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耦合多相传输的氯离子侵蚀混凝土数值模拟研究

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应用基础与工程科学学报 2018年第2期26卷 391-402页

作者：李荣涛大连大学辽宁省复杂结构体系灾害预测与防治重点实验室

氯离子侵蚀是导致氯盐环境中混凝土结构承载力下降的主要原因之一.为预测渗有氯盐混凝土中氯离子的传输和分布规律,建立了考虑温湿影响的多相耦合氯离子侵蚀模型,模型中考虑到了作为非饱和多孔材料的混凝土中热量、水分、气体与氯离子... 详细信息

氯离子侵蚀是导致氯盐环境中混凝土结构承载力下降的主要原因之一.为预测渗有氯盐混凝土中氯离子的传输和分布规律,建立了考虑温湿影响的多相耦合氯离子侵蚀模型,模型中考虑到了作为非饱和多孔材料的混凝土中热量、水分、气体与氯离子耦合运输过程,以及伴随发生的相变现象.相变过程既包括水分的蒸发与凝结,也涉及氯盐的溶解与沉淀.特别是氯离子的存在对材料组成成份的物理和热力学性能的影响在模型中也进行了考虑.为求解构成模型的耦合偏微分方程组,采用了有限元法和完全隐式差分法.模型预测与试验结果具有较好的一致性,展现出所发展的数值计算方法在重现氯离子侵蚀混凝土真实过程的能力,将可有效用于实际混凝土结构耐久性评估与设计中.

关键词：氯离子侵蚀混凝土温湿影响多相耦合模型数值分析有限元法

一种高温下混凝土化学塑性-损伤耦合本构模型

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岩土力学 2010年第5期31卷 1585-1591页

作者：李荣涛大连大学辽宁省高校复杂结构体系灾害预测与防治重点实验室辽宁大连116622

提出了一个用于模拟高温下混凝土化学塑性-损伤耦合本构行为的数值模型。发展了一个化学塑性-损伤耦合分析的一致性应力返回映射算法。为了保证对于全局守恒方程Newton迭代过程的2阶收敛率,推导并形成了一致性切线模量矩阵。数值算例显... 详细信息

提出了一个用于模拟高温下混凝土化学塑性-损伤耦合本构行为的数值模型。发展了一个化学塑性-损伤耦合分析的一致性应力返回映射算法。为了保证对于全局守恒方程Newton迭代过程的2阶收敛率,推导并形成了一致性切线模量矩阵。数值算例显示了文中发展的化学塑性-损伤耦合本构模型在模拟高温下混凝土中复杂破坏过程的能力和有效性。

关键词：化学塑性损伤耦合本构模型混凝土高温

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高温条件下混凝土墙体的非线性分析研究

固体力学学报 2011年第2期32卷 167-175页

作者：李荣涛大连大学辽宁省高校复杂结构体系灾害预测与防治重点实验室大连116622

论文建立了一个弹塑性-损伤耦合本构模型用于数值模拟高温下混凝土的真实破坏过程.导出了一个利用Newton-Raphson迭代的一般的直接应力返回映射算法.同时求解应力向量和塑性、损伤的内状态变量.并推导了用于化学-热-湿-力学耦合分析的... 详细信息

论文建立了一个弹塑性-损伤耦合本构模型用于数值模拟高温下混凝土的真实破坏过程.导出了一个利用Newton-Raphson迭代的一般的直接应力返回映射算法.同时求解应力向量和塑性、损伤的内状态变量.并推导了用于化学-热-湿-力学耦合分析的全局守恒方程Newton-Raphson迭代过程的一致性切线模量矩阵.建议了一个用于弹塑性-损伤耦合分析的两级求解过程.给出的数值例题结果显示了所提出的算法和公式的正确性,表明了所发展的弹塑性-损伤耦合本构模型在模拟高温下混凝土墙体中复杂破坏过程的能力.

关键词：塑性损伤耦合分析混凝土墙高温

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混凝土结构火灾爆裂危险性评估研究

自然灾害学报 2012年第1期21卷 204-210页

作者：李荣涛大连大学辽宁省高校复杂结构体系灾害预测与防治重点实验室辽宁大连116622

通过对国内外相关研究成果的整理和分析,依据混凝土火灾爆裂危险性的影响因素,建立了混凝土结构火灾爆裂危险性分级评价体系。根据爆裂危险度值的大小将混凝土结构的爆裂危险性分为5级。爆裂危险性预测与实测结果的一致性显示了所提混... 详细信息

通过对国内外相关研究成果的整理和分析,依据混凝土火灾爆裂危险性的影响因素,建立了混凝土结构火灾爆裂危险性分级评价体系。根据爆裂危险度值的大小将混凝土结构的爆裂危险性分为5级。爆裂危险性预测与实测结果的一致性显示了所提混凝土火灾爆裂危险性分级评价体系的有效性,可为混凝土构件和结构减灾防火设计提供参考。

关键词：混凝土结构火灾爆裂危险性评估

高温下混凝土化学塑性-损伤耦合本构模拟及破坏分析

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应用力学学报 2008年第1期25卷 51-56页

作者：李荣涛李锡夔大连理工大学 116024大连大连大学116622大连

提出了一个用于模拟高温下混凝土中化学-热-湿-力学耦合行为的化学塑性-损伤耦合本构模型。发展了用于积分率形式的耦合本构方程的三步算子分裂算法。导出了化学-热-湿-力学(CTHM)耦合本构模型的一致性切线模量矩阵,以保证对于全局耦合... 详细信息

提出了一个用于模拟高温下混凝土中化学-热-湿-力学耦合行为的化学塑性-损伤耦合本构模型。发展了用于积分率形式的耦合本构方程的三步算子分裂算法。导出了化学-热-湿-力学(CTHM)耦合本构模型的一致性切线模量矩阵,以保证对于全局耦合控制方程Newton迭代过程的二阶收敛率。算例数值结果显示了本文发展的化学塑性-损伤耦合本构模型在重现火灾和热辐射条件下的混凝土中化学-热-湿-力学耦合行为的有效性。

关键词：化学塑性-损伤耦合本构模型一致性算法混凝土高温

考虑热湿影响的氯盐侵蚀下混凝土中多相传输与相变模拟

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材料导报 2019年第18期33卷 3043-3049页

作者：李荣涛 Christopher Y.TUAN 大连大学建筑工程学院大连116622 Department of Civil Engineering University of Nebraska-Lincoln Omaha NE 68182USA

在富含氯化物的环境中,氯离子引起的钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能退化的主要原因之一。如何预测氯离子侵蚀过程以及提高结构抗侵蚀能力是混凝土结构工程师所必须面临的最严峻挑战。为此,本实验建立了一个用于数值分析混凝土中氯离... 详细信息

在富含氯化物的环境中,氯离子引起的钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能退化的主要原因之一。如何预测氯离子侵蚀过程以及提高结构抗侵蚀能力是混凝土结构工程师所必须面临的最严峻挑战。为此,本实验建立了一个用于数值分析混凝土中氯离子传输过程的计算模型。为能再现混凝土结构在非饱和、非等温条件下的真实状况,模型控制方程中考虑了氯离子、湿分、空气、热量在混凝土中的耦合传输过程,以及相互间的耦合作用。控制方程中所涉及的耦合系数均来自已有的材料模型和实验数据,而方程的数值求解使用了有限单元法。模型计算结果与试验数据显示出良好的吻合度,研究结果可为混凝土结构的减防腐蚀灾害设计提供重要的参考。

关键词：氯离子传输混凝土热湿耦合作用数值模拟有限元法

混凝土中化学-热-湿-力耦合过程的数值方法

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力学学报 2006年第4期38卷 471-479页

作者：李荣涛李锡夔大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

提出了一个火灾下混凝土中化学-热-湿-力耦合过程分析的两级数学模型．混凝土模型化为充满两种非混溶孔隙流体的非饱和变形多孔多相介质．数学模型基于控制干空气、湿份及基质溶解物的质量守恒、混凝土介质混合体的动量守恒和焓(能量)... 详细信息

提出了一个火灾下混凝土中化学-热-湿-力耦合过程分析的两级数学模型．混凝土模型化为充满两种非混溶孔隙流体的非饱和变形多孔多相介质．数学模型基于控制干空气、湿份及基质溶解物的质量守恒、混凝土介质混合体的动量守恒和焓(能量)守恒的耦合偏微分方程组．模型中特别考虑到了高温下的脱盐过程．构造了一个用于数值模拟化学-热-湿-力耦合行为的有限元求解过程的混合弱形式．并且针对其中具有非自伴随算子特性的双曲线控制方程的空间离散进行了特殊考虑．数值结果例题显示所发展的数学模型和数值方法在重现火灾条件下的混凝土中化学-热-湿-力耦合行为的有效性．

关键词：化学-热-湿-力耦合过程数学模型有限元法混凝土火灾

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高温下混凝土的本构模拟及破坏分析

计算力学学报 2007年第5期24卷 550-554页

作者：李荣涛李锡夔大连大学建筑工程学院大连116022 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

针对已建立的高温下混凝土中化学-热-水力-力学耦合过程分析的分级数学模型,发展了混凝土的化学-热-水力-力学(CTHM)耦合本构模型。在已有的Willam-Warnke弹塑性屈服准则基础上发展了考虑脱水和脱盐引起的材料损伤及化学塑性软化、塑性... 详细信息

针对已建立的高温下混凝土中化学-热-水力-力学耦合过程分析的分级数学模型,发展了混凝土的化学-热-水力-力学(CTHM)耦合本构模型。在已有的Willam-Warnke弹塑性屈服准则基础上发展了考虑脱水和脱盐引起的材料损伤及化学塑性软化、塑性应变硬化/软化和吸力硬化的广义Willam-Warnke本构模型,模拟高温下混凝土的材料非线性行为。为保证全局守恒方程的Newton迭代过程的二阶收敛率,导出了非线性化学-热-水力-力学(CTHM)耦合本构模型的一致性切线模量矩阵。数值结果显示了本文所发展的化学-热-水力-力学(CTHM)耦合本构模型在模拟高温下混凝土中复杂破坏过程的能力和有效性。

关键词：化学-热-水力-力学耦合过程本构模拟混凝土高温

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预交联凝胶颗粒深部调剖数值模拟研究

预交联凝胶颗粒深部调剖数值模拟研究

作者：李荣涛中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

我国油田多为陆相沉积,地质成因复杂,地层非均质性严重,且经过长期注水开发,多孔介质孔隙结构发生变化,形成高渗带、大孔道等优势通道,注入水沿渗流阻力小水淹程度高的优势通道,快速流向生产井形成无效循环。水驱开发进入后期,仍有大量... 详细信息

我国油田多为陆相沉积,地质成因复杂,地层非均质性严重,且经过长期注水开发,多孔介质孔隙结构发生变化,形成高渗带、大孔道等优势通道,注入水沿渗流阻力小水淹程度高的优势通道,快速流向生产井形成无效循环。水驱开发进入后期,仍有大量的剩余油富集在相对低渗带,如何提高相对低渗带的体积波及系数,成为老油田提高采收率的重要工作。预交联凝胶颗粒深部调剖技术,调剖剂能够运移到地层深处,对远井地带的高渗带、大孔道和裂缝,具有很好的封堵效果,后续注入水更多地流向低渗层带,更多的剩余油开采出来,现场应用增油效果明显。深部调剖措施增油效果受多种因素影响,为给现场施工设计提供更好地指导,本文综合考虑预交联凝胶颗粒变形运移特性,降低储层渗透性和对水相增粘作用,建立了三维油水两相预交联凝胶颗粒深部调剖数学模型,利用MRST开源油藏数值模拟软件进行全隐式求解,并与室内岩心驱替实验数据拟合,验证了所建模型的正确性。通过建立纵向非均质正韵律概念模型,分析了单因素变化对调剖效果的影响,计算结果表明:注入量越大增油效果越好,注入压力和经济成本越高,受施工工艺和经济效益限制,注入量不能过大。注入浓度不能过小,否则不能对高渗层形成很好的封堵,后续注入水流入低渗层的量少,增油效果不明显。注入粒径存在一个最优值,粒径过小,预交联凝胶颗粒进入低渗层,造成非目的性伤害,对增油起反作用,粒径过大,出现憋压注不进的现象,调剖措施不能进行。水驱开发进入后期,注入时机越早,增油效果越好。在单因素敏感性分析的基础上,利用正交试验设计方法,筛选出实际区块多因素共同影响作用下,最优的多因素参数组合,以单位注入量单位浓度增油量作为措施效果评价指标,得到最优方案对应的多因素最优参数组合为:注入时机为含水88%、注入量为0.45PV、注入浓度为0.25%、注入粒径为55μm,为现场深部调剖多因素参数组合优化设计提供指导。

关键词：预交联凝胶颗粒深部调剖数值模拟敏感性分析优化设计