混凝土中氯離子輸運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機理，建立合理的計算模型并實現(xiàn)相關(guān)計算，對于提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計水平，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。本文研究輸運問題的無網(wǎng)格邊界元算法，進而模擬氯離子在混凝土中的輸運過程與濃度分布。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理，對

2、氯離子在混凝土中輸運問題的研究方法和研究現(xiàn)狀進行了綜述。
　　 根據(jù)氯離子輸運方式的不同，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算模型。本文探討的計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)部點布置靈活，無需特解，適用性廣泛，計算精度高等優(yōu)點。
　　 ●探討了如何采用無網(wǎng)格邊界元法實現(xiàn)氯離子輸運問題的數(shù)值計算。
　　 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，并編寫了相關(guān)計算程序。計算結(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、元法能夠精確計算非均質(zhì)問題，在求解擴散系數(shù)隨時間變化和隨濃度變化的非線性擴散問題時，本文給出的結(jié)果更符合實際；對于非飽和混凝土，本文建立的方法可以同時考慮水分滲透和濃度擴散對氯離子輸運的影響，計算結(jié)果表明水分滲透對氯離子輸運具有促進作用。
　　 ●采用FORTRAN語言編制了相關(guān)算法的計算程序。
　　 針對混凝土中氯離子輸運問題的邊界元算法，采用FORTRAN語言編制了相應(yīng)的計算程序，算例驗證表明編制的程序具有較高的精度