鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)特征的分?jǐn)?shù)微分識別算法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)特征的分?jǐn)?shù)微分識別算法，首先，建立鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕過程的通用電化學(xué)等效電路，進(jìn)而得到該等效電路的傳遞函數(shù)；其次，根據(jù)分?jǐn)?shù)微分算子，對傳遞函數(shù)進(jìn)行分?jǐn)?shù)微分運(yùn)算；第三，在給定待識別參數(shù)的初值后，結(jié)合電流響應(yīng)的試驗(yàn)值進(jìn)行迭代運(yùn)算，當(dāng)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差小于控制誤差后，即可得到待識別參數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕電化學(xué)特征的識別。本專利的算法，能夠在時(shí)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)鋼混體系腐蝕的整體、快速、精確識別，這一算法能夠非常方便地嵌入到腐蝕監(jiān)測與控制用硬件系統(tǒng)中，本算法應(yīng)用于石油、化工、核工業(yè)等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)監(jiān)測與評估。
【專利說明】鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)特征的分?jǐn)?shù)微分識別算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)特征的分?jǐn)?shù)微分識別算法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼混結(jié)構(gòu)是現(xiàn)今及以后長時(shí)間內(nèi)仍將采用的主要結(jié)構(gòu)型式之一，鋼筋腐蝕是引起鋼混結(jié)構(gòu)耐久性降低的最主要原因。2009年世界腐蝕組織(WCO)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，全球由于腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失超過2.2萬億美元/年。近期，我國再次投入了數(shù)以萬億計(jì)的資金發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，占據(jù)相當(dāng)比例的重大鋼混結(jié)構(gòu)耐久性問題，勢必成為影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會和諧穩(wěn)定的戰(zhàn)略性課題。鋼筋腐蝕的危害之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)期，隨著全球氣候與環(huán)境的進(jìn)一步惡化，這一問題勢必呈現(xiàn)出日益加劇的嚴(yán)重態(tài)勢，重大鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕問題正引起全世界范圍的密切關(guān)注。
[0003]隨著鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕問題引起全世界的廣泛關(guān)注，國內(nèi)外針對耦合腐蝕作用下的材料、構(gòu)件到結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行了大量、系統(tǒng)的研究，這些研究建立了腐蝕狀態(tài)與材料、構(gòu)件及結(jié)構(gòu)性能之間寶貴的數(shù)據(jù)庫。鋼筋腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)一旦成功構(gòu)建，將在結(jié)構(gòu)腐蝕狀態(tài)與結(jié)構(gòu)服役性能之間架設(shè)“橋梁”，實(shí)時(shí)掌握結(jié)構(gòu)的耐久性狀態(tài)，并最終為結(jié)構(gòu)服役安全性的評定、合理化腐蝕控制措施與維修加固方案的提出及全壽命設(shè)計(jì)等提供科學(xué)依據(jù)。鋼混結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)研究工作的開展勢在必行，這一工作具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和潛在的、重要的社會效益。
[0004]等效電路(Equivalent Circuit, EC)是腐蝕電化學(xué)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，通過建立鋼混體系合理的EC，進(jìn)而應(yīng)用其解析鋼混體系在給定激勵作用下的響應(yīng)，即可明確鋼筋腐蝕的特征。在給定激勵下，應(yīng)用通用等效電路R。((RctZw) Zcpe解析鋼混體系腐蝕電化學(xué)特征的相關(guān)研究，主要集中于頻域及時(shí)域內(nèi)。通過頻域內(nèi)的電化學(xué)阻抗譜(ElectrochemicalImpedance Spectroscopy, EIS)測試,能夠得到電化學(xué)反應(yīng)過程中比較全面的信息，然而測試時(shí)間長、設(shè)備昂貴及易受外界干擾等弊端，制約了其在腐蝕監(jiān)測工程中的應(yīng)用。時(shí)域瞬態(tài)測量具有測試時(shí)間短、設(shè)備價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以如何解析通用EC在時(shí)域內(nèi)的響應(yīng)，從而得到與EIS頻域測試相當(dāng)?shù)母g信息，成為研究中的關(guān)鍵問題。解決這一問題存在的障礙在于體現(xiàn)彌散效應(yīng)的CPE的阻抗中含有指數(shù)，所以無法對通用EC進(jìn)行Laplace或FFT逆變換，進(jìn)而得到其在時(shí)域內(nèi)的響應(yīng)計(jì)算公式。
[0005]為此，采用分?jǐn)?shù)微分理論解決上述關(guān)鍵問題，能夠?yàn)榛陔娀瘜W(xué)理論的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)提供軟件基礎(chǔ)，具有重要的理論與實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)特征的分?jǐn)?shù)微分識別算法，在計(jì)算值與試驗(yàn)值誤差滿足控制精度的前提下，采用分?jǐn)?shù)微分算子，對腐蝕電化學(xué)傳遞函數(shù)進(jìn)行分?jǐn)?shù)微分運(yùn)算，得到腐蝕電化學(xué)傳遞函數(shù)中待識別的特征參數(shù)值，從而實(shí)現(xiàn)對腐蝕狀態(tài)的整體識別。[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)如下:一種鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)特征的分?jǐn)?shù)微分識別算法，
[0008]
【權(quán)利要求】
1.鋼混結(jié)構(gòu)腐蝕電化學(xué)特征的分?jǐn)?shù)微分識別算法，其特征在于，方法如下: (1)Rc ((RctZw) Zcpe等效電路的傳遞函數(shù)的建立
【文檔編號】G06F19/00GK103678907SQ201310667490
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】喬國富, 李惠, 歐進(jìn)萍, 關(guān)新春 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)