河海大学许文祥获国家专利权
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龙图腾网获悉河海大学申请的专利一种解码高密度与低密度水化硅酸钙(C-S-H)凝胶蠕变柔量的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:CN115497580B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10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:202211031787.9,技术领域涉及:G16C60/00;该发明授权一种解码高密度与低密度水化硅酸钙(C-S-H)凝胶蠕变柔量的方法是由许文祥;苏祥龙;贾明坤;吴杨;郭伟奇;孙倩;马志宏设计研发完成,并于2022-08-26向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种解码高密度与低密度水化硅酸钙(C-S-H)凝胶蠕变柔量的方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种解码高密度与低密度水化硅酸钙C‑S‑H凝胶蠕变柔量的方法,该方法包括以下步骤:步骤1、根据选定的宏观水泥浆体的组分性质及蠕变加载条件,定量表征由于水化反应导致的水泥浆体微结构演变:包括水化度随时间的演变、各相体积分数随水化度及随时间的演变;步骤2、基于复合材料力学理论构建从微观尺度的C‑S‑H凝胶蠕变柔量到宏观尺度水泥浆体蠕变柔量的关联模型,结合水泥浆体蠕变试验数据,反分析获取C‑S‑H凝胶的蠕变柔量;步骤3、基于复合材料力学理论构建从亚微米尺度的高密度C‑S‑H凝胶和低密度C‑S‑H凝胶蠕变柔量到微观尺度C‑S‑H凝胶蠕变柔量的关联模型,反分析获取高密度C‑S‑H凝胶和低密度C‑S‑H凝胶的蠕变柔量。
本发明授权一种解码高密度与低密度水化硅酸钙(C-S-H)凝胶蠕变柔量的方法在权利要求书中公布了:1.一种解码高密度与低密度水化硅酸钙C-S-H凝胶蠕变柔量的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤1根据选定的宏观水泥浆体的组分性质及蠕变加载条件,定量表征其由水化反应导致的水泥浆体微结构演变:包括水化度随时间的演变、各相体积分数随水化度及随时间的演变; 步骤2基于复合材料力学理论构建从微观尺度的C-S-H凝胶蠕变柔量到宏观水泥浆体蠕变柔量的关联模型,结合水泥浆体蠕变试验数据,反分析获取C-S-H凝胶的蠕变柔量; 步骤3基于复合材料力学理论构建从亚微米尺度的高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶蠕变柔量到微观尺度C-S-H凝胶蠕变柔量的关联模型,反分析获取高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶的蠕变柔量,所述高密度为1750kgm3,低密度为1440kgm3; 步骤3的具体方法如下: 步骤3.1采用Mori-Tanaka方法将亚微米尺度的高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶蠕变柔量与微观尺度C-S-H凝胶的蠕变柔量进行关联,采用分数阶特慢本构关系分别表征高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶的蠕变柔量: 其中,E0是弹性模量,β是结构参数,0β≤1;Г·是Gamma函数,是逆Mittag-Leffler函数,Mittag-Leffler函数表示为逆Mittag-Leffler函数通过Mittag-Leffler函数进行数值计算,采用双模式分数阶Maxwell模型表征Laplace空间中高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶的弹性模量,表示为: 其中,s表示Laplace空间的复变量,表示高密度C-S-H凝胶中第一模式分数阶Maxwell模型中的模量、特征时间及分数阶导数;表示高密度C-S-H凝胶中第二模式分数阶Maxwell模型中的模量、特征时间及分数阶导数;表示低密度C-S-H凝胶中第一模式分数阶Maxwell模型中的模量、特征时间及分数阶导数;表示高密度C-S-H凝胶中第二模式分数阶Maxwell模型中的模量、特征时间及分数阶导数;同步骤2.1中离散C-S-H凝胶在Laplace空间的模量,此处在获得高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶在s上的Laplace空间的弹性模量之后,结合二者的泊松比,推导出s对应的高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶在Laplace空间中的弹性刚度张量和根据Mori-Tanaka方法,计算含定向分布的高密度C-S-H凝胶夹杂的C-S-H凝胶的sk和第i个平台区间对应的在Laplace空间中的有效弹性刚度张量 其中,表示第i个平台区间的C-S-H凝胶中高密度C-S-H凝胶的体积分数,根据第i个平台区间的低密度C-S-H凝胶的体积分数和低密度C-S-H凝胶的体积分数计算:式11中,为在Laplace空间中sk和第i个平台区间对应的高密度C-S-H凝胶的全局应变集中张量,其中,I代表四阶单位张量,式12中,是高密度C-S-H凝胶在Laplace空间中sk对应的局部应变集中张量,其中,SHD表示高密度C-S-H凝胶在C-S-H凝胶中的Eshelby张量,得到的是横观各向同性的,对其进行方向平均化处理,即可得到随机分布的高密度C-S-H凝胶夹杂的C-S-H凝胶在Laplace空间的有效弹性刚度张量从而得到相应的有效弹性模量在获取所有sk对应的后,使用两模式分数阶Maxwell模型拟合数据即可得到第i个平台区间上C-S-H凝胶在Laplace空间中的有效弹性模量对所有N个平台区间考虑C-S-H凝胶蠕变柔量曲线在第i和第i-1个平台区间的连续性条件,即t=ti时的蠕变柔量值相同,即得到C-S-H凝胶的完整的蠕变柔量JCSHt,tc; 其中,式14表示C-S-H凝胶在第i个平台区间上的有效蠕变柔量通过对进行Laplace逆变换得到,s表示Laplace空间的复变量;表示和JCSHti,tc之间的差值; 步骤3.2反算高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶的蠕变柔量,设定二者的蠕变柔量形式为7式,根据步骤3.1,计算得到相应的C-S-H凝胶的蠕变柔量JCSH_ct,通过确定以下目标优化高密度C-S-H凝胶和低密度C-S-H凝胶的蠕变参数: 其中,RJCSH表示C-S-H凝胶蠕变的计算值与反算值间的相对误差,JCSH_ctl和JCSHtl分别表示C-S-H凝胶蠕变柔量在tl时刻的计算值以及通过6式反算得到的C-S-H凝胶蠕变柔量在tl时刻的值,当RJCSH在最小时,即得到高密度C-S-H和低密度C-S-H的单轴蠕变柔量JHDt和JLDt。
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