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《中国科学院研究生院(海洋研究所)》 2005年
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海洋钢阴极保护的有限元计算

王在峰  
【摘要】:复杂而庞大的海洋钢结构物使阴极保护系统的设计和监测较复杂,阴极保护下电化学场的计算是一件十分有意义的事情。对实海情况下阴极保护系统设计中经验估算法会造成局部区域的过保护和欠保护,同时过多的牺牲阳极也加重了平台载荷。另外在阴极保护系统的监测过程中,被保护体表面及腐蚀介质中电位难以一一测量导致监测数据不够全面。如果在阴极保护系统的设计过程中运用有限元法计算,可以最佳化阴极保护系统及预测实海情况下电流、电位分布情况,从而提供最佳设计参数。而在阴极保护系统监测过程中通过有限元计算,可以求出钢结构表面及周围腐蚀介质中任一点的电位和电流分布情况,实现不接触测阴极保护电位。此计算方法对于优化阴极保护系统,提高腐蚀监测精度和技术、评价腐蚀状况、研究腐蚀规律具有重要作用。 本文首先介绍了阴极保护的原理和电化学参数,讨论了影响阴极保护下电化学场分布的各种因素,对与阴极保护计算相关文献进行了追踪和分类讨论,比较了差分法、有限元法和边界元法在计算阴极保护电化学场时优缺点。作者研究主体主要分三个部分:二维情况下有限元建模和推导、三维情况下建模和推导、实验验证装置设计和实验验证。 二维的有限元模型可方便的计算平面状况下的阴极保护下电位和电流密度分布作者用最简单的三角单元划分求解区域用经典电磁场推导法建立了平面状况下计算模型,并讨论了非线性边界条件时方程组迭代解法。通过建立起的模型对几个实例的分析证明有限元是一种强大的阴极保护计算工具。计算实例表明钢样随牺牲阳极排布、数量、位置变化时而变化。分层腐蚀介质、分段腐蚀介质和其他钢样也影响电位和电流分布情况。 三维计算时为了解 LAPLACE 方程,采用 8 节点立体单元剖分场域、构造插值函数,通过每个单元的分析和整体合成建立了三维有限元模型,并给出了电流电位分布等值图。分布规律遵从经典电场原则。 最后设计了一套全自动钢表面电位自动测量系统,将三维情况下模型计算值和实验值进行了比较。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P734.4

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【引证文献】
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1 刘磊;船体阴极保护电位分布研究[D];大连理工大学;2006年
【参考文献】
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1 王燕京;电磁场数值分析方法[J];北京建筑工程学院学报;2003年03期
2 李斌,段泰崃;基于MATLAB环境的有限元软件及其应用前景[J];重庆交通学院学报(社会科学版);2004年01期
3 高攀,黄放;有限元方法的发展状况和应用[J];电机技术;1999年02期
4 严小卫,樊明武;电磁场计算有限元法软件包的开发技术[J];广西师范大学学报(自然科学版);1998年02期
5 张秀敏,苑津莎,徐永生;电磁场分析中大型稀疏方程组迭代解法的改进[J];华北电力大学学报;2003年03期
6 熊洪槐,柳和生,涂志刚;Matlab与有限元程序设计[J];计算机应用与软件;2001年07期
7 薛希超,祝丕琦;网格节点标号的最优化算法[J];数值计算与计算机应用;1981年01期
8 苏俊宏;电磁场数值分析方法讨论[J];西安工业学院学报;1994年03期
9 邱枫,徐乃欣;码头钢管桩阴极保护时的电位分布[J];中国腐蚀与防护学报;1997年01期
10 邱枫,徐乃欣;用带状牺牲阳极对埋地钢管实施阴极保护时的电位和电流分布[J];中国腐蚀与防护学报;1997年02期
【共引文献】
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1 李斌,段泰崃;基于MATLAB环境的有限元软件及其应用前景[J];重庆交通学院学报(社会科学版);2004年01期
2 王福昌,曹慧荣;VB与MATLAB的完美结合──MatrixVB[J];电脑学习;2002年02期
3 翁永基;阴极保护设计中的模型研究及其应用[J];腐蚀科学与防护技术;1999年02期
4 孙孝瑞;;有限元网格节点标号优化的一种方法[J];华北电力大学学报;1984年01期
5 戚喜全,冯乃祥,崔建忠;铝电解槽熔体中电流分布的数值计算[J];材料与冶金学报;2003年04期
6 关海爽;马文阁;;电磁场数值计算新方法的研究[J];辽宁工学院学报;2006年04期
7 李相怡,翁永基;金属储罐底板外侧阴极保护电位分布的解析计算法[J];石油学报;1998年03期
8 钱蕙,王锡森;Matlab在物理化学实验数据处理中的应用[J];铁道师院学报(自然科学版);2002年01期
9 吴中元,王勇才,梁旭巍,林红桔;区域性阴极保护模型寻优过程平稳性及其改进[J];天津纺织工学院学报;1998年05期
10 戚喜全,冯乃祥,崔建忠;工艺条件对电解槽融体中电流分布影响的数值计算[J];有色金属;2004年03期
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1 杜艳霞;张国忠;李蓉蓉;;阴极保护电位分布数值计算的研究进展[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年
2 胡治平;池华建;;阴极保护技术在变电所发电厂的应用[A];第三届安徽自然科学学术年会安徽省电机工程学会2005年学术年会论文集[C];2005年
3 江晓玲;;采用通用有限元程序计算船体板架稳定性的分析研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
4 宋爽;马宏斌;丁立国;;利用正交多项式图像配准方法实现矢量图与遥感图像的快速叠合[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
5 李晓丽;绪梅;符天保;;核爆探头受冲击波作用的数值模拟[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(下册)[C];2006年
6 罗强;邱绍宇;忠信;;奥氏体不锈钢在MIPR模拟燃料溶液中的腐蚀行为研究[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
7 杨橙;;现代设计方法在专用汽车开发中的应用[A];福建省科协第四届学术年会提升福建制造业竞争力的战略思考专题学术年会论文集[C];2004年
8 陈晶;吴锤红;;提高单片机浮点数精度的综合措施[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
9 葛家琪;杨霄;张玲;王树;管志忠;;河南艺术中心艺术墙稳定承载力分析研究[A];中国钢结构协会四届四次理事会暨2006年全国钢结构学术年会论文集[C];2006年
10 肖飞;徐郁峰;;斜拉桥温度效应分析及其不利影响的消除[A];广东省公路学会桥梁工程专业委员会学术交流论文集[C];2004年
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5 王建峰;伺服用永磁直线同步电动机的研究[D];太原理工大学;2003年
6 陈建锋;单层不等高厂房模向抗震分析及振型分解反应谱程序开发的研究[D];西北农林科技大学;2004年
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8 侯永超;大型电除尘器底梁及支架装配体钢结构有限元优化分析[D];太原理工大学;2005年
9 鞠琳莉;气、液两相联合阴极保护技术研究[D];大庆石油学院;2005年
10 杨清勇;杂散电流腐蚀问题基础研究[D];大连理工大学;2006年
【同被引文献】
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1 王燕京;电磁场数值分析方法[J];北京建筑工程学院学报;2003年03期
2 任永红,汪进宝,贺友多,刘中兴;稀土电解槽的电场计算与槽电压分析[J];包头钢铁学院学报;2003年04期
3 高攀,黄放;有限元方法的发展状况和应用[J];电机技术;1999年02期
4 唐达培;三种数值解方法的对比性研究[J];达县师范高等专科学校学报;1994年02期
5 李相怡,翁永基;阴极保护电位分布数学模型的研究及其应用[J];腐蚀科学与防护技术;1998年02期
6 翁永基;阴极保护设计中的模型研究及其应用[J];腐蚀科学与防护技术;1999年02期
7 高兴培;用MATLAB语言仿真设计人工神经网络[J];广东广播电视大学学报;2004年01期
8 庄新国,孟宪级,梁旭巍;阴极保护系统设计方法的发展和现状[J];中国港湾建设;1996年06期
9 夏必腊;论拉普拉斯方程第三边值问题与变分问题的等价性[J];大学数学;2004年03期
10 兰倩,李骏;神经网络的函数逼近性分析[J];甘肃科学学报;2005年01期
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1 何旭;海底管道防腐状态检测的基础研究[D];大连理工大学;2005年
2 赵菊梅;舰船阴极保护电磁效应数值模拟仿真研究[D];大连理工大学;2005年
3 谈技;船舶用热镀锌合金的合成及分析[D];华东师范大学;2005年
【二级参考文献】
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1 阮江军,陈贤珍,周克定;大型汽轮发电机端部三维瞬态涡流场数值分析[J];大电机技术;1997年05期
2 孙孝瑞;;有限元网格节点标号优化的一种方法[J];华北电力大学学报;1984年01期
3 熊洪槐,柳和生,涂志刚;Matlab与有限元程序设计[J];计算机应用与软件;2001年07期
4 薛希超,祝丕琦;网格节点标号的最优化算法[J];数值计算与计算机应用;1981年01期
5 肖志权;在VB5.0中使用和操作MATLAB[J];微型电脑应用;2000年04期
6 苏俊宏;直接积分法计算磁场分布[J];西安工业学院学报;1994年02期
7 邱枫,徐乃欣;码头钢管桩阴极保护时的电位分布[J];中国腐蚀与防护学报;1997年01期
8 邱枫,徐乃欣;钢质贮罐底板外侧阴极保护时的电位分布[J];中国腐蚀与防护学报;1996年01期
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3 辽宁 周德麟;电热水器内胆的阴极保护[N];电子报;2004年
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