一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法技术

本发明专利技术公开一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法，采用水传输、附着力、涂层厚度及电化学交流阻抗为综合评价手段，结合权重分析，推导计算获得数学函数为：；经该数学模型计算可准确分析出不同腐蚀防护涂层体系的使用寿命，误差分析较小，本发明专利技术具有快速高效、评价准确等特点，并对理论研究具有指导意义。有指导意义。有指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法


[0001]本专利技术属于检测
，应用于评价防腐涂料体系使用寿命，具体的说是一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法。

技术介绍

[0002]当前防腐涂层体系使用寿命评价模型研究和应用相对较多的有老化动力学模型、环境应力量化模型、神经网络技术和灰色预测模型。蔡健平建立了老化动力学方程，但未用所建立的老化动力学方程进行预测。Mark Evans在老化动力学方程的基础上增添了指数参数，使预测精度有所提高，但其未用于实际环境下的寿命预测。张瑞采用环境应力量化模型建立了环氧丙聚涂层的寿命预测模型，可计算已服役和剩余寿命，并对寿命预测数学模型进行了实例应用，但计算结果的精度有待提高。王海涛等用BP神经网络预测了铝合金涂层在大气腐蚀下的寿命预测，研究了神经网络训练精度和预测精度的关系。赵霞等用自组织特征映射网络(SOM)方法分析了干湿循环对涂层失效过程电化学阻抗谱数据，但其仅将涂层周期分为3类，应用有一定局限性。耿刚强采用灰色系统理论建立了桥梁防腐涂层寿命模型，该模型预测得到的腐蚀面积和实测值相对误差小于8％，具有较好的拟合精度和预测可靠性。总的来说，灰色预测模型和神经网络模型以及两者融合的灰色神经网络模型成为涂层寿命预测的主流。
[0003](1)灰色GM(1，1)预测模型
[0004]灰色预测就是指以GM(1，1)模型为基础的预测。GM(1，1)模型由一个单变量的一阶微分方程构成，通过对原始数据进行1次累加处理，用微分方程来逼近拟合。
[0005]设原始时间序列对应的n个观测值为：X(0)＝{X(0)(1)， X(0)(2)，
…
，X(0)(n)}，通过处理拟合可得到原始序列X(0)的灰色预测模型：
[0006][0007][0008]式中：α为发展灰数；μ为内生控制灰数；e(0)(K)为残差，q(K)为相对误差，
[0009](2)人工神经网络模型
[0010]人工神经网络(Artificial Neural Networks)是理论化的人脑神经网络的数学模型，是基于模仿大脑神经网络结构和功能而建立的一种信息处理系统，具有大规模并行处理、容错性、自组织性和自适应性等特点，广泛应用于数据预测、函数拟合、优化控制等很多领域。BP (Back Propagation)网络是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络，由输入层、隐含层和输出层组成，是目前应用最广泛的神经网络模型之一。
[0011](3)灰色神经网络模型
[0012]灰色神经网络模型是将灰色理论与人工神经网络融合在一起，采用组合模型进行预测，可以充分利用灰色理论弱化数据序列波动性的特点和神经网络特有的自学习、非线性映射及并行分布处理的能力。
[0013]模型预测步骤如下。
[0014](a)灰色预测：应用灰色GM(1，1)预测模型对原始数据序列建模预测，得到序列的预测值，并计算出e(0)(K)。
[0015](b)灰色神经网络训练：将原始数据序列n
‑
1项的灰色预测值作为输入样本，对应的e(0)(K)作为输出样本，训练网络。
[0016](c)预测：将原始数据序列第n项的灰色预测值作为网络的输入样本，输出对应数据的Δe(0)(K)。
[0017](d)最终预测值：用原始数据序列第n项的灰色预测值加上Δe(0)(K)，即得到该数据项的灰色神经网络预测值。
[0018](e)重复步骤(b)～(d)，得到原始数据序列全部数据项的最终预测值。

技术实现思路

[0019]为解决上述问题，本专利技术提出一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法，利用涂层性能指标的变化规律获取的大量试验数据，通过对数据的分析，建立数学模型得到涂层剩余寿命预测数学模型，用于评价桥隧防护涂料涂层体系的使用寿命。
[0020]本专利技术通过以下技术方案来实现：
[0021]一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法，主要步骤为：
[0022]步骤一、建立寿命数学模型t＝r1t1+r2t2+r3t3；
[0023]式中：t为预测寿命时间；r1为水传输的权重因子；r2为涂层附着力的权重因子；r3为涂层厚度的权重因子；t1为水传输衰减或加快时间；t2为附着力衰减时间；t3为强度衰减时间；
[0024]步骤二、将根据寿命数学模型得到的寿命预测结果与防护涂层在实测环境下涂层厚度及附着力的结果进行校正，获得修正后的涂层寿命模型为：
[0025][0026]式中，Qt：涂层吸水量；k：系数；a：涂层附着力失效参数； u：涂层附着力衰减参数；N：时间间隔；d：涂层强度；S：涂层强度失效参数；b：涂层强度衰减参数。
[0027]进一步的，采用将涂层原位电化学的总阻抗作为母因素，分别以水传输、附着力和厚度的原始数据作为子因素，采用灰色系统理论，得到了其相应的权重因子。
[0028]进一步的，水传输、附着力和厚度的原始数据包括根据涂层水传输扩散方程、涂层附着力随时间变化方程、涂层厚度随时间变化方程得到的数据。
[0029]进一步的，所述涂层水传输扩散方程采用0、7、14、21、28、 35、42天的中性盐雾下的涂层吸收率计算推导，其数学函数为： Q
t
＝0.015t
0.11372
。
[0030]进一步的，所述涂层附着力随时间变化方程采用0、7、14、21、 28、35、42天的中性盐雾下的涂层附着力计算推导，其数学函数为：
ꢀ‑
371.7e
‑
0.00142t
+146.9396。
[0031]进一步的，所述涂层厚度随时间变化方程采用0、7、14、21、 28、35、42天的中性盐雾下的涂层厚度变化计算推导，其数学函数为：83exp(
‑
5.50
×
10
‑5t)。
[0032]本专利技术的有益效果在于：
[0033]本专利技术采用水传输、附着力、涂层厚度及电化学交流阻抗为综合评价手段，结合权重分析，推导计算获得数学函数，经该数学模型计算，可准确分析出不同腐蚀防护涂层体系的使用寿命，误差分析较小。本专利技术具有快速高效、评价准确等特点，并对理论研究具有指导意义。
附图说明
[0034]图1为0d、14d和35d的曲线用电路拟合图；
[0035]图2为7d、21d、28d、42d的曲线用电路拟合图。
具体实施方式
[0036]一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法，主要步骤为：
[0037]步骤一、建立寿命数学模型t＝r1t1+r2t2+r3t3；
[0038]式中：t为预测寿命时间；r1为水传输的权重因子；r2为涂层附着力的权重因子；r3为涂层厚度的权重因子；t1为水传输衰减或加快时间；t2为附着力衰减时间；t3为强度衰减时间；
[0039]步骤二、将根据寿命数学模型得到的寿命本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法，其特征在于：主要步骤为：步骤一、建立寿命数学模型t＝r1t1+r2t2+r3t3；式中：t为预测寿命时间；r1为水传输的权重因子；r2为涂层附着力的权重因子；r3为涂层厚度的权重因子；t1为水传输衰减或加快时间；t2为附着力衰减时间；t3为强度衰减时间；步骤二、将根据寿命数学模型得到的寿命预测结果与防护涂层在实测环境下涂层厚度及附着力的结果进行校正，获得修正后的涂层寿命模型为：式中，Qt：涂层吸水量；k：系数；a：涂层附着力失效参数；u：涂层附着力衰减参数；N：时间间隔；d：涂层强度；S：涂层强度失效参数；b：涂层强度衰减参数。2.根据权利要求1所述的一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法，其特征在于：采用将涂层原位电化学的总阻抗作为母因素，分别以水传输、附着力和厚度的原始数据作为子因素，采用灰色系统理论，得到了其相应的权重因子。3.根据权利要求2所述的一种加速模拟评价防腐涂层体系使用寿命的方法，其特征在于：水传输、附着力和厚度的原始数据包括根据涂层水传输扩散方程、涂层附着力随时间变化方程、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯锋，姜安龙，林立华，张建斌，
申请(专利权)人：厦门路桥工程设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：