文档介绍：学号:201059302007 分类号:
硕士学位论文
基于 FVM 数值分析的海工混凝土结构耐久可靠度
Monte Carlo 模拟
研究生姓名:夏辉
指导教师:周新刚教授
学科门类:工学
专业名称:结构工程
论文提交日期:
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任。
烟台大学硕士学位论文
摘要
海工混凝土结构由于长期处于氯离子环境条件中,其耐久性问题一直是国内外
专家学者所关注的焦点。本文比较系统地总结了混凝土中氯离子的各种传输机理,
在比较分析了解析模型、数值模型以及各种数值计算方法的基础上,采用基于 Fick
第二定律的简化扩散模型来研究氯离子传输问题,并提出了采用流体力学中常用的
有限体积法(FVM)来求解混凝土中的氯离子扩散问题。这一方法改变了以往数值
方法单纯从数学角度研究氯离子扩散问题的方式,从物理意义以及守恒定律的角度
重新给出了海工混凝土结构中氯离子扩散的数值解,更加清晰的阐明了氯离子在混
凝土中的扩散传输过程。本文的主要研究工作如下:
(1)运用有限体积法推导得到了一维、二维以及圆形截面情况下的氯离子扩散
表达式,对表达式的准确性、可靠性进行了验证。采用 Matlab 编制程序,利用表达
式对氯离子扩散中的一些常见问题进行了简单的讨论。
(2)将有限体积法与耐久可靠度研究中常用的蒙特卡罗方法(Monte Carlo)相
结合,提出了基于有限体积法数值分析的混凝土结构耐久可靠度蒙特卡罗模拟
(FVM-MC),并将其与采用一次二阶矩方法求解传统模型下的混凝土结构耐久可靠
度计算结果进行了比较,验证了模型的准确性。
(3)对实际工程中影响氯离子在混凝土中扩散的各种因素,如截面几何效应、
暴露环境、混凝土组成材料、截面尺寸效应以及边角效应等因素进行了详细研究,
讨论了各参数对混凝土中氯离子浓度分布以及耐久可靠度的影响。
关键词:海工混凝土结构;耐久性;氯离子扩散;有限体积法(FVM)数值模拟;
FVM-MC 方法
I
烟台大学硕士学位论文
ABSTRACT
Because of the surrounded chloride environment, the durability of marine concrete is
always the attention of researchers at home and abroad. According to the previous research,
this paper summarizes all kinds of transport mechanisms. paring and
analyzing the analytical model, numerical model and various kinds of numerical methods,
the paper determines to study the transporting matters of chloride with simplified model
on the basis of the second Fick’s law, and proposes Finite Volume Method (FVM) which is