鋼筋腐蝕電化學損傷的分數微分與元胞自動機識別方法.pdf

1、鋼混結構是現今及以后長時間內仍將采用的主要結構型式之一,鋼筋腐蝕是引起鋼混結構耐久性降低的最主要原因。鋼筋腐蝕的電化學本質決定了電化學理論是實現鋼混結構腐蝕在線監(jiān)測的直接、本質方法?；陔娀瘜W理論的鋼混結構鋼筋腐蝕監(jiān)測的最終實現,還有待于突破腐蝕電化學特征識別方法中存在的關鍵科學問題,具體包括:均勻腐蝕監(jiān)測中含彌散及擴散項復雜等效電路響應特征的時域整體、快速識別;局部點腐蝕監(jiān)測中基于腐蝕電化學噪聲(Electrochemical Noi

2、se,EN)本征信息的蝕點生長演化定量預測。
　　本文立足于結構健康監(jiān)測的高度,采用理論研究、數值仿真與試驗驗證相結合,圍繞鋼混結構腐蝕電化學在線監(jiān)測所存在的上述科學問題展開研究。首先,針對均勻腐蝕,基于復變函數逼近理論,建立腐蝕電化學系統(tǒng)傳遞函數的時域響應算法,探索瞬態(tài)恒電位階躍激勵下復雜等效電路中各元件對時域響應的影響;其次,采用分數微分(Fractional Derivative,FD)理論建立含彌散與擴散項復雜等效電路響應

3、特征的時域整體、快速識別方法,進而結合復變函數逼近算法的結果,數值試驗驗證FD算法的準確性;第三,針對局部點腐蝕,應用小波能量譜(Wavelet Energy Spectroscopy,WES)算法,研究復雜環(huán)境耦合作用下鋼筋點蝕EN的能量譜特性;最后,建立以EN實時監(jiān)測信息為驅動力的蝕點生長演化三維元胞自動機(Cellular Automata,CA)預測方法,并通過三維超景深視頻顯微鏡觀測試驗驗證其準確性。
　　鋼筋腐蝕監(jiān)測勢