jié)了無網(wǎng)格邊界元法的基本理論。
　　 首先簡述邊界元方法的發(fā)展歷史和研究領(lǐng)域，然后詳細(xì)描述邊界元法的基本思想和求解過程，最后介紹了“無網(wǎng)格”的實(shí)現(xiàn)方法-徑向積分法。作為一種區(qū)域積分轉(zhuǎn)化技術(shù)，本文采用

3、的徑向積分法具有無需劃分內(nèi)部網(wǎng)格，內(nèi)部點(diǎn)布置靈活，無需特解，適用性廣泛，計(jì)算精度高等優(yōu)點(diǎn)。
　　 ●探討了如何采用無網(wǎng)格邊界元法實(shí)現(xiàn)氯離子輸運(yùn)問題的數(shù)值計(jì)算。
　　 分別推導(dǎo)了飽和混凝土和非飽和混凝土中氯離子輸運(yùn)問題的邊界積分方程，構(gòu)建了相應(yīng)的無網(wǎng)格邊界元算法，詳細(xì)說明如何采用徑向積分法消除非穩(wěn)態(tài)、材料非均質(zhì)、材料非線性等原因造成的區(qū)域積分項(xiàng)，并編寫了相關(guān)計(jì)算程序。計(jì)算結(jié)果顯示：對于飽和混凝土，本文建立的非穩(wěn)態(tài)無網(wǎng)格邊界

4、元法能夠精確計(jì)算非均質(zhì)問題，在求解擴(kuò)散系數(shù)隨時(shí)間變化和隨濃度變化的非線性擴(kuò)散問題時(shí)，本文給出的結(jié)果更符合實(shí)際；對于非飽和混凝土，本文建立的方法可以同時(shí)考慮水分滲透和濃度擴(kuò)散對氯離子輸運(yùn)的影響，計(jì)算結(jié)果表明水分滲透對氯離子輸運(yùn)具有促進(jìn)作用。
　　 ●采用FORTRAN語言編制了相關(guān)算法的計(jì)算程序。
　　 針對混凝土中氯離子輸運(yùn)問題的邊界元算法，采用FORTRAN語言編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，算例驗(yàn)證表明編制的程序具有較高的精度