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龙图腾网恭喜重庆大学申请的专利一种混凝土中钢筋锈蚀两阶段数值模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114626259B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111552574.6，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种混凝土中钢筋锈蚀两阶段数值模拟方法是由范文亮;涂熙;吴野设计研发完成，并于2021-12-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种混凝土中钢筋锈蚀两阶段数值模拟方法在说明书摘要公布了：发明提供一种钢筋锈蚀两阶段数值模拟方法。该方法对于处于海洋或者恶劣环境下的混凝土结构，环境中氯离子侵蚀可引起钢筋锈蚀，导致钢筋混凝土结构力学性能下降，严重影响结构的整体性能。由于混凝土中钢筋锈蚀的检测及监测较困难，准确模拟混凝土中氯离子扩散引起的钢筋锈蚀过程显得尤为重要。本发明将混凝土中氯离子扩散与钢筋锈蚀耦合分析，实现了对钢筋混凝土结构服役期内的钢筋锈蚀过程数值模拟并给出其锈蚀过程，可用于钢筋混凝土结构性能的分析与评估。

本发明授权一种混凝土中钢筋锈蚀两阶段数值模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种混凝土中钢筋锈蚀两阶段数值模拟系统，其特征在于，包括：建立单元，用于建立混凝土与钢筋有限元模型；划分单元，用于对混凝土与钢筋有限元模型进行网格划分；配置单元，用于根据实环境配置相应的锈蚀参数；其中，所述锈蚀参数包括边界氯离子浓度、氯离子扩散系数、边界氧气浓度、氧气扩散系数、混凝土导电率、氢氧根初始浓度、氢氧根扩散系数、法拉第常数F、锈蚀反应方程中阳极失去电荷数、锈蚀反应方程中阳极失去电荷数、阳极反应的交换电流密度、阳极反应的交换电流密度、阳极平衡电位、阴极平衡电位、阳极反应的Tafel斜率和阳极反应的Tafel斜率；分析单元，用于通过执行钢筋锈蚀数值模拟程序实现钢筋锈蚀发展模拟；其中，所述钢筋锈蚀数值模拟程序为预设语言编程代码程序；所述钢筋锈蚀数值模拟程序包括钢筋脱钝判断模块、钢筋宏电池锈蚀数值模拟模块和钢筋微电池锈蚀数值模拟模块；所述钢筋脱钝判断模块采用了氯离子与氢氧根离子的比值作为脱钝阈值；所述钢筋宏电池锈蚀数值模拟模块被执行时，由氯离子扩散数值模拟得到t时刻栓钉表面氯离子浓度；获得栓钉表面的阴阳极点分布；迭代计算Δt时间步内的锈蚀速率和锈蚀量；迭代收敛后计算下一个Δt的时间步内的锈蚀；对每个Δt时间步的锈蚀量叠加，得到总体的锈蚀状态；对每个时间步进行累积计算，直至钢筋表面全脱钝；所述钢筋微电池锈蚀数值模拟模块被执行时，设定锈蚀速率因素为锈蚀位置的氧含量；迭代计算Δt时间步内的锈蚀速率和锈蚀量；迭代收敛后计算下一个Δt的时间步内的锈蚀；对每个Δt时间步的锈蚀量叠加，得到总体的锈蚀状态；对每个时间步进行累积计算，直至计算到最终时间T；混凝土中钢筋锈蚀两阶段数值模拟方法，包括以下步骤：1截取待分析的工程钢筋混凝土结构中任意一段钢筋的建模区域，并指定建模区域的几何参数；在所述建模区域中，钢筋布置在混凝土中，混凝土边界与钢筋边界之间的区域为混凝土填充区域；混凝土采用长方体区域表示，钢筋采用圆柱体区域表示；长方体的六个面为混凝土边界，圆柱体的三个面为钢筋边界；2建立混凝土与钢筋有限元模型，并进行网格划分；4将评价周期T按时间步Δt划分为多个计算步；运行钢筋锈蚀数值模拟程序，计算得出评价周期T内的钢筋锈蚀情况；4.1采用氯离子与氢氧根离子的比值作为脱钝阈值，进行钢筋脱钝判断，直至钢筋表面出现阳极节点；其中，混凝土模型一侧侧面为氯离子和氧气的侵入边界；4.2进行钢筋宏电池锈蚀模式下锈蚀发展模拟；其中，宏电池反应以钢筋脱钝点作为阳极，以钢筋未脱钝点作为阴极，混凝土中的孔隙水溶液作为反应的电解质溶液；宏电池锈蚀模式下锈蚀反应沿钢筋纵向分布；根据混凝土孔隙溶液和腐蚀钢筋中的质量和电流平衡，实现对反应过程的数值模拟；在混凝土中，参与反应的各物质在锈蚀电流和浓度梯度作用下存在质量平衡；在钢筋中，钢筋表面存在阴阳极，选用电流定律计算钢筋的电流平衡；通过计算混凝土内物质的传输过程和钢筋表面锈蚀电流及其消耗的反应物，将二者耦合在一起，从而实现对电化学反应过程的数值模拟；采用氯离子与氢氧根离子的浓度比值[Cl-][OH-]作为钢筋表面的脱钝阈值；考虑浓度梯度导致的扩散作用，采用Fick第二定律对混凝土内氢氧根离子的主要运动模式进行描述： 其中，COH是孔隙溶液中的氢氧根离子浓度；DOHSw,pcon是混凝土孔隙溶液中氢氧根离子的扩散系数，Sw是混凝土孔隙溶液的饱和度，pcon是混凝土的孔隙率，DOHSw,pcon与Sw和pcon相关；当混凝土内形成钢筋锈蚀的宏电池反应，混凝土中的孔隙溶液将作为反应的电解质溶液；当同时考虑氢氧根离子的扩散和电迁移作用时，氢氧根离子的迁移用式2表达： 4.3钢筋表面全脱钝后，钢筋微电池锈蚀模式下锈蚀发展模拟；其中，微电池反应以钢筋表面锈蚀产物覆盖下的未锈蚀钢筋作为阳极，钢筋表面的锈蚀产物作为阴极，腐蚀产物中的孔隙水溶液作为电解质溶液；微电池锈蚀模式下锈蚀反应沿钢筋表面纵向分布；引入钢材暴露于大气环境中的锈蚀规律对微电池反应进行近似计算；5对步骤4得出的锈蚀情况进行可视化处理，得到钢筋锈蚀形态和锈蚀量结果；单个时间步的锈蚀发展计算流程包括如下步骤：a混凝土中电场分布计算，在阴阳极表面计算电动势梯度，结合混凝土电阻率得到阴阳极表面节点的电流密度；b氧气传输计算，基于Fick定律计算混凝土中氧气的扩散，根据锈蚀反应结果，计算得到阴阳极表面节点的氧气浓度；c电场和氧气迭代计算，阴阳极表面节点的氧气浓度改变混凝土中氧化还原反应的电场分布，重复步骤a和步骤b进行迭代计算。

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