一种评估高温辐照对混凝土结构性能损伤影响的方法，确定混凝土的多相和多尺度内部结构及其力学和传输性能；估算辐照和高温对混凝土力学性能的影响；基于温度梯度和辐照引起的损伤，计算损伤混凝土的传输特性；建立辐照‑热‑力耦合机制作用下混凝土的长期性能表现的分析方法。混凝土被简化成一个具有四个不同尺度层次的多相复合材料，这些尺度层涉及混凝土、骨料、硬化水泥浆组成和未水化水泥；选取微观力学模型简化混凝土材料各个尺度的结构，并引入环境因素在每个尺度的影响，确定每个尺度上的等效特性；本发明专利技术方法与商用计算软件相结合，应用于核电站钢筋混凝土结构的服役性能动态评价，用于核电站中钢筋混凝土结构的安全评价。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核电厂混凝土结构评估领域，具体涉及一种评估高温辐照环境对混凝土结构性能损伤影响的方法。
技术介绍
1、核电站中的一些混凝土结构因长期直接暴露在辐照下，其力学性能和屏蔽性能会下降。此外，近年来，国内外许多核电站延长了它们的服役寿命，因此有必要进一步研究辐照对混凝土性能的影响。
2、辐照对混凝土性能的影响主要取决于辐照强度和时间。以中子辐照为例，当中子辐照在混凝土中积累到一个临界值时，混凝土材料的力学性能，如抗压强度可能会降低到低于设计要求的水平。hilsdorf等人最早研究了中子辐照的临界值，并依据收集的试验结果提出该临界值为1×1019n/cm2中子通量。然而，其中一些试验中使用的实验条件不具代表性，且与核电站服役环境不一致。其后众多学者对中子辐照下的混凝土性能，包括强度、弹性模量、含水量和体积变化等进行了试验研究，基于试验结果总结了核辐照下混凝土劣化机制。另外，伽马射线也是另一种影响混凝土长期性能的辐照类型，许多学者对伽马射线与混凝土及其成分的相互作用进行了研究。然而，关于中子和伽马辐照的大多数的研究都是试验观察或对不同程度的辐照诱发的材料特性的定性描述。
3、作为一种多相复合材料，混凝土各组成对核辐照的反应不同，产生的损害类型也不同。另外，虽然辐照会导致混凝土材料力学性能的退化，但混凝土损伤对辐照屏蔽能力的影响还是未知的。在辐照和高温下，通常混凝土的传输性能一般会随力学性能一起发生改变。因此，本专利技术的重点是建立一个全面的混凝土多尺度模型，反映高温辐照下混凝土各组成的破坏机制。
4、cn 202210969918.1一种致密砂岩储层孔隙连通性预测方法，提供了一种致密砂岩储层孔隙连通性预测方法，包括：获得地震纵波速度、地震横波速度、地震密度以及储层物性参数；基于mori-tanaka包裹体模型和储层物性参数，建立考虑连通孔隙含量和裂隙含量影响的适用于致密砂岩储层的加权mori-tanaka模型，并获得计算纵波速度和计算横波速度；构建由计算纵波速度和地震纵波速度、计算横波速度和地震横波速度联合约束的条件概率，然后基于贝叶斯理论建立连通孔隙含量和裂隙含量的后验概率表达式；根据连通孔隙含量和裂隙含量的后验概率表达式，利用mcmc mh算法求取最大后验概率的连通孔隙含量和裂隙含量。本专利技术解决了现有技术中致密砂岩储层孔隙连通性预测存在的问题。
5、cn202210599182.3一种测定颗粒增强复合材料中任意形状夹杂体积平均eshelby张量的方法，步骤1、颗粒增强复合材料两相细观等效几何模型的建立：细观等效几何模型包含立方体基体相和任意形状颗粒作为夹杂相两相，其中，夹杂相处于立方体相正中心位置；步骤2、体积平均eshelby张量和各相体积平均应力应变的定量关联机制建立：在已有的细观等效几何模型中，根据eshelby等效夹杂理论和mori-tanaka夹杂随机分布假设推导获得；步骤3、反分析获取体积平均eshelby张量：利用有限元数值方法计算颗粒增强复合材料两相细观等效几何模型中夹杂相和基体相内的体积平均应力和应变，通过反分析获取任意形状夹杂的体积平均eshelby张量。
技术实现思路
1、针对现有技术中的不足，本专利技术的目的是，基于现有的混凝土辐照试验数据，考虑核辐照混凝土多尺度层面的劣化机制和多组成相的空间分布，研究混凝土材料的整体辐照效应，建立高辐照混凝土力学性能退化的理论模型。
2、为实现上述目的，本专利技术提出以下技术方案：评估高温辐照环境对混凝土结构性能损伤影响的方法，
3、(1)通过gsc模型和mori-tanaka模型描述混凝土的多相和多尺度内部结构及其力学和传输性能；
4、(2)使用复合损伤力学方法估算辐照和高温对混凝土力学性能的影响；
5、(3)基于温度梯度和辐照引起的损伤，使用多组扩散方程计算损伤混凝土的传输特性；
6、(4)建立辐照-热-力耦合机制作用下混凝土的长期性能表现的分析方法。
7、上述技术方案中，进一步地，步骤(1)中，所述确定混凝土的多相和多尺度内部结构及其力学和传输性能的方法中，混凝土被简化成一个具有四个不同尺度层次的多相复合材料，这些尺度层涉及混凝土、骨料、硬化水泥浆组成和未水化水泥；根据这四个尺度层的复合结构特征，选取mori-tanaka模型和gsc模型两个微观力学模型简化混凝土材料各个尺度的内部结构，并引入环境因素在每个尺度上的影响，最终确定每个尺度上的等效特性；
8、进一步地，步骤(2)中，所述使用复合损伤力学方法估算辐照和高温对混凝土力学性能的影响，辐照引起的骨料体积膨胀会导致骨料和硬化水泥浆体的不协同形变，这将在这两相的交界面上产生一个内部压力。过大的压力可能会导致骨料附近的硬化水泥浆出现裂缝。可采用塑性损伤本构模型对骨料和周围水泥浆交界面的破坏过程进行描述。
9、进一步地，步骤(3)中，所述使用多组扩散方程计算损伤混凝土的传输特性，两个能量组(能级)即可用于分析中子辐照下混凝土的辐照水平。一组是表征快中子，另一组是热中子。每组的所有中子被简化成同一能级。这里用来区分快和热组的能量值并不是一个固定值，可以根据具体问题进行调整。热组的中子源包括从快中子的散射反应中产生的热中子，而热中子不能在散射碰撞中获得能量并成为快中子。
10、进一步的，步骤(4)中，所述建立辐照-热-力耦合机制作用下混凝土的长期性能表现的分析方法，其特征是：采用徐变-损伤模型计算长期荷载作用下混凝土损伤。整合前述不同尺度下的混凝土及其组成的长期核辐照影响机理，考虑混凝土损伤对其传输(辐照和热)和力学性能的影响，开发核辐照混凝土结构的本构模型。
11、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
12、1.本专利技术建立了高辐照混凝土材料性能退化的理论模型，考虑了核辐照混凝土多尺度层面的劣化机制和多组成相的空间分布。
13、2.基于现有的混凝土辐照试验数据，考虑混凝土各组成的辐照效应，定量分析了辐照对混凝土各组成的影响程度。
14、3.首次研究分析了混凝土辐照和热传输性能的退化及其对混凝土结构中辐照水平的影响，为进一步准确预测近辐射源高龄混凝土结构的长期辐照水平提供了一种可行的方法。
15、4.结合混凝土辐照-损伤模型、损伤-徐变模型以及辐照-热力学耦合模型，建立了辐照-热-力耦合机制作用下的混凝土结构安全性动态评估方法。
16、5.基于有限元方法建立了长期高辐照下混凝土结构性能退化的预测方法，为未来长期服役条件下核电站中钢筋混凝土结构的安全评价奠定了基础。
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【技术保护点】
1.一种评估高温辐照对混凝土结构性能损伤影响的方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，根据Mori-Tanaka模型，复合材料的等效刚度为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，混凝土内部的热量变化主要来源于外部环境的温度变化和辐照产生热量，所以热传导控制方程为：
【技术特征摘要】
1.一种评估高温辐照对混凝土结构性能损伤影响的方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，根据mori-tanaka模型，...
【专利技术属性】
技术研发人员：荆玉翔，荣华，耿岩，范兴朗，江宇，
申请(专利权)人：中冶检测认证有限公司，
类型：发明
国别省市：
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