[发明专利]一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法

权利要求书

1.一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、确定热传导方程和水分扩散方程，建立混凝土湿热耦合传输数学模型；

步骤二、考虑自然环境下热传导、相对湿度扩散的边界条件；

步骤三、确定湿热变形的混凝土弹性本构方程；

步骤四、确定水利工程结构的几何参数以及边界条件，根据步骤一～三的结果进行耦合分析后得到应力应变分布。

2.根据权利要求1所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述步骤一中，根据傅里叶定律，热传导方程表示为：

其中，(ρC_P)_eff为混凝土的有效热容；T为混凝土的温度；为温度梯度；t为时间；Q为热源；k_eff为混凝土的有效导热系数；L_V为混凝土的蒸发潜热；δ_p为混凝土的蒸汽渗透性；φ为混凝土的相对湿度；p_sat为混凝土的饱和蒸汽压。

3.根据权利要求2所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述热传导方程中，有效导热系数k_eff计算公式为：

k_eff(T，φ)＝k₀·F₁(T)·F₂(φ)

其中，k₀为混凝土参考导热系数；F₁(T)表示温度对有效导热系数影响的函数，F₂(φ)表示相对湿度对有效导热系数影响的函数；

F₁(T)＝1-a(T-T_ref)

a表示的是温度附加系数；T表示的是混凝土温度；T_ref为混凝土的初始温度；

w_c表示混凝土的内部含水量；b为湿度附加系数；ρ_s表示混凝土的密度。

4.根据权利要求2所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述热传导方程中，混凝土材料的有效热容计算公式为：

(ρC_p)_eff＝ρ_sC_p，s+w_cC_p，w

其中，(ρC_p)_eff为混凝土的有效热熔；w_c为混凝土的含水量；C_p，s表示干燥混凝土的恒压热容；C_p，w表示水的比热容。

5.根据权利要求1所述的一种考虑湿热力条件下水利工程结构的应力分析计算方法，其特征在于，所述步骤一中，根据Fick第二定律，混凝土水分扩散方程表示为：

其中，φ为混凝土的相对湿度；w_c为混凝土的含水量；D_w为混凝土的扩散系数；G为湿源；p_sat为混凝土的饱和蒸汽压；

将混凝土的相对湿度，转化为混凝土的内部含水量：

式中，W_uni是表示吸附于水化产物表面的单一水分子层的质量；C是热性能参数；Q、P、M表示方程系数。