基于复变函数逼近的钢筋腐蚀电化学特征时域分析方法
【专利摘要】本发明提供一种基于复变函数逼近的钢筋腐蚀电化学特征时域分析方法。首先，给定待分析的电化学等效电路，进而建立腐蚀电化学系统的传递函数；其次，采用分式多项式的复变函数迭代逼近传递函数；第三，在满足给定精度的前提下，将所确定的分式多项式进行分解，并对各分项进行Laplace逆变换，从而得到时域响应计算公式；最后，可根据需求随意给定待分析的电化学等效电路，对传递函数中各参数进行分析。本发明相较于传统的方法具有能够分析所有复杂等效电路的功能，此外能够在时域内实现快速分析；此外，所建立的复变函数逼近算法，同样可应用于电子、电气、粘弹性材料本构等更广阔的领域。
【专利说明】基于复变函数逼近的钢筋腐蚀电化学特征时域分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于复变函数逼近的钢筋腐蚀电化学特征时域分析方法。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土结构因其取材容易、成本较低，在我国建筑结构中得以广泛的应用。钢筋腐蚀是降低钢混结构耐久性并造成重大损失的最主要原因。Metha教授曾经指出，导致混凝土结构发生破坏的因素复杂，但主要原因有3个，包括钢筋腐蚀、冰冻损害和服役环境的耦合作用，其中钢筋腐蚀因素位居首位。美国调查资料显示美国有253000座钢筋混凝土桥梁内部纵筋出现严重的腐蚀；日本由于钢筋腐蚀引起的钢筋混凝土结构损坏约占21.4%，大量的海工结构因C1-的侵蚀服役20年左右性能便急剧恶化，日本政府每年要花费400亿日元用于建筑结构的加固改造，给国民经济造成严重影响；我国仅2002年底公路危桥就达9597座。近期，我国再次投入数以万亿计的资金发展基础设施建设，占据相当比例的钢混结构的耐久性问题，势必成为影响国民经济发展和社会和谐稳定的战略性课题。钢筋腐蚀的危害之大出乎人们意料，随着全球气候与环境的恶化，这一问题势必呈现出日益加剧的态势，钢混结构钢筋腐蚀问题正引起全世界广泛关注。
[0003]混凝土中钢筋腐蚀过程本质上是电化学过程，因此电化学理论成为研究钢筋腐蚀的直接、本质的方法，而基于电化学理论的钢筋腐蚀监测的实现还有待于关键科学问题的突破。国内外针对钢筋腐蚀机理的揭示、电化学特性的表征腐蚀测量器件等进行了大量探索，并取得了丰硕成果，这些研究为全面、深入掌握钢筋腐蚀特征奠定了坚实基础。然而，腐蚀监测是依据钢筋腐蚀过程中所体现出的电化学特征，识别钢筋所处腐蚀状态的过程，这与通常大量的腐蚀电化学特性的研究具有本质区别。综上，目前针对钢混结构的钢筋腐蚀问题已经进行了大量探索，还处于研究腐蚀特征的阶段。
[0004]等效电路(Equivalent Circuit, EC)是腐蚀电化学系统的传递函数，通过建立钢混体系合理的EC，进而应用其解析钢混体系在给定激励作用下的响应，即可明确钢筋腐蚀的特征。在给定激励下，应用通用等效电路R。((RctZw) ZCPE解析钢混体系腐蚀电化学特征的相关研究，主要集中于频域及时域内。时域测试方法具有仪器设备简单、测试周期短等明显优势，然而一直以来腐蚀电化学系统时域响应的准确分析存在较大困难。主要问题在于表征钢筋混凝土钢筋腐蚀的等效电路中包含弥散和扩散项，其中弥散效应主要是由于钢混界面的非均质性引起，而扩散项主要由于阴极反应的02受控于其在混凝土内的扩散过程。弥散效应的存在导致腐蚀电化学传递函数中包含常相位角元件(Constant Phase Element,CPE)，该元件的阻抗表达式的指数中包含待定参数，从而进一步导致传递函数无法应用传统的快速傅里叶或Laplace逆变换的其时域响应，最终无法对腐蚀电化学传递函数的时域响应进行分析。
[0005]为此，采用复变函数逼近论解决上述关键问题，为分析含弥散与扩散项的腐蚀电化学传递函数提供可行方法，具有重要的理论与实用价值和广阔的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种基于复变函数逼近的钢筋腐蚀电化学特征时域分析方法。本方法采用复变分式多项式函数在频域内逼近钢筋混凝土结构腐蚀电化学传递函数，进而采用Laplace逆变换获得传递函数在时域内的响应,从而实现时域响应的参数影响分析方法。
[0007]一种基于复变函数逼近的钢混结构钢筋腐蚀电化学特征的时域分析方法，如下:
[0008](1)建立RJO^ZJZcpe等效电路的传递函数如下:
[0009]
【权利要求】
1.一种基于复变函数逼近的钢混结构钢筋腐蚀电化学特征的时域分析方法，其特征在于:(1)建立R。((Rctzw)ZCPE等效电路的传递函数如下:
【文档编号】G01N17/02GK103698266SQ201310667532
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】乔国富, 李惠, 欧进萍, 关新春 申请人:哈尔滨工业大学