[发明专利]一种新型多参数影响下早期混凝土性态变化研究方法

权利要求书

1.一种新型多参数影响下早期混凝土性态变化研究方法，其特征在于，包括：

(1)依据工程所需选定合适的试验材料；

(2)依据相关混凝土试验规范，确定混凝土配合比；

(3)设计试验方案，并获取相关的混凝土物理参数，所述混凝土物理参数包括：导热系数、密度、比热和线性膨胀系数；

(4)用温度传感器与振弦传感器分别测量混凝土试件内部的温度与应变；

(5)结合二次开发改进后遗传算法对所述试验方案得出的热力学参数进行反演；所述热力学参数包括：导温系数、导热系数、比热和密度；

(6)基于反演参数及ABAQUS的二次开发平台，开发了适用于早期混凝土温度场、湿度场计算的子程序，根据所述工程建立有限元模型进行早期混凝土温、湿度场数值模拟计算；

(7)依托ABAQUS二次开发平台，通过调用所述温度场、湿度场和开发的应力场子程序，实现了早期黏弹塑性混凝土的热湿力学耦合模型和数值求解过程；再结合所述线性膨胀系数，研究早期混凝土的性态变化规律，实现早期混凝土热湿力的时变性耦合分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，早期黏弹塑性混凝土的热湿力学耦合模型和数值求解过程，包括：

采用模拟方法计算结构温度场；

根据所述温度场子程序来模拟结构相对湿度场分布；

将所述温度场和所述湿度场施加于结构进行应力场的计算。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述湿度场扩散控制方程为：

式中，h为混凝土结构的相对湿度，用百分数表示；t为时间；D_x(h)、D_y(h)、D_z(h)分别为X、Y、Z三个方向的与相对湿度相关的湿度扩散系数；为由混凝土结构内部因温度梯度而引起的湿度扩散流动速率；为混凝土结构水泥水化反应引起的相对湿度的消耗速率；为由混凝土水泥碳化反应而引起可蒸发水的速率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述湿度场的初始条件，包括：

当湿度场模拟从浇筑开始后就开始模拟时，所述湿度场的初始条件可以假定为100％，即：

h＝h(x,y,z,t)＝h(x,y,z,t₀)＝1.0 (3)

当混凝土湿度场模拟从浇筑中间开始时，通过试验测得计算时刻的初始湿度值，并定为初始湿度值。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述湿度场的边界条件，包括：

a)第一类边界条件

混凝土结构表面相对湿度h为时间t的已知函数，即有

h＝h(x,y,z,t) (4)

b)第二类边界条件

混凝土表面为绝湿边界，即

式中：n为表面法线方向；

c)第三类边界条件

当混凝土与空气接触时，用对流边界条件来表示该种边界条件，即混凝土的表面湿度交换量和表面湿度h_s与大气相对湿度h_e之差成正比，其数学表达式为：

式中，f为表面湿度扩散系数，单位为m²/h；

d)第四类边界条件

当两固体接触时，若接触良好，则在两物体接触面上的湿度和湿度量应该都是连续的，边界条件为：

h₁＝h₂ (7)

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述应力场计算基于ABAQUS二次开发平台，在求解非线性问题时采用Newton-Raphson算法。