[发明专利]一种高温高速气流冲蚀混凝土材料的损伤评估方法

说明书

本发明提供了一种高温高速气流冲蚀混凝土材料的损伤评估方法，包括以下步骤：步骤一、通过Digmat‑FE软件建立混凝土材料模型，并进行网格划分；步骤二、在ANSA软件中对网格进行细化处理；步骤三、在Abaqus软件中进行瞬态热传导计算；步骤四、计算气动剪切力、气孔内压、气流垂直载荷和混凝土表面热对流系数；步骤五、在Abaqus软件中进行瞬态热‑固耦合计算；步骤六、基于计算数据结果得出结论。本发明设计的评估方法科学合理，优选采用多种软件进行配合使用，建模仿真效果好，结论获取清晰易行，评价结果科学可靠，可推广使用。

技术领域

本发明涉及混凝土性能研究技术领域，具体涉及一种高温高速气流冲蚀混凝土材料的损伤评估方法。

背景技术

混凝土材料的建筑物在社会发展中占据了不可替代的重要作用。而针对混凝土材料建筑物的耐高温抗暴性能研究对于建筑物安全有重要的指导意义。通过研究高温高速气流对混凝土的冲蚀损伤能为指定混凝土技术标准提供技术参考，方便对混凝土材料进行更加细致的质量评价。

然而目前尚欠缺一种可靠高效的研究方法。目前学者们对混凝土在纯气象条件下的机械冲蚀损伤机理研究较少，且为提高骨料细观模型的建模效率，普遍对复杂的混凝土结构做了一定程度上的简化，此外，对高温高速气流冲击下的瞬态传热研究成果也不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高温高速气流冲蚀混凝土材料的损伤评估方法，该方法科学合理，方便快捷，能直观系统地得出混凝土地耐高温高速气流的冲蚀性能，为实际生产与应用提供技术支撑，具有重要的科研价值和经济价值。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高温高速气流冲蚀混凝土材料的损伤评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过Digmat-FE软件建模，并进行网格划分得到混凝土材料初步网格模型模型；

步骤二、在ANSA软件中对初步网格模型进行细化处理得到混凝土材料研究模型；

步骤三、在Abaqus软件中对混凝土材料研究模型加载高温高速气流；

步骤四、对加载后的混凝土材料研究模型进行气流垂直载荷、混凝土表面热对流系数、气孔内压和气动剪切力计算；

步骤五、在Abaqus软件中进行混凝土材料研究模型的瞬态热-固耦合计算，混凝土材料研究模型的应力云图，进而计算传热深度、位移云图、损伤区域和质量损失率从而判定高温高速气流冲蚀混凝土材料的损伤程度。

优选地，其特征在于，所述步骤一中通过Digmat-FE软件建模的具体步骤为：

S101、在Digmat-FE软件中建立三维随机骨料细观模型，随机骨料细观模型中骨料形状为椭球体，内含椭球体气孔；

S102、设置骨料在骨料细观模型中体积占比为70％，骨料的长轴尺寸为5-20mm，设置气孔在骨料细观模型中体积占比分数为1％，气孔的长轴尺寸为1-5mm；

S103、设定气孔与骨料模型之间不重合存在一定间隙，且全部包含在三维随机骨料细观模型基体中随机分布；

S104、在S103得到的三维随机骨料细观模型基础上设置初步网格尺寸，得到初步网格模型。

优选地，所述步骤二的具体操作步骤为：

S201、将S104中得到的初步网格模型以inp格式导出到Ansa软件中；

S202、定义骨料和混凝土的弹性模量、泊松比、比热容、热膨胀系数、密度和热传导系数；