JP4289081B2 - System and method for analyzing mass transfer in concrete - Google Patents
System and method for analyzing mass transfer in concrete Download PDFInfo
- Publication number
- JP4289081B2 JP4289081B2 JP2003299119A JP2003299119A JP4289081B2 JP 4289081 B2 JP4289081 B2 JP 4289081B2 JP 2003299119 A JP2003299119 A JP 2003299119A JP 2003299119 A JP2003299119 A JP 2003299119A JP 4289081 B2 JP4289081 B2 JP 4289081B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- model
- analysis
- diffusion coefficient
- mortar
- lattice point
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Description
本発明は、コンクリートでの塩や各種イオン等の物質の移行を解析するための装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for analyzing migration of substances such as salt and various ions in concrete.
従来より、コンクリート内部での塩素イオン（Ｃｌ−イオン）その他の各種イオン等の物質移行を解析して、コンクリートの劣化を解析する手法が提案されている（例えば非特許文献１等を参照）。非特許文献１に開示される手法では、コンクリートの拡散係数等の物性値や境界条件を入力し、それらの入力データに基づいて任意の時間及び任意の位置における物質の濃度分布等を計算する。
コンクリートは、セメントペースト、粗骨材、細骨材等からなり、さらに、内部には微細なクラックを含むという複雑な微細構造を有している。また、コンクリート内での物質の移動のし易さを示す拡散係数の値は、それらの各構造部分によって異なっている。したがって、コンクリート中の物質移行を正確に解析するには、コンクリートの各構造部分毎の拡散係数を考慮した解析計算を行うことが必要である。しかしながら、上記非特許文献１では、拡散係数に関して、コンクリートの物性値として例えば拡散係数を入力することが開示されているのみであり、コンクリート全体の拡散係数が一様であると扱って計算しているものと考えられる。このように拡散係数を一様とみなして計算した場合には、解析計算結果が実際の物質移行の挙動に合うように、経験的に求められた補正係数を用いざるを得ないが、そのような補正係数を正確に求めること自体が難しい。 Concrete is made of cement paste, coarse aggregate, fine aggregate, and the like, and has a complicated fine structure including fine cracks inside. Moreover, the value of the diffusion coefficient indicating the ease of movement of the substance in the concrete differs depending on the respective structural parts. Therefore, in order to accurately analyze the material transfer in the concrete, it is necessary to perform an analytical calculation taking into account the diffusion coefficient for each structural part of the concrete. However, the non-patent document 1 only discloses that, for example, a diffusion coefficient is input as a physical property value of concrete with respect to the diffusion coefficient, and the diffusion coefficient of the entire concrete is treated as being uniform. It is thought that there is. In this way, when the calculation is performed assuming that the diffusion coefficient is uniform, an empirically determined correction coefficient must be used so that the analytical calculation result matches the actual mass transfer behavior. It is difficult to accurately determine a correct correction coefficient.
また、コンクリートの微細構造を考慮するため、例えば有限要素法や境界要素法等で解析計算を行うにあたり解析対象であるコンクリートをミクロンオーダの微細な要素へ分割することも考えられる。しかし、要素が微細になるほど、計算に必要な記憶領域が膨大になると共に計算時間も長くかかるようになり、解析効率が低下してしまう。 In order to take into account the fine structure of the concrete, for example, when performing an analytical calculation by the finite element method or the boundary element method, it is conceivable to divide the concrete to be analyzed into fine elements on the order of microns. However, the finer the elements, the larger the storage area required for calculation and the longer the calculation time, and the lower the analysis efficiency.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コンクリートの内部構造に応じた拡散係数の分布を考慮したコンクリート内の物質移動の解析計算を効率的に行えるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to enable efficient analysis and calculation of mass transfer in concrete considering the distribution of the diffusion coefficient according to the internal structure of the concrete. .
本発明は、コンクリート内の物質移行を解析するための装置であって、
解析対象をコンクリート全体のスケールで数値モデル化したマクロモデルと、前記コンクリートを構成するモルタルに対応するスケールで数値モデル化したメゾモデルと、前記モルタルを構成するセメントペーストに対応するスケールで数値モデル化したミクロモデルの入力を受け付けるデータ入力部と、
与えられた数値モデルについて、当該数値モデルの各格子点での拡散係数を用いて物質移行の挙動の解析計算を行う解析計算部と、
前記入力されたマクロモデルを前記解析部に与えて当該マクロモデルでの物質移行を解析するマクロモデル解析部と、
前記入力されたメゾモデルを前記解析部に与えて当該メゾモデルでの物質移行を解析するメゾモデル解析部と、
前記入力されたミクロモデルを前記解析部に与えて当該ミクロモデルでの物質移行を解析するミクロモデル解析部と、
前記メゾモデル解析部により計算された、前記マクロモデルでのモルタルに該当する格子点の拡散係数が、当該格子点のモルタル状態と共に格納されていくモルタル関連データベースと、
粗骨材及び細骨材についての拡散係数が予め格納された骨材データベースと、
セメントペースト及び水についての拡散係数が予め格納された基本データベースと、を備え、
前記マクロモデル解析部は、前記マクロモデルの各格子点のうち、モルタルに該当する格子点と同じモルタル状態での拡散係数が前記モルタル関連データベースに格納されていれば、その拡散係数を前記モルタル関連データベースから読み出すことにより取得し、一方、前記モルタル関連データベースに格納されていなければ、当該格子点及びそのモルタル状態を指定して前記メゾモデル解析部を起動し、当該格子点に対応する前記メゾモデルでの領域について前記メゾモデル解析部によって物質移行の解析を行わせることにより、当該格子点の拡散係数を取得すると共に、当該取得した拡散係数を当該格子点の拡散係数として当該格子点のモルタル状態と共に前記モルタル関連データベースに記録し、また、粗骨材に該当する格子点についてはその拡散係数を前記骨材データベースから読み出すことにより取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算部により前記マクロモデルでの物質移行を解析し、
前記メゾモデル解析部は、前記マクロモデル解析部により起動されると、前記マクロモデル解析部により指定された格子点に該当するメゾモデルの格子点のうち、モルタルに該当する格子点については、前記マクロモデル解析部により指定されたモルタル状態を指定して前記ミクロモデル解析部を起動し、当該格子点に対応する前記ミクロモデルの領域について前記ミクロモデル解析部によって当該指定されたモルタル状態での物質移行の解析を行わせることにより当該格子点の拡散係数を取得し、また、細骨材に該当する格子点については、その拡散係数を前記骨材データベースから取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて前記解析計算部により物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記マクロモデル解析部から指定された格子点の拡散係数を決定して、前記マクロモデル解析部に返し、
前記ミクロ解析部は、前記メゾモデル解析部により起動されると、前記メゾモデル解析部により指定された格子点に該当するミクロモデルの格子点のうち、セメントペーストに該当する格子点での拡散係数を、前記基本情報データベースに格納されたセメントペーストの拡散係数を読み出すことにより取得し、クラックに該当する格子点の拡散係数を、前記基本情報データベースに格納された水の拡散係数を読み出すことにより取得し、これら取得したセメントペースト及びクラックに該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算部により、物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記メゾモデル解析部から指定された格子点の拡散係数を決定して、前記メゾモデル解析部に返すことを特徴とする。
The present invention is an apparatus for analyzing mass transfer in concrete,
The macro model that numerically modeled the object of analysis on the scale of the whole concrete, the meso model that was numerically modeled on the scale corresponding to the mortar that constitutes the concrete, and the numerical model that was scaled corresponding to the cement paste that constitutes the mortar A data input unit that accepts input of a micro model;
For a given numerical model, an analytical calculation unit that performs an analytical calculation of the behavior of mass transfer using the diffusion coefficient at each lattice point of the numerical model,
A macro model analysis unit that gives the input macro model to the analysis unit to analyze the substance transfer in the macro model;
A meso model analysis unit for analyzing the substance transfer in the meso model by giving the input meso model to the analysis unit;
A micro model analysis unit for analyzing the material transfer in the micro model by giving the input micro model to the analysis unit;
The mortar-related database in which the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the mortar in the macro model calculated by the meso model analysis unit is stored together with the mortar state of the lattice point;
An aggregate database in which diffusion coefficients for coarse and fine aggregates are stored in advance;
A basic database in which diffusion coefficients for cement paste and water are stored in advance ,
If the diffusion coefficient in the same mortar state as the lattice point corresponding to the mortar is stored in the mortar-related database among the lattice points of the macro model, the macro model analysis unit converts the diffusion coefficient to the mortar-related database. Acquired by reading from the database, on the other hand, if not stored in the mortar-related database, the mesomodel analysis unit is activated by designating the lattice point and its mortar state, in the mesomodel corresponding to the lattice point by causing the analysis of mass transport by the Mezomoderu analyzer for the region, it said mortar with, the acquired diffusion coefficient as a diffusion coefficient of the grid point with mortar state of the lattice points to obtain the diffusion coefficient of the grid point Record it in the related database and check the grid points corresponding to the coarse aggregate. Is obtained by reading out the diffusion coefficient from the aggregate database, and using the diffusion coefficient of each lattice point corresponding to the acquired mortar and coarse aggregate, the analysis calculation unit performs mass transfer in the macro model. Parse and
When the meso model analysis unit is activated by the macro model analysis unit, among the lattice points of the meso model corresponding to the lattice points specified by the macro model analysis unit, the macro model The micro model analysis unit is activated by designating the mortar state designated by the analysis unit, and the region of the micro model corresponding to the lattice point is subjected to mass transfer in the mortar state designated by the micro model analysis unit . get the diffusion coefficient of the grid point by causing the analysis, also for the lattice points corresponding to the fine aggregate, obtains the diffusion coefficient from the aggregate database, these acquired mortar and coarse aggregate By performing an analysis calculation of the behavior of the material transfer by the analysis calculation unit using the diffusion coefficient of each corresponding lattice point, To determine the diffusion coefficient of the given grid points from the macro model analysis unit returns to the macro model analysis unit,
When the micro analysis unit is activated by the meso model analysis unit, among the lattice points of the micro model corresponding to the lattice points specified by the meso model analysis unit, the diffusion coefficient at the lattice points corresponding to the cement paste is Obtained by reading the diffusion coefficient of the cement paste stored in the basic information database, obtained by reading the diffusion coefficient of water stored in the basic information database, the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the crack, Using the obtained diffusion coefficient of each lattice point corresponding to the cement paste and crack, the analysis calculation unit performs the analysis calculation of the behavior of the material transfer, thereby diffusing the lattice point specified by the meso model analysis unit. The coefficient is determined and returned to the meso model analysis unit .
本発明の一態様において、前記解析計算部は格子ボルツマン法又はこれに基づく解析手法により物質移行を解析する。 In one aspect of the present invention, the analysis calculation unit analyzes the substance transfer by a lattice Boltzmann method or an analysis method based thereon.
また、本発明は、コンクリート内の物質移行を解析するための方法であって、コンピュータが、
解析対象をコンクリート全体のスケールで数値モデル化したマクロモデルと、前記コンクリートを構成するモルタルに対応するスケールで数値モデル化したメゾモデルと、前記モルタルを構成するセメントペーストに対応するスケールで数値モデル化したミクロモデルの入力を受け付けるデータステップと、
与えられた数値モデルについて、当該数値モデルの各格子点での拡散係数を用いて物質移行の挙動の解析計算を行う解析計算ステップと、
前記入力されたマクロモデルを前記解析計算ステップに与えて当該マクロモデルでの物質移行を解析するマクロモデル解析ステップと、
前記入力されたメゾモデルを前記解析計算ステップに与えて当該メゾモデルでの物質移行を解析するメゾモデル解析ステップと、
前記入力されたミクロモデルを前記解析計算ステップに与えて当該ミクロモデルでの物質移行を解析するミクロモデル解析ステップと、を実行し、
前記コンピュータは、
前記メゾモデル解析ステップにより計算された、前記マクロモデルでのモルタルに該当する格子点の拡散係数が、当該格子点のモルタル状態と共に格納されていくモルタル関連データベースと、
粗骨材及び細骨材についての拡散係数が予め格納された骨材データベースと、
セメントペースト及び水についての拡散係数が予め格納された基本データベースと、にアクセス可能であり、
前記マクロモデル解析ステップは、前記マクロモデルの各格子点のうち、モルタルに該当する格子点と同じモルタル状態での拡散係数が前記モルタル関連データベースに格納されていれば、その拡散係数を前記モルタル関連データベースから読み出すことにより取得し、一方、前記モルタル関連データベースに格納されていなければ、当該格子点及びそのモルタル状態を指定して前記メゾモデル解析ステップを起動し、当該格子点に対応する前記メゾモデルでの領域について前記メゾモデル解析ステップによって物質移行の解析を行わせることにより、当該格子点の拡散係数を取得すると共に、当該取得した拡散係数を当該格子点の拡散係数として当該格子点のモルタル状態と共に前記モルタル関連データベースに記録し、また、粗骨材に該当する格子点についてはその拡散係数を前記骨材データベースから読み出すことにより取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算ステップにより前記マクロモデルでの物質移行を解析し、
前記メゾモデル解析ステップは、前記マクロモデル解析ステップにより起動されると、前記マクロモデルステップにより指定された格子点に該当するメゾモデルの格子点のうち、モルタルに該当する格子点については、前記マクロモデル解析ステップにより指定されたモルタル状態を指定して前記ミクロモデル解析ステップを起動し、当該格子点に対応する前記ミクロモデルの領域について前記ミクロモデル解析ステップによって当該指定されたモルタル状態での物質移行の解析を行わせることにより当該格子点の拡散係数を取得し、また、細骨材に該当する格子点については、その拡散係数を前記骨材データベースから取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて前記解析計算ステップにより物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記マクロモデル解析ステップから指定された格子点の拡散係数を決定して、前記マクロモデル解析ステップに返し、
前記ミクロ解析ステップは、前記メゾモデル解析ステップにより起動されると、前記メゾモデル解析ステップにより指定された格子点に該当するミクロモデルの格子点のうち、セメントペーストに該当する格子点での拡散係数を、前記基本情報データベースに格納されたセメントペーストの拡散係数を読み出すことにより取得し、クラックに該当する格子点の拡散係数を、前記基本情報データベースに格納された水の拡散係数を読み出すことにより取得し、これら取得したセメントペースト及びクラックに該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算ステップにより、物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記メゾモデル解析ステップから指定された格子点の拡散係数を決定して、前記メゾモデル解析ステップに返すことを特徴とする。
Further, the present invention is a method for analyzing the mass transfer in concrete, the computer,
The macro model that numerically modeled the object of analysis on the scale of the whole concrete, the meso model that was numerically modeled on the scale corresponding to the mortar that constitutes the concrete, and the numerical model that was scaled corresponding to the cement paste that constitutes the mortar A data step that accepts the input of the micro model;
For a given numerical model, an analytical calculation step for performing an analytical calculation of the behavior of mass transfer using the diffusion coefficient at each lattice point of the numerical model,
A macro model analysis step for analyzing the substance transfer in the macro model by giving the input macro model to the analysis calculation step ;
A meso model analysis step of analyzing the substance transfer in the meso model by giving the input meso model to the analysis calculation step ;
Performing the micro model analysis step of applying the input micro model to the analysis calculation step and analyzing the substance transfer in the micro model, and
The computer
The mortar-related database in which the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the mortar in the macro model calculated by the meso model analysis step is stored together with the mortar state of the lattice point;
An aggregate database in which diffusion coefficients for coarse and fine aggregates are stored in advance;
Access to a basic database of pre-stored diffusion coefficients for cement paste and water;
In the macro model analysis step , if the diffusion coefficient in the same mortar state as the lattice point corresponding to the mortar among the lattice points of the macro model is stored in the mortar related database, the diffusion coefficient is related to the mortar related On the other hand, if it is not stored in the mortar related database, the meso model analysis step is started by designating the lattice point and its mortar state, and the meso model corresponding to the lattice point is obtained. By performing the analysis of mass transfer by the meso model analysis step for the region, the diffusion coefficient of the lattice point is acquired, and the acquired diffusion coefficient is used as the diffusion coefficient of the lattice point together with the mortar state of the lattice point. Record it in the relevant database and add it to the coarse aggregate. For the lattice points to be obtained by reading the diffusion coefficient from the aggregate database, and using the obtained diffusion coefficients of the lattice points corresponding to the mortar and coarse aggregate, Analysis of mass transfer of
When the meso model analysis step is started by the macro model analysis step, among the lattice points of the meso model corresponding to the lattice point designated by the macro model step, the macro model analysis is performed for lattice points corresponding to mortar. The micro model analysis step is started by designating the mortar state designated by the step , and the analysis of mass transfer in the mortar state designated by the micro model analysis step is performed for the region of the micro model corresponding to the lattice point. get the diffusion coefficient of the grid point by causing the, also, for the lattice points corresponding to the fine aggregate, obtains the diffusion coefficient from the aggregate database, corresponding to these acquired mortar and coarse aggregate Using the diffusion coefficient of each grid point By performing the analytical calculation of the behavior, to determine the diffusion coefficient of the grid point specified by the macro-model analysis step, it returned to the macro-model analysis step,
When the micro analysis step is started by the meso model analysis step, the diffusion coefficient at the lattice point corresponding to the cement paste among the lattice points of the micro model corresponding to the lattice point designated by the meso model analysis step, Obtained by reading the diffusion coefficient of the cement paste stored in the basic information database, obtained by reading the diffusion coefficient of water stored in the basic information database, the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the crack, Using the diffusion coefficient of each lattice point corresponding to the obtained cement paste and crack, the analysis calculation step performs the analysis calculation of the behavior of the material transfer, thereby diffusing the lattice point specified from the meso model analysis step. to determine the coefficients, to return to the Mezomoderu analysis step And butterflies.
本発明によれば、コンクリートの内部構造に応じた拡散係数の分布を考慮したコンクリート内の物質移動の解析計算を効率的に行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the analysis calculation of the mass transfer in concrete which considered the distribution of the diffusion coefficient according to the internal structure of concrete can be performed efficiently.
以下、図面を参照して本発明の実施形態である物質移行解析装置について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係わる物質移行解析装置１０の構成図であり、図２は、物質移行解析装置１０の機能ブロック図である。
Hereinafter, a substance transfer analysis device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a mass transfer analysis device 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a functional block diagram of the mass transfer analysis device 10.
図１に示す如く、物質移行解析装置１０は、ＣＰＵ１２、ＲＯＭやＲＡＭから構成されるメモリ１４、ハードディスク等の外部記憶装置１６、キーボードやマウス等の入力装置１８、液晶やＣＲＴ等のディスプレイ装置２０等を備えるコンピュータシステムにより構成されている。 As shown in FIG. 1, a substance transfer analysis device 10 includes a CPU 12, a memory 14 composed of ROM and RAM, an external storage device 16 such as a hard disk, an input device 18 such as a keyboard and a mouse, and a display device 20 such as a liquid crystal and a CRT. And the like.
図２に示す如く、物質移行解析装置１０は、データ入力部３０、マクロ解析部３２、メゾ解析部３４、ミクロ解析部３６、およびＬＢＭ解析計算部３８の各機能部と、モデルデータベース４０、モルタル関連データベース４２、骨材関連データベース４４、および基本データベース４６の各データベース部とを備えている。機能部３０〜３８は、ＣＰＵ１２が外部記憶装置１６にインストールされた解析プログラムをメモリ１４に読み出して実行することにより実現され、また、データベース４０〜４６は外部記憶装置１６上に設けられている。 As shown in FIG. 2, the substance transfer analysis device 10 includes a data input unit 30, a macro analysis unit 32, a meso analysis unit 34, a micro analysis unit 36, and an LBM analysis calculation unit 38, a model database 40, and a mortar. Each database unit includes a related database 42, an aggregate-related database 44, and a basic database 46. The function units 30 to 38 are realized by the CPU 12 reading out and executing the analysis program installed in the external storage device 16 into the memory 14, and the databases 40 to 46 are provided on the external storage device 16.
本実施形態の物質移行解析装置１０は、解析対象であるコンクリート内での物質（例えばＣｌ−やＣａ＋などのイオン）の移行を、周知の格子ボルツマン法（ＬＢＭ：Lattice Boltzmann Method）又はこの格子ボルツマン法に基づいて発展した解析手法を用いて解析する。格子ボルツマン法は、解析対象を、２次元であれば三角形又は長方形の、３次元であれば直方体のメッシュに区画し、各格子点とそれに隣接する格子点との間での物質の流れに関する関係式を用いた解析手法であり、主に流体解析の分野で一般的に用いられている。なお、格子ボルツマン法についての詳細は、例えば、蔦原道久他２名、「格子気体法・格子ボルツマン法−新しい数値流体力学の手法−」、初版、コロナ社、１９９９年９月１０日発行を参照のこと。 The mass transfer analysis device 10 of the present embodiment transfers a substance (for example, ions such as Cl − and Ca + ) in a concrete to be analyzed by a well-known lattice Boltzmann method (LBM: Lattice Boltzmann Method) or this lattice. Analysis is performed using an analysis method developed based on the Boltzmann method. The lattice Boltzmann method divides the object of analysis into a triangular or rectangular mesh for 2D, and a rectangular parallelepiped mesh for 3D, and the relationship regarding the flow of material between each grid point and its adjacent grid point. This is an analysis method using an equation, and is generally used mainly in the field of fluid analysis. For details on the lattice Boltzmann method, see, for example, Michihisa Sugawara et al., “Lattice Gas Method / Lattice Boltzmann Method—A New Computational Fluid Dynamics Method”, first edition, Corona, September 10, 1999. checking ...
格子ボルツマン法により物質移行を解析する際には、物質の拡散係数の値が必要となる。上述したように、解析対象がコンクリートである場合、コンクリートはセメントペースト内に細骨材および粗骨材が混入されており、さらに、内部にクラックを含むことが多く、各構成部分によって拡散係数の値は大きく異なっている。したがって、コンクリート全体が一様な拡散係数を有するとみなして計算することは妥当ではなく、コンクリートの内部構造に応じて、セメントペーストや細骨材・粗骨材の夫々の拡散係数を用い、さらにクラックについてはその内部に充満する水の拡散係数を用いて計算するべきである。 When analyzing the material transfer by the lattice Boltzmann method, the value of the diffusion coefficient of the material is required. As described above, when the object of analysis is concrete, the concrete is mixed with fine aggregate and coarse aggregate in the cement paste, and further contains cracks in the interior. The values are very different. Therefore, it is not appropriate to calculate by assuming that the whole concrete has a uniform diffusion coefficient, depending on the internal structure of the concrete, use the diffusion coefficient of cement paste, fine aggregate, coarse aggregate, Cracks should be calculated using the diffusion coefficient of water that fills them.
一般に、コンクリートに含まれる粗骨材はメートルオーダの構造を有し、細骨材を含んだモルタルはミリメートルオーダの構造を有し、モルタルを構成するセメントペーストはミクロンオーダの構造を有する。そこで、本実施形態では、解析対象であるコンクリートについて、コンクリート全体、モルタル、及びセメントペーストに夫々対応したメートルオーダ、ミリメートルオーダ、及びミクロンオーダの３つのスケールの数値モデル（本発明において、夫々、マクロモデル、メゾモデル、およびミクロモデルと称する）を入力し、これらのモデルを用いて、計算量やデータ記憶量の増大を招くことなく、コンクリートの内部構造を反映した正しい拡散係数を用いて物質移行解析を正確に行えるようにしている。 In general, the coarse aggregate contained in the concrete has a metric order structure, the mortar containing the fine aggregate has a millimeter order structure, and the cement paste constituting the mortar has a micron order structure. Therefore, in this embodiment, for the concrete to be analyzed, numerical models of three scales of metric order, millimeter order, and micron order corresponding to the whole concrete, mortar, and cement paste, respectively (in the present invention, macro models, respectively, (Referred to as models , meso models , and micro models ), and using these models, mass transfer analysis using the correct diffusion coefficient that reflects the internal structure of the concrete without increasing the amount of calculations and data storage Can be performed accurately.
すなわち、図３に示すように、マクロ解析部３２がマクロモデルについてＬＢＭ解析計算を行う際には、マクロモデルの各格子点での拡散係数として、各格子点に該当するメゾモデルでの領域についてメゾ解析部３４によるＬＢＭ解析計算にで得られた値を用い、メゾモデルについてＬＢＭ解析計算を行う際には、メゾモデルの各格子点の拡散係数として、マイクロモデルで各格子点に該当する領域についてミクロ解析部３６によりＬＢＭ解析計算で得られた値を用いるようにしている。こうすることにより、ＬＢＭ解析計算を行なう際の要素数を増大させることなく（つまり、計算量や記憶容量を増大させることなく）、コンクリートの内部構造を考慮した正確な物質移動解析を行うことが可能となる。 That is, as shown in FIG. 3, when the macro analysis unit 32 performs the LBM analysis calculation for the macro model, the meso model for the region in the meso model corresponding to each lattice point is used as the diffusion coefficient at each lattice point of the macro model. When performing the LBM analysis calculation for the meso model using the values obtained in the LBM analysis calculation by the analysis unit 34, the micro analysis is performed for the region corresponding to each lattice point in the micro model as the diffusion coefficient of each lattice point of the meso model. The value obtained by the LBM analysis calculation by the unit 36 is used. By doing this, it is possible to perform accurate mass transfer analysis considering the internal structure of concrete without increasing the number of elements when performing LBM analysis calculation (that is, without increasing the calculation amount and storage capacity). It becomes possible.
データ入力部３０は、解析対象であるコンクリートのミクロモデル、メゾモデル、およびマクロモデルを表すモデルデータ、移動を解析しようとする各物質のマクロモデル上での初期濃度分布、初期流速分布、コンクリートの環境条件（例えば、コンクリートの周囲の水およびその流速の分布等）等のデータの入力を入力装置１８から受け付ける。入力されたモデルデータはモデルデータベース４０に格納される。なお、コンクリートのミクロモデルおよびメゾモデルのデータは、例えば、コンクリートについてＸ線ＣＴ撮影を行うことにより得ることができ、また、マクロモデルのデータは例えばコンクリートの設計データ等に基づいて得ることができる。 The data input unit 30 includes model data representing a micro model, a meso model, and a macro model of the concrete to be analyzed, an initial concentration distribution on the macro model of each substance to be analyzed for movement, an initial flow velocity distribution, and a concrete environment. Input of data such as conditions (for example, water around the concrete and its flow velocity distribution) is received from the input device 18. The input model data is stored in the model database 40. The concrete micro model and meso model data can be obtained, for example, by X-ray CT imaging of concrete, and the macro model data can be obtained, for example, based on concrete design data.
図４にマクロモデルのデータの一例を示す。同図に示すように、マクロモデルでは、コンクリート内のモルタル６０内での鉄筋６２及び粗骨材６４の配置と、コンクリートの環境条件（周囲の空気６６や水の分布）が表される。 FIG. 4 shows an example of macro model data. As shown in the figure, in the macro model, the arrangement of the reinforcing bars 62 and the coarse aggregate 64 in the mortar 60 in the concrete and the environmental conditions of the concrete (the surrounding air 66 and water distribution) are represented.
マクロ解析部３２は、データ入力部３０で入力されモデルデータベース４０に格納されたマクロモデルのデータに基づいて、ＬＢＭによりコンクリート内の物質移動（より具体的には、コンクリート内の物質濃度分布の時間変化）を解析計算する。ＬＢＭによる解析計算は、ＬＢＭ解析計算部３８により実行されるが、その際、コンクリート内での物質の拡散係数が必要となる。本実施形態では、上述の通り、メゾ解析部３４およびミクロ解析部３６によるＬＢＭ解析結果に基づいて得られた拡散係数を用いることで、コンクリートの内部構造を反映した正しい物質移動解析を行えるようになっている。 Based on the macro model data input by the data input unit 30 and stored in the model database 40, the macro analysis unit 32 uses the LBM to move the material in the concrete (more specifically, the time of the material concentration distribution in the concrete). Change). The analysis calculation by the LBM is executed by the LBM analysis calculation unit 38. At this time, the diffusion coefficient of the substance in the concrete is required. In the present embodiment, as described above, by using the diffusion coefficient obtained based on the LBM analysis results by the meso analysis unit 34 and the micro analysis unit 36, it is possible to perform a correct mass transfer analysis reflecting the internal structure of the concrete. It has become.
モルタル関連データベース４２には、上記のようにメゾ解析部３４及びミクロ解析部３６により計算された、コンクリートのメゾ構造及びマイクロ構造を考慮した拡散係数のデータが蓄積されていく。また、骨材関連データベース４４には、各種粗骨材・細骨材の拡散係数が予め格納されている。さらに、基本データベース４６には、セメントペースト及び水について各種物質の拡散係数が予め格納されている。 In the mortar-related database 42, diffusion coefficient data calculated by the meso analysis unit 34 and the micro analysis unit 36 as described above and taking into account the meso structure and the micro structure of the concrete are accumulated. The aggregate-related database 44 stores in advance diffusion coefficients of various coarse aggregates and fine aggregates. Furthermore, in the basic database 46, diffusion coefficients of various substances are stored in advance for cement paste and water.
図５は、マクロ解析部３２、メゾ解析部３４、及びミクロ解析部３６による計算処理をより詳細に示す。 FIG. 5 shows the calculation processing by the macro analysis unit 32, the meso analysis unit 34, and the micro analysis unit 36 in more detail.
先ず、マクロ解析部３２の処理内容を説明する。図５に示すように、マクロ解析部３２は、モデルデータベース４０からマクロモデルのデータを読み出し（Ｓ１００）、このマクロモデルの格子点のうち、モルタルに該当する格子点についての拡散係数をモルタル関連データベース４２に問い合わせる（Ｓ１０２）。そして、問い合わせのあった格子点と同じ状態での拡散係数が登録済みであれば、その値を読み出し（Ｓ１０４）、一方、登録済みでなければ、メゾ解析部３４を起動し、そのモルタル状態での物質移動を解析させて拡散係数を計算させる（Ｓ１０６）。計算された拡散係数はモルタル状態を示すデータと共にモルタル関連データベース４２に格納される。ここで、格子点と同じモルタル状態とは、例えば、コンクリートの変質度合いやクラックの発生状況が同じ場合であり、格子点と同じ状態かどうかは、格子点でのイオン濃度の値および格子点に該当するメゾモデルおよびマイクロモデルの領域でのクラックの分布に基づいて判断される。また、マクロ解析部３２は、粗骨材に該当する格子点についての拡散係数を骨材関連データベース４４から取得する（Ｓ１０８）。 First, the processing contents of the macro analysis unit 32 will be described. As shown in FIG. 5, the macro analysis unit 32 reads macro model data from the model database 40 (S100), and the diffusion coefficient for the lattice point corresponding to the mortar among the lattice points of the macro model is obtained. 42 is inquired (S102). Then, if the diffusion coefficient in the same state as the inquired lattice point has been registered, the value is read (S104). On the other hand, if it has not been registered, the meso analysis unit 34 is activated, and in the mortar state The mass transfer is analyzed to calculate the diffusion coefficient (S106). The calculated diffusion coefficient is stored in the mortar related database 42 together with data indicating the mortar state. Here, the mortar state that is the same as the lattice point is, for example, the case where the degree of deterioration of concrete and the occurrence of cracks are the same, and whether the state is the same as the lattice point depends on the value of the ion concentration at the lattice point and the lattice point The determination is made based on the distribution of cracks in the corresponding meso model and micro model regions. Further, the macro analysis unit 32 acquires the diffusion coefficient for the lattice point corresponding to the coarse aggregate from the aggregate related database 44 (S108).
以上のように各格子点の拡散係数が得られたら、次に、それら拡散係数の値をパラメータとしてＬＢＭ解析計算部３８を起動し、所定の微小時間Δｔ後における各格子点でのイオン濃度を計算させる（Ｓ１１４）。なお、上記Ｓ１０２〜Ｓ１１４の処理は、各種物質について夫々独立に行われる。次に、計算時点ＴがΔｔだけ増加させられて、計算時点Ｔが所定の目標時期に達したか否かが判別される（Ｓ１１６）。その結果、目標時期に達していれば計算結果がディスプレイ装置２０へ表示出力される（Ｓ１１８）。すなわち、コンクリート中の各物質（イオン）の濃度分布の時間変化や、それら濃度分布に基づいて判断されたコンクリートの劣化度合いが例えばグラフィック表示される。一方、目標時期に達していなければ、各格子点でのＣａ＋イオン濃度に基づいて、隣接する格子点でのＣａ＋イオン濃度の勾配からＣａ＋イオンが溶解するかどうかが判定され、Ｃａ＋イオンが溶解したと判定された格子点が空隙に変更（Ｓ１２０）された後、上記Ｓ１０２以降の処理が繰り返される。 When the diffusion coefficients of the respective lattice points are obtained as described above, the LBM analysis calculation unit 38 is then started using the values of the diffusion coefficients as parameters, and the ion concentration at each lattice point after a predetermined minute time Δt is determined. Calculate (S114). Note that the processes of S102 to S114 are performed independently for various substances. Next, the calculation time T is increased by Δt, and it is determined whether or not the calculation time T has reached a predetermined target time (S116). As a result, if the target time has been reached, the calculation result is displayed and output to the display device 20 (S118). That is, the temporal change of the concentration distribution of each substance (ion) in the concrete and the deterioration degree of the concrete determined based on the concentration distribution are displayed, for example, graphically. On the other hand, does not reach the target timing, based on the Ca + ion concentration at each grid point, if Ca + ions are dissolved from the slope of the Ca + ion concentration in the adjacent grid point is determined, Ca + After the lattice points determined to have dissolved ions are changed to voids (S120), the processes after S102 are repeated.
メゾ解析部３４は、上記のようにマクロ解析部３２により起動されると（Ｓ１０６）、拡散係数が要求された格子点に該当するメゾモデル（すなわちモルタルに対応するモデル）をモデルデータベース４０から読み出す（Ｓ１５０）。そして、読み出したメゾモデルの各格子点のうち、モルタルに該当する格子点について、ミクロ解析部３６を起動し、マクロ解析部３２から指示されたモルタル状態での物質移動をＬＢＭにより解析して拡散係数を計算させる（Ｓ１５２）。また、メゾ解析部３４は、細骨材に該当する格子点についての拡散係数を骨材関連データベース４４から取得する（Ｓ１５４）。こうして各格子点の拡散係数が得られたら、次に、それら拡散係数の値をパラメータとしてＬＢＭ解析計算部３８を起動して、所定の微小時間Δｔ後における各格子点でのイオン濃度を計算させ（Ｓ１５６）、その結果に基づいて、拡散係数を決定してマクロ解析部３２へ返す（Ｓ１５８）。 When the meso analysis unit 34 is activated by the macro analysis unit 32 as described above (S106), the meso model corresponding to the lattice point for which the diffusion coefficient is requested (that is, the model corresponding to the mortar) is read from the model database 40 ( S150). Then, among the lattice points of the read meso model, the micro-analysis unit 36 is activated for the lattice points corresponding to the mortar, and the mass transfer in the mortar state instructed from the macro analysis unit 32 is analyzed by the LBM to obtain the diffusion coefficient Is calculated (S152). In addition, the meso analysis unit 34 acquires the diffusion coefficient for the lattice point corresponding to the fine aggregate from the aggregate related database 44 (S154). Once the diffusion coefficients of the respective lattice points are obtained in this way, the LBM analysis calculation unit 38 is then activated using the values of the diffusion coefficients as parameters to calculate the ion concentration at each lattice point after a predetermined minute time Δt. (S156) Based on the result, a diffusion coefficient is determined and returned to the macro analyzer 32 (S158).
ミクロ解析部３６は、上記のようにメゾ解析部３４により起動されると（Ｓ１５２）、拡散係数が要求された格子点に該当するミクロモデル（すなわちセメントペーストに対応するモデル）をモデルデータベース４０から読み出す（Ｓ１７０）。そして、読み出したミクロモデルの格子点のうちセメントペーストに該当する各格子点について、基本情報データベース４６からセメントペーストの拡散係数を読み出す（Ｓ１７２）と共に、クラックに該当する各格子点について、基本情報データベース４６から、クラックに充満する間隙水の拡散係数を読み出す（Ｓ１７４）。次に、それらの拡散係数の値をパラメータとしてＬＢＭ解析計算部３８を起動して、所定の微小時間Δｔ後における各格子点でのイオン濃度を計算させ（Ｓ１７６）、その結果に基づき拡散係数を決定してメゾ解析部３４へ返す（Ｓ１７８）。 When the micro analysis unit 36 is activated by the meso analysis unit 34 as described above (S152), the micro model corresponding to the lattice point for which the diffusion coefficient is required (that is, the model corresponding to the cement paste) is obtained from the model database 40. Read (S170). Then, the diffusion coefficient of the cement paste is read from the basic information database 46 for each lattice point corresponding to the cement paste among the lattice points of the read micro model (S172), and the basic information database for each lattice point corresponding to the crack. From 46, the diffusion coefficient of pore water filling the cracks is read (S174). Next, the LBM analysis calculation unit 38 is activated using the values of the diffusion coefficients as parameters, and the ion concentration at each lattice point after a predetermined minute time Δt is calculated (S176). Based on the result, the diffusion coefficient is calculated. The decision is made and returned to the meso analysis unit 34 (S178).
以上説明したように、本実施形態では、マクロモデルの各格子点での拡散係数を、メゾモデルでの物質移行解析を行うことにより計算し、メゾモデルの各格子点での拡散係数をミクロモデルでの物質移行解析を行うことにより計算するという異なる３つのスケールのモデルを用いて階層的に物質移行解析を行うことで、マクロモデルにおいて格子点の数を増大させることなく、メゾモデルおよびミクロモデルで表されるコンクリートの微細構造を反映した正確な物質移行解析を行うことができる。 As described above, in this embodiment, the diffusion coefficient at each lattice point of the macro model is calculated by performing mass transfer analysis with the meso model, and the diffusion coefficient at each lattice point of the meso model is calculated with the micro model. By performing mass transfer analysis using three different scale models that are calculated by performing mass transfer analysis, the macro model can be represented by meso model and micro model without increasing the number of lattice points. Accurate mass transfer analysis reflecting the fine structure of concrete.
１０ 物質移行解析装置
１２ ＣＰＵ
１４ メモリ
１６ 外部記憶装置
１８ 入力装置
２０ ディスプレイ装置
３０ データ入力部
３２ マクロ解析部
３４ メゾ解析部
３６ ミクロ解析部
３８ ＬＢＭ解析計算部
４０ モデルデータベース
４２ モルタル関連データベース
４４ 骨材関連データベース
４６ 基本データベース
10 Mass transfer analyzer 12 CPU
14 memory 16 external storage device 18 input device 20 display device 30 data input unit 32 macro analysis unit 34 meso analysis unit 36 micro analysis unit 38 LBM analysis calculation unit 40 model database 42 mortar related database 44 aggregate related database 46 basic database
Claims (3)
解析対象をコンクリート全体のスケールで数値モデル化したマクロモデルと、前記コンクリートを構成するモルタルに対応するスケールで数値モデル化したメゾモデルと、前記モルタルを構成するセメントペーストに対応するスケールで数値モデル化したミクロモデルの入力を受け付けるデータ入力部と、
与えられた数値モデルについて、当該数値モデルの各格子点での拡散係数を用いて物質移行の挙動の解析計算を行う解析計算部と、
前記入力されたマクロモデルを前記解析部に与えて当該マクロモデルでの物質移行を解析するマクロモデル解析部と、
前記入力されたメゾモデルを前記解析部に与えて当該メゾモデルでの物質移行を解析するメゾモデル解析部と、
前記入力されたミクロモデルを前記解析部に与えて当該ミクロモデルでの物質移行を解析するミクロモデル解析部と、
前記メゾモデル解析部により計算された、前記マクロモデルでのモルタルに該当する格子点の拡散係数が、当該格子点のモルタル状態と共に格納されていくモルタル関連データベースと、
粗骨材及び細骨材についての拡散係数が予め格納された骨材データベースと、
セメントペースト及び水についての拡散係数が予め格納された基本データベースと、を備え、
前記マクロモデル解析部は、前記マクロモデルの各格子点のうち、モルタルに該当する格子点と同じモルタル状態での拡散係数が前記モルタル関連データベースに格納されていれば、その拡散係数を前記モルタル関連データベースから読み出すことにより取得し、一方、前記モルタル関連データベースに格納されていなければ、当該格子点及びそのモルタル状態を指定して前記メゾモデル解析部を起動し、当該格子点に対応する前記メゾモデルでの領域について前記メゾモデル解析部によって物質移行の解析を行わせることにより、当該格子点の拡散係数を取得すると共に、当該取得した拡散係数を当該格子点の拡散係数として当該格子点のモルタル状態と共に前記モルタル関連データベースに記録し、また、粗骨材に該当する格子点についてはその拡散係数を前記骨材データベースから読み出すことにより取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算部により前記マクロモデルでの物質移行を解析し、
前記メゾモデル解析部は、前記マクロモデル解析部により起動されると、前記マクロモデル解析部により指定された格子点に該当するメゾモデルの格子点のうち、モルタルに該当する格子点については、前記マクロモデル解析部により指定されたモルタル状態を指定して前記ミクロモデル解析部を起動し、当該格子点に対応する前記ミクロモデルの領域について前記ミクロモデル解析部によって当該指定されたモルタル状態での物質移行の解析を行わせることにより当該格子点の拡散係数を取得し、また、細骨材に該当する格子点については、その拡散係数を前記骨材データベースから取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて前記解析計算部により物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記マクロモデル解析部から指定された格子点の拡散係数を決定して、前記マクロモデル解析部に返し、
前記ミクロ解析部は、前記メゾモデル解析部により起動されると、前記メゾモデル解析部により指定された格子点に該当するミクロモデルの格子点のうち、セメントペーストに該当する格子点での拡散係数を、前記基本情報データベースに格納されたセメントペーストの拡散係数を読み出すことにより取得し、クラックに該当する格子点の拡散係数を、前記基本情報データベースに格納された水の拡散係数を読み出すことにより取得し、これら取得したセメントペースト及びクラックに該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算部により、物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記メゾモデル解析部から指定された格子点の拡散係数を決定して、前記メゾモデル解析部に返すことを特徴とするコンクリートの物質移行解析装置。 A device for analyzing material transfer in concrete,
The analysis model is a macro model that is numerically modeled on the scale of the whole concrete, a meso model that is numerically modeled on the scale corresponding to the mortar that constitutes the concrete, and a numerical model that is scaled corresponding to the cement paste that constitutes the mortar. A data input unit that accepts input of a micro model;
For a given numerical model, an analytical calculation unit that performs an analytical calculation of the behavior of mass transfer using the diffusion coefficient at each lattice point of the numerical model,
A macro model analysis unit that gives the input macro model to the analysis unit to analyze the substance transfer in the macro model;
A meso model analysis unit for analyzing the substance transfer in the meso model by giving the input meso model to the analysis unit;
A micro model analysis unit for analyzing the material transfer in the micro model by giving the input micro model to the analysis unit;
The mortar-related database in which the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the mortar in the macro model calculated by the meso model analysis unit is stored together with the mortar state of the lattice point;
An aggregate database in which diffusion coefficients for coarse and fine aggregates are stored in advance;
A basic database in which diffusion coefficients for cement paste and water are stored in advance ,
If the diffusion coefficient in the same mortar state as the lattice point corresponding to the mortar is stored in the mortar-related database among the lattice points of the macro model, the macro model analysis unit converts the diffusion coefficient to the mortar-related database. Acquired by reading from the database, on the other hand, if not stored in the mortar-related database, the mesomodel analysis unit is activated by designating the lattice point and its mortar state, in the mesomodel corresponding to the lattice point by causing the analysis of mass transport by the Mezomoderu analyzer for the region, it said mortar with, the acquired diffusion coefficient as a diffusion coefficient of the grid point with mortar state of the lattice points to obtain the diffusion coefficient of the grid point Record it in the related database and check the grid points corresponding to the coarse aggregate. Is obtained by reading out the diffusion coefficient from the aggregate database, and using the diffusion coefficient of each lattice point corresponding to the acquired mortar and coarse aggregate, the analysis calculation unit performs mass transfer in the macro model. Parse and
When the meso model analysis unit is activated by the macro model analysis unit, among the lattice points of the meso model corresponding to the lattice points specified by the macro model analysis unit, the macro model The micro model analysis unit is activated by designating the mortar state designated by the analysis unit, and the region of the micro model corresponding to the lattice point is subjected to mass transfer in the mortar state designated by the micro model analysis unit . get the diffusion coefficient of the grid point by causing the analysis, also for the lattice points corresponding to the fine aggregate, obtains the diffusion coefficient from the aggregate database, these acquired mortar and coarse aggregate By performing an analysis calculation of the behavior of the material transfer by the analysis calculation unit using the diffusion coefficient of each corresponding lattice point, To determine the diffusion coefficient of the given grid points from the macro model analysis unit returns to the macro model analysis unit,
When the micro analysis unit is activated by the meso model analysis unit, the diffusion coefficient at the lattice point corresponding to the cement paste among the lattice points of the micro model corresponding to the lattice point specified by the meso model analysis unit, Obtained by reading the diffusion coefficient of the cement paste stored in the basic information database, obtained by reading the diffusion coefficient of water stored in the basic information database, the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the crack, Using the obtained diffusion coefficient of each lattice point corresponding to the cement paste and crack, the analysis calculation unit performs the analysis calculation of the behavior of the material transfer, thereby diffusing the lattice point specified by the meso model analysis unit. to determine the coefficients, mass transport analysis of the concrete, characterized in that return to the Mezomoderu analyzer Location.
解析対象をコンクリート全体のスケールで数値モデル化したマクロモデルと、前記コンクリートを構成するモルタルに対応するスケールで数値モデル化したメゾモデルと、前記モルタルを構成するセメントペーストに対応するスケールで数値モデル化したミクロモデルの入力を受け付けるデータステップと、
与えられた数値モデルについて、当該数値モデルの各格子点での拡散係数を用いて物質移行の挙動の解析計算を行う解析計算ステップと、
前記入力されたマクロモデルを前記解析計算ステップに与えて当該マクロモデルでの物質移行を解析するマクロモデル解析ステップと、
前記入力されたメゾモデルを前記解析計算ステップに与えて当該メゾモデルでの物質移行を解析するメゾモデル解析ステップと、
前記入力されたミクロモデルを前記解析計算ステップに与えて当該ミクロモデルでの物質移行を解析するミクロモデル解析ステップと、を実行し、
前記コンピュータは、
前記メゾモデル解析ステップにより計算された、前記マクロモデルでのモルタルに該当する格子点の拡散係数が、当該格子点のモルタル状態と共に格納されていくモルタル関連データベースと、
粗骨材及び細骨材についての拡散係数が予め格納された骨材データベースと、
セメントペースト及び水についての拡散係数が予め格納された基本データベースと、にアクセス可能であり、
前記マクロモデル解析ステップは、前記マクロモデルの各格子点のうち、モルタルに該当する格子点と同じモルタル状態での拡散係数が前記モルタル関連データベースに格納されていれば、その拡散係数を前記モルタル関連データベースから読み出すことにより取得し、一方、前記モルタル関連データベースに格納されていなければ、当該格子点及びそのモルタル状態を指定して前記メゾモデル解析ステップを起動し、当該格子点に対応する前記メゾモデルでの領域について前記メゾモデル解析ステップによって物質移行の解析を行わせることにより、当該格子点の拡散係数を取得すると共に、当該取得した拡散係数を当該格子点の拡散係数として当該格子点のモルタル状態と共に前記モルタル関連データベースに記録し、また、粗骨材に該当する格子点についてはその拡散係数を前記骨材データベースから読み出すことにより取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算ステップにより前記マクロモデルでの物質移行を解析し、
前記メゾモデル解析ステップは、前記マクロモデル解析ステップにより起動されると、前記マクロモデルステップにより指定された格子点に該当するメゾモデルの格子点のうち、モルタルに該当する格子点については、前記マクロモデル解析ステップにより指定されたモルタル状態を指定して前記ミクロモデル解析ステップを起動し、当該格子点に対応する前記ミクロモデルの領域について前記ミクロモデル解析ステップによって当該指定されたモルタル状態での物質移行の解析を行わせることにより当該格子点の拡散係数を取得し、また、細骨材に該当する格子点については、その拡散係数を前記骨材データベースから取得し、これら取得したモルタル及び粗骨材に該当する各格子点の拡散係数を用いて前記解析計算ステップにより物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記マクロモデル解析ステップから指定された格子点の拡散係数を決定して、前記マクロモデル解析ステップに返し、
前記ミクロ解析ステップは、前記メゾモデル解析ステップにより起動されると、前記メゾモデル解析ステップにより指定された格子点に該当するミクロモデルの格子点のうち、セメントペーストに該当する格子点での拡散係数を、前記基本情報データベースに格納されたセメントペーストの拡散係数を読み出すことにより取得し、クラックに該当する格子点の拡散係数を、前記基本情報データベースに格納された水の拡散係数を読み出すことにより取得し、これら取得したセメントペースト及びクラックに該当する各格子点の拡散係数を用いて、前記解析計算ステップにより、物質移行の挙動の解析計算を行うことにより、前記メゾモデル解析ステップから指定された格子点の拡散係数を決定して、前記メゾモデル解析ステップに返すことを特徴とするコンクリートの物質移行解析方法。 A method for analyzing mass transfer in concrete, wherein a computer
The macro model that numerically modeled the object of analysis on the scale of the whole concrete, the meso model that was numerically modeled on the scale corresponding to the mortar that constitutes the concrete, and the numerical model that was scaled corresponding to the cement paste that constitutes the mortar A data step that accepts the input of the micro model;
For a given numerical model, an analytical calculation step for performing an analytical calculation of the behavior of mass transfer using the diffusion coefficient at each lattice point of the numerical model,
A macro model analysis step for analyzing the substance transfer in the macro model by giving the input macro model to the analysis calculation step ;
A meso model analysis step of analyzing the substance transfer in the meso model by giving the input meso model to the analysis calculation step ;
Performing the micro model analysis step of applying the input micro model to the analysis calculation step and analyzing the substance transfer in the micro model, and
The computer
The mortar-related database in which the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the mortar in the macro model calculated by the meso model analysis step is stored together with the mortar state of the lattice point;
An aggregate database in which diffusion coefficients for coarse and fine aggregates are stored in advance;
Access to a basic database of pre-stored diffusion coefficients for cement paste and water;
In the macro model analysis step , if the diffusion coefficient in the same mortar state as the lattice point corresponding to the mortar among the lattice points of the macro model is stored in the mortar related database, the diffusion coefficient is related to the mortar related On the other hand, if it is not stored in the mortar related database, the meso model analysis step is started by designating the lattice point and its mortar state, and the meso model corresponding to the lattice point is obtained. By performing the analysis of mass transfer by the meso model analysis step for the region, the diffusion coefficient of the lattice point is acquired, and the acquired diffusion coefficient is used as the diffusion coefficient of the lattice point together with the mortar state of the lattice point. Record it in the relevant database and add it to the coarse aggregate. For the lattice points to be obtained by reading the diffusion coefficient from the aggregate database, and using the obtained diffusion coefficients of the lattice points corresponding to the mortar and coarse aggregate, Analysis of mass transfer of
When the meso model analysis step is started by the macro model analysis step, among the lattice points of the meso model corresponding to the lattice point designated by the macro model step, the macro model analysis is performed for lattice points corresponding to mortar. The micro model analysis step is started by designating the mortar state designated by the step , and the analysis of mass transfer in the mortar state designated by the micro model analysis step is performed for the region of the micro model corresponding to the lattice point. get the diffusion coefficient of the grid point by causing the, also, for the lattice points corresponding to the fine aggregate, obtains the diffusion coefficient from the aggregate database, corresponding to these acquired mortar and coarse aggregate Using the diffusion coefficient of each grid point By performing the analytical calculation of the behavior, to determine the diffusion coefficient of the grid point specified by the macro-model analysis step, it returned to the macro-model analysis step,
When the micro analysis step is started by the meso model analysis step, the diffusion coefficient at the lattice point corresponding to the cement paste among the lattice points of the micro model corresponding to the lattice point designated by the meso model analysis step, Obtained by reading the diffusion coefficient of the cement paste stored in the basic information database, obtained by reading the diffusion coefficient of water stored in the basic information database, the diffusion coefficient of the lattice point corresponding to the crack, Using the diffusion coefficient of each lattice point corresponding to the obtained cement paste and crack, the analysis calculation step performs the analysis calculation of the behavior of the material transfer, thereby diffusing the lattice point specified from the meso model analysis step. to determine the coefficients, to return to the Mezomoderu analysis step Mass transfer analysis method of concrete and butterflies.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003299119A JP4289081B2 (en) | 2003-08-22 | 2003-08-22 | System and method for analyzing mass transfer in concrete |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003299119A JP4289081B2 (en) | 2003-08-22 | 2003-08-22 | System and method for analyzing mass transfer in concrete |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005071036A JP2005071036A (en) | 2005-03-17 |
| JP4289081B2 true JP4289081B2 (en) | 2009-07-01 |
Family
ID=34404428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003299119A Expired - Fee Related JP4289081B2 (en) | 2003-08-22 | 2003-08-22 | System and method for analyzing mass transfer in concrete |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4289081B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110147601A (en) * | 2019-05-14 | 2019-08-20 | 深圳大学 | A Coupled Simulation Method for Predicting the Diffusion of Hazardous Substances in Concrete |
| CN110706352B (en) * | 2019-10-10 | 2023-03-10 | 重庆交通大学 | Construction of concrete three-phase mesoscopic model based on polygonal random aggregate and numerical simulation method of internal chloride ion erosion |
| CN119618917A (en) * | 2024-11-19 | 2025-03-14 | 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 | Evaluation method of diffusion effect of microwave sensitive warm regeneration agent in asphalt |
-
2003
- 2003-08-22 JP JP2003299119A patent/JP4289081B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005071036A (en) | 2005-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Structural reliability: approaches from perspectives of statistical moments | |
| Monchetti et al. | Comparison between Bayesian updating and approximate Bayesian computation for model identification of masonry towers through dynamic data | |
| US20090150088A1 (en) | Method of analyzing behavior of pollutants through prediction of transverse dispersion coefficient using basic hydraulic data in stream | |
| Reuland et al. | Measurement-based support for post-earthquake assessment of buildings | |
| Aghababaei et al. | Component damage models for detailed seismic risk analysis using structural reliability methods | |
| Bracchi et al. | Seismic assessment of masonry buildings accounting for limited knowledge on materials by Bayesian updating | |
| Muller et al. | Giving a scientific basis for uncertainty factors used in global life cycle inventory databases: an algorithm to update factors using new information | |
| Pribe et al. | A process-structure-property simulation framework for quantifying uncertainty in additive manufacturing: application to fatigue in Ti-6Al-4V | |
| Demirlioglu et al. | On the selection of mode shapes used in optimal sensor placement | |
| Baumann et al. | The sensitivity of nonlinear computational models of trabecular bone to tissue level constitutive model | |
| Park et al. | Structural finite element model updating considering soil-structure interaction using ls-dyna in loop | |
| JP4289081B2 (en) | System and method for analyzing mass transfer in concrete | |
| Hong et al. | The third competition on spatial statistics for large datasets | |
| Ozer et al. | Vibration-based and near real-time seismic damage assessment adaptive to building knowledge level | |
| Hombal et al. | Model selection among physics-based models | |
| CN117592341B (en) | A finite element prediction method and system for the health status of T-shaped bridges | |
| Semplice et al. | Guidance on the selection of efficient computational methods for multimedia fate models | |
| Minagawa et al. | An efficient inverse analysis considering observation error to detect corrosion in concrete structures containing multilayered rebar | |
| Haindl et al. | Using image-based inspection data to improve response predictions of earthquake-damaged unreinforced masonry buildings | |
| JP2017162213A (en) | Data acquisition indication generation program, data acquisition indication generation method, and data acquisition indication generation device | |
| Haslbeck et al. | The role of uncertainty propagation for digital twins | |
| JPWO2015037067A1 (en) | Ductile fracture evaluation system and ductile fracture evaluation method | |
| Long et al. | Fatigue Life Prediction of Beam Structures with Breathing Cracks Using Finite Element Analysis | |
| JP6971496B2 (en) | Information processing equipment, method and program for determining the required number of measurements | |
| Lai et al. | Development of an inverse algorithm for resonance inspection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060720 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081216 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090212 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090310 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090323 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140410 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |