鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法

2023-07-09 18:15:41

鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法
【專利摘要】本發明提供一種鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法，首先，建立鋼混結構鋼筋腐蝕過程的通用電化學等效電路，進而得到該等效電路的傳遞函數；其次，根據分數微分算子，對傳遞函數進行分數微分運算；第三，在給定待識別參數的初值後，結合電流響應的試驗值進行迭代運算，當計算結果與試驗結果的誤差小於控制誤差後，即可得到待識別參數值，從而實現鋼混結構鋼筋腐蝕電化學特徵的識別。本專利的算法，能夠在時域內實現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測與控制用硬體系統中，本算法應用於石油、化工、核工業等基礎結構的健康狀態監測與評估。
【專利說明】鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法。
【背景技術】
[0002]鋼混結構是現今及以後長時間內仍將採用的主要結構型式之一，鋼筋腐蝕是引起鋼混結構耐久性降低的最主要原因。2009年世界腐蝕組織(WCO)的統計數據表明，全球由於腐蝕造成的經濟損失超過2.2萬億美元/年。近期，我國再次投入了數以萬億計的資金髮展基礎設施建設，佔據相當比例的重大鋼混結構耐久性問題，勢必成為影響國民經濟發展和社會和諧穩定的戰略性課題。鋼筋腐蝕的危害之大遠遠超出預期，隨著全球氣候與環境的進一步惡化，這一問題勢必呈現出日益加劇的嚴重態勢，重大鋼混結構鋼筋腐蝕問題正引起全世界範圍的密切關注。
[0003]隨著鋼混結構鋼筋腐蝕問題引起全世界的廣泛關注，國內外針對耦合腐蝕作用下的材料、構件到結構的性能進行了大量、系統的研究，這些研究建立了腐蝕狀態與材料、構件及結構性能之間寶貴的資料庫。鋼筋腐蝕監測系統一旦成功構建，將在結構腐蝕狀態與結構服役性能之間架設「橋梁」，實時掌握結構的耐久性狀態，並最終為結構服役安全性的評定、合理化腐蝕控制措施與維修加固方案的提出及全壽命設計等提供科學依據。鋼混結構鋼筋腐蝕監測系統研究工作的開展勢在必行，這一工作具有顯著的經濟效益和潛在的、重要的社會效益。
[0004]等效電路(Equivalent Circuit, EC)是腐蝕電化學系統的傳遞函數，通過建立鋼混體系合理的EC，進而應用其解析鋼混體系在給定激勵作用下的響應，即可明確鋼筋腐蝕的特徵。在給定激勵下，應用通用等效電路R。((RctZw) Zcpe解析鋼混體系腐蝕電化學特徵的相關研究，主要集中於頻域及時域內。通過頻域內的電化學阻抗譜(ElectrochemicalImpedance Spectroscopy, EIS)測試,能夠得到電化學反應過程中比較全面的信息，然而測試時間長、設備昂貴及易受外界幹擾等弊端，制約了其在腐蝕監測工程中的應用。時域瞬態測量具有測試時間短、設備價格低廉等優點，所以如何解析通用EC在時域內的響應，從而得到與EIS頻域測試相當的腐蝕信息，成為研究中的關鍵問題。解決這一問題存在的障礙在於體現彌散效應的CPE的阻抗中含有指數，所以無法對通用EC進行Laplace或FFT逆變換，進而得到其在時域內的響應計算公式。
[0005]為此，採用分數微分理論解決上述關鍵問題，能夠為基於電化學理論的腐蝕監測系統提供軟體基礎，具有重要的理論與實用價值和廣闊的應用前景。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在於提供一種鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法，在計算值與試驗值誤差滿足控制精度的前提下，採用分數微分算子，對腐蝕電化學傳遞函數進行分數微分運算，得到腐蝕電化學傳遞函數中待識別的特徵參數值，從而實現對腐蝕狀態的整體識別。[0007]本發明所採用的技術如下:一種鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法，
[0008]
【權利要求】
1.鋼混結構腐蝕電化學特徵的分數微分識別算法，其特徵在於，方法如下: (1)Rc ((RctZw) Zcpe等效電路的傳遞函數的建立
【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 優先權日:2013年12月4日
【發明者】喬國富, 李惠, 歐進萍, 關新春 申請人:哈爾濱工業大學