【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及材料性能預測，尤其涉及一種基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法、系統、終端及計算機可讀存儲介質。
技術介紹
1、鋼筋混凝土結構的耐久性受氯離子濃度影響，當氯離子濃度達到臨界濃度混凝土內的鋼筋會發生銹蝕，構件開始失效。
2、目前分析水泥基材料氯離子擴散主流的研究方法可以分為三類：試驗測試、數值模擬和數據驅動的方法。
3、試驗測試方法主要是通過試驗儀器直接觀測水泥基復合材料內部的腐蝕情況給出水泥基復合的耐久性能或間接測試氯離子濃度，再進一步分析水泥基復合材料的耐久性能。由于水泥基復合材料耐久性能的試驗耗時長和復合材料的復合材料配比的多樣性，所以試驗分析方法難以適應大量樣本或不同工況的研究需求，導致水泥基復合材料的耐久性能數據稀缺。
4、數值模擬方法預測復合材料性能是結合試驗結果，通過數學或力學等物理方法，模擬氯離子在水泥基材料擴散的時變規律。在數據稀缺時，數值模型的預測精度和可靠性受到限制，因為模型需要準確的材料參數和實驗數據進行校準。數據不足會導致模型難以捕捉材料的實際異質性、微觀結構特性及損傷演化行為，影響模型的適用性和結果的可信度。
5、數據驅動方法預測復合材料性能的原理是通過機器學習算法（如神經網絡、支持向量機等）利用大量實驗數據進行訓練，自動學習不同條件下氯離子在水泥基材料中擴散的復雜非線性關系。數據不足同樣限制了數據驅動模型的精度，導致過擬合或欠擬合現象，降低預測的可靠性和泛化能力。
6、因此，現有技術還有待于改進和發展。
>技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法、系統、終端及計算機可讀存儲介質，旨在解決現有技術中分析復合材料耐久性能時數據不足，導致復合材料耐久性能的預測精度低的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供一種基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，所述基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法包括如下步驟：
3、采樣水泥基材料和近似水泥基材料獲得齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值，利用采集數據繪制直方圖，確定采集數據的隸屬函數；
4、將齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值的兩個模糊變量的隸屬函數投影在三維模糊空間內，分別獲得水泥基材料和近似水泥基材料的齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值的三維模糊空間；
5、采用α水平離散化，將三維模糊空間分別用若干個不連續子集進行近似表示，得到若干個與α值對應的所述齡期系數和所述初始氯離子擴散系數平均值二維截面，并在二維截面上隨機取值進行蒙特卡洛隨機采樣；
6、計算完好水泥砂漿中氯離子濃度的時空分布規律，并用二維高斯概率密度函數表示，計算二維高斯概率密度函數相對應的氯離子濃度的累積密度函數；
7、將得到的氯離子濃度的累積密度函數與臨界失效濃度進行對比，得到構件失效模糊概率，并得到相應時間失效概率的下限和上限；
8、使用水平秩法獲得相應故障概率的去模糊平均值，所述去模糊平均值表示根據模糊隨機算法得出在設定時間構件失效的概率。
9、可選地，所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其中，所述采樣水泥基材料和近似水泥基材料獲得齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值，利用采集數據繪制直方圖，確定采集數據的隸屬函數，具體包括：
10、采樣水泥基材料獲得齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值，采樣近似水泥基材料獲得齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值；
11、利用所述水泥基材料的齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值繪制水泥基材料直方圖，利用所述近似水泥基材料的齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值繪制近似水泥基材料直方圖；
12、根據所述水泥基材料直方圖和所述近似水泥基材料直方圖，確定齡期系數直方圖、齡期系數隸屬函數、初始氯離子擴散系數平均值直方圖和初始氯離子擴散系數平均值隸屬函數。
13、可選地，所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其中，所述水泥基材料包括完好水泥砂漿和完好ecc；所述近似水泥基材料包括開裂水泥砂漿和開裂ecc。
14、可選地，所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其中，所述采用α水平離散化，將三維模糊空間分別用若干個不連續子集進行近似表示，得到若干個與α值對應的所述齡期系數和所述初始氯離子擴散系數平均值二維截面，并在二維截面上隨機取值進行蒙特卡洛隨機采樣，具體包括：
15、采用α水平離散化，將所述水泥基材料和所述近似水泥基材料的齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值組成的三維模糊空間分別用若干個α水平子集進行近似表示，得到若干個與α值對應的所述齡期系數和所述初始氯離子擴散系數平均值二維截面；
16、對完好水泥砂漿材料多個二維α截面進行隨機采樣，基于每個采樣點，使用蒙特卡洛進行隨機采樣，得到多個采樣點，表示齡期系數，表示初始氯離子擴散系數平均值。
17、可選地，所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其中，所述計算完好水泥砂漿中氯離子濃度的時空分布規律，并用二維高斯概率密度函數表示，計算二維高斯概率密度函數相對應的氯離子濃度的累積密度函數，具體包括：
18、將采樣點代入公式（1）-（5），計算完好水泥砂漿中氯離子濃度的時空分布規律，并用二維高斯概率密度函數表示；
19、擴散區中氯離子濃度隨時間t和空間的變化關系：
20、；（1）
21、其中，表示氯離子濃度；表示距表面的距離；表示時間；表示表面氯離子濃度；表示誤差函數；表示對流區深度；表示水泥基材料氯離子擴散系數；
22、；（2）
23、其中，表示環境轉移變量；表示轉移參數；表示參考時間；
24、涂層內氯離子的擴散：
25、；（3）
26、其中，表示水泥基材料內氯離子濃度；表示水泥基材料表面氯離子濃度；表示水泥基材料氯離子擴散系數；
27、水泥基材料中氯離子的擴散：
28、；（4）
29、其中，和表示水泥基材料表面氯離子濃度；表示水泥基材料厚度；
30、水泥基材料中的氯離子濃度：
31、；（5）
32、其中，表示水泥基材料中的氯離子濃度；表示水泥基材料的氯離子擴散系數；
33、統計完好水泥砂漿中鋼筋埋深處每一個α值對應的不用時間氯離子濃度高斯概率密度函數，計算對應的氯離子濃度的累積密度函數，并計算得到完好ecc、開裂水泥砂漿和開裂ecc不用時間氯離子濃度高斯概率密度函數和對應的氯離子濃度的累積密度函數。
34、可選地，所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其中，所述將得到的氯離子濃度的累積密度函數與臨界失效濃度進行對比，得到構件失效模糊概率，并得到相應時間失效概率的下限和上限，具體包括：
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【技術保護點】
1.一種基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法包括：
2.根據權利要求1所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述采樣水泥基材料和近似水泥基材料獲得齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值，利用采集數據繪制直方圖，確定采集數據的隸屬函數，具體包括：
3.根據權利要求2所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述水泥基材料包括完好水泥砂漿和完好ECC；所述近似水泥基材料包括開裂水泥砂漿和開裂ECC。
4.根據權利要求3所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述采用α水平離散化，將三維模糊空間分別用若干個不連續子集進行近似表示，得到若干個與α值對應的所述齡期系數和所述初始氯離子擴散系數平均值二維截面，并在二維截面上隨機取值進行蒙特卡洛隨機采樣，具體包括：
5.根據權利要求4所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述計算完好水泥砂漿中氯離子濃度的時空分布規律，并用二
6.根據權利要求5所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述將得到的氯離子濃度的累積密度函數與臨界失效濃度進行對比，得到構件失效模糊概率，并得到相應時間失效概率的下限和上限，具體包括：
7.根據權利要求6所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述使用水平秩法獲得相應故障概率的去模糊平均值，具體包括：
8.一種基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測系統，其特征在于，所述基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測系統包括：
9.一種終端，其特征在于，所述終端包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測程序，所述基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測程序被所述處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質存儲有基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測程序，所述基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法包括：
2.根據權利要求1所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述采樣水泥基材料和近似水泥基材料獲得齡期系數和初始氯離子擴散系數平均值，利用采集數據繪制直方圖，確定采集數據的隸屬函數，具體包括：
3.根據權利要求2所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述水泥基材料包括完好水泥砂漿和完好ecc；所述近似水泥基材料包括開裂水泥砂漿和開裂ecc。
4.根據權利要求3所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述采用α水平離散化，將三維模糊空間分別用若干個不連續子集進行近似表示，得到若干個與α值對應的所述齡期系數和所述初始氯離子擴散系數平均值二維截面，并在二維截面上隨機取值進行蒙特卡洛隨機采樣，具體包括：
5.根據權利要求4所述的基于模糊隨機算法水泥基材料中氯離子擴散預測方法，其特征在于，所述計算完好水泥砂漿中氯離子濃度的時空分布規律，并用二維高斯概率密度函數表示，計算二維高斯概率密度函數相對應的氯離子濃度的累積密度函數，具體包括：
6...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李雪，周志豪，張力文，胡彪，陳鋮，
申請(專利權)人：深圳信息職業技術學院，
類型：發明
國別省市：
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