【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水工建筑物數值模擬，特別是涉及一種基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法。
技術介紹
1、水工建筑物是控制和調節水流、防治水害、開發利用水資源的建筑物，是水利工程的重要組成部分，水工建筑物在水利工程中發揮著舉足輕重的作用；它們不僅關系到防洪安全、水資源利用和生態環境保護等方面，還直接影響到國民經濟的發展和人民生活的改善；全面了解水工建筑物的性能參數，對水工建筑物的監測具有重大意義；在冬季，由于溫度較低，水工建筑物這類以混凝土結構為主體的建筑物常因凍融循環而發生破壞，故研究混凝土凍融損傷機理對于提升混凝土結構的耐久性至關重要；然而，混凝土凍融損傷過程涉及溫度場和力學場的復雜耦合，現有模型通常是使用單一場進行模擬，模擬得到的數值的準確性較低。
技術實現思路
1、針對上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
2、根據本申請的第一方面，提供了一種基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，所述方法包括以下步驟：
3、s100，獲取水工建筑物對應的混凝土的若干基本參數以及水工建筑物所處環境的環境溫度隨時間的變化曲線qt；
4、s200，每間隔預設時長獲取qt上對應時刻的環境溫度，以得到環境溫度列表t=（t1，t2，…，ti，…，tn），i=1，2，…，n；其中，ti為獲取到的第i個環境溫度，n為獲取到的環境溫度的數量；
5、s300，將水工建筑物對應的水工建筑物模型的基本參數設置為水工建筑物對應的混凝土的若干基本參數，并建立水工建筑
6、s400，根據t，對wr進行溫度場分析，以得到wr在t中的每一溫度下對應的孔隙溫度列表集a=（a1，a2，…，aj，…，am），j=1，2，…，m；其中，aj為wr的第j個孔隙對應的孔隙溫度列表，m為wr對應的孔隙的數量；aj=（aj，1，aj，2，…，aj，i，…，aj，n）；aj，i為wr的第j個孔隙在環境溫度為ti時對應的孔隙溫度；
7、s500，獲取預設值h=1；
8、s600，獲取第j個孔隙在孔隙溫度為aj，h時對應的臨界孔隙半徑rj，h，進入s700；
9、s700，根據rj，h與第j個孔隙對應的標準孔隙半徑r之間的關系，對目標孔隙內的冰進行參數更改以及添加對應的位移載荷，重新運行模型；
10、s800，若水工建筑物存在損傷位置，則根據損傷位置對wr進行更新，進入s400；否則，進入s900；
11、s900，若h＜n，則獲取h=h+1，進入s600；否則，輸出水工建筑物在凍融循環過程中的關鍵參數的分布和變化。
12、進一步的，rj，h通過以下步驟得到：
13、s610，若aj，h處于溫度上升階段，則確定rj，h=0.757+0.0074θ-33.45/θ；其中，θ為rj，h與水的正常冰點t0之間的差值；θ=aj，h-t0；
14、s620，若aj，h處于溫度下降階段，則確定rj，h=0.584+0.0052θ-63.46/θ。
15、進一步的，步驟s700包括以下步驟：
16、s710，若rj，h＞r，則確定目標孔隙內的水全部結冰；否則，確定目標孔隙內的水全部未結冰；其中，r為第j個孔隙對應的標準孔隙半徑；
17、s720，若目標孔隙內的水全部結冰，則對目標孔隙內的冰的體積、密度以及本構關系進行更新；
18、s730，確定rj，h對應的位移載荷dj，h=ρ2×rj，h3/ρ1-rj，h；其中，ρ1為水的密度，ρ2為冰的密度；
19、s740，建立力學場模型，并對第j個孔隙添加位移載荷dj，h。
20、進一步的，步驟s800包括以下步驟：
21、s810，輸出wr對應的應力應變圖，若wr中孔隙的應力大于水工建筑物對應的混凝土的抗拉強度或wr中孔隙的應變大于水工建筑物對應的混凝土的極限應變，則確定該孔隙為損傷位置；
22、s820，剔除已損傷的孔隙。
23、進一步的，所述水工建筑物對應的混凝土的若干基本參數包括：初始孔隙率 n 0、體積 v、彈性模量 e、泊松比 μ、極限應變 ε f和抗拉強度 σ ts。
24、進一步的，所述水工建筑物在凍融循環過程中的關鍵參數包括：溫度、孔隙水壓、應力和損傷。
25、本專利技術至少具有以下有益效果：
26、本專利技術的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，根據水工建筑物的混凝土對應的若干基本參數以及所處環境的環境溫度隨時間的變化曲線，對水工建筑物模型的基本參數進行設置，以及根據環境溫度對水工建筑物模型進行溫度場分析，得到每一孔隙的溫度，進而根據溫度對每一孔隙內的冰進行參數更改以及添加對應的位移載荷，循環模擬；本專利技術的方法，充分考慮了混凝土凍融循環過程中的多場耦合效應，包括溫度場和力學場的相互作用；通過引入損傷模型，能夠真實反映混凝土在凍融過程中的損傷演化過程，使得模擬場景更加接近真實場景，從而提高模擬得到的數值的準確性。
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1.一種基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，Rj，H通過以下步驟得到：
3.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，步驟S700包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，步驟S800包括以下步驟：
5.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，所述水工建筑物對應的混凝土的若干基本參數包括：初始孔隙率n0、體積V、彈性模量E、泊松比μ、極限應變εf和抗拉強度σts。
6.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，所述水工建筑物在凍融循環過程中的關鍵參數包括：溫度、孔隙水壓、應力和損傷。
【技術特征摘要】
1.一種基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，rj，h通過以下步驟得到：
3.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，步驟s700包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的基于多場耦合的水工建筑物的數值模擬方法，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳永風，楊能輝，孫辰，熊俊，黃微，王錦輝，熊紹安，王全，吳怡，
申請(專利權)人：江西省水利科學院江西省大壩安全管理中心，江西省水資源管理中心，
類型：發明
國別省市：
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