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基于ANSYS的混凝土结构碳化过程数值模拟分析的

开题报告

一、选题背景

碳化是混凝土结构病害中非常常见的一种现象，其会导致混凝土结

构的力学性能下降，导致建筑物的安全性降低。因此研究混凝土结构碳

化过程，对于提高建筑物的安全性、延长混凝土结构的使用寿命具有重

要意义。数值模拟技术目前是研究混凝土结构碳化过程的一种有效方法，

能够模拟混凝土结构的真实工况，预测其在不同工况下的受力情况，指

导混凝土结构的设计和维护，因此有必要针对混凝土结构碳化过程进行

数值模拟分析。

二、研究内容

本次研究基于ANSYS软件，着重研究混凝土结构碳化过程中碳化深

度与混凝土结构力学性能之间的关系。具体内容包括：

1.建立混凝土与加氢混凝土的材料模型，对混凝土结构进行建模；

2.在ANSYS中建立三维模型，并设置混凝土结构的力学性能模型和

材料模型；

3.设置碳化模型和碳化深度模型，模拟混凝土结构在不同时间下的

碳化过程；

4.分析不同碳化深度下混凝土结构的力学性能变化，探究碳化深度

与混凝土结构力学性能之间的内在关系。

三、研究意义

1.提高混凝土结构的安全性，减少建筑事故风险。

2.拓展混凝土结构的使用寿命，延长建筑物的寿命。

3.为混凝土结构的设计和维护提供技术支持，指导工程实践。

四、研究方法

本研究使用ANSYS软件进行数值模拟分析，主要使用了有限元分析、

碳化深度模型和碳化模型等方法。其中，有限元分析方法用于分析混凝

土结构在不同时间下的受力情况，为研究碳化深度与混凝土结构力学性

能之间的关系奠定了基础。碳化深度模型和碳化模型用于对混凝土结构

的碳化过程进行模拟，利用模型对不同时间下混凝土结构的碳化深度进

行预测，为后续的力学性能分析提供数据支持。

五、主要研究内容和安排

1.深入了解混凝土结构碳化过程的基本机理和相关研究成果；

2.建立混凝土结构模型，包括混凝土材料模型和力学性能模型；

3.建立碳化深度模型和碳化模型，模拟混凝土结构在不同时间下的

碳化过程；

4.分析不同碳化深度下混凝土结构的力学性能变化，揭示碳化深度

与混凝土结构力学性能之间的内在联系；

5.编写研究报告。

六、预期成果

1.建立混凝土结构碳化过程数值模拟分析方法，并依据该方法对不

同碳化深度下混凝土结构的力学性能进行分析。

2.提出针对混凝土结构碳化现象的结构修复和维护方法。

3.发表研究论文。