[發明專利]一種鋼橋面鋪裝力學控制指標動態計算方法

在審

• 申請號: 201710041447.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106844954A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 羅桑;錢振東;陸慶;王建偉;王江洋;魏小皓
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 王安琪,肖明芳

1.一種鋼橋面鋪裝力學控制指標動態計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)獲取不同溫度和不同荷載頻率下的瀝青混合料動態模量數據；

(2)根據時溫等效原理采用遺傳基因算法對試驗結果分析擬合，得出瀝青混合料的動態模量主曲線公式及不同溫度間的移位因子計算公式；

(3)在有限元軟件ABAQUS中，利用Fortran語言對瀝青混合料的動態模量主曲線公式及不同溫度間的移位因子計算公式進行二次開發，將瀝青混合料的動態模量主曲線公式及不同溫度間的移位因子計算公式作為ABAQUS軟件的用戶子程序；

(4)當用ABAQUS軟件求解力學控制指標時，調用動態模量用戶子程序，輸入溫度與荷載頻率相關參數，得到相對應的瀝青混合料的動態模量，為后續的模型計算提供準確的模量值。

2.如權利要求1所述的鋼橋面鋪裝力學控制指標動態計算方法，其特征在于，步驟(1)中的試驗溫度分別為10℃、20℃和30℃，荷載頻率分別為0.01Hz、0.02Hz、0.05Hz、0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz、5Hz、10Hz和15Hz。

3.如權利要求1所述的鋼橋面鋪裝力學控制指標動態計算方法，其特征在于，步驟(2)中的動態模量主曲線公式對應于20℃參考溫度下為

$\ln E=\ln E_0+A*\left\{1-e^{\left(\frac{-ln\mathrm{\ω}x}{\mathrm{\β}}\right)}*\[1+\frac{ln\mathrm{\ω}x}{\mathrm{\β}}+\frac{{\left(ln\mathrm{\ω}x\right)}^2}{2{\mathrm{\β}}^2}\]\right\}$

其中，ln E₀＝6.788，A＝2.999，β＝3.651，lnωx＝ln(freq)+9.882；

不同溫度下瀝青混合料動態模量對應于20℃的移位因子計算公式為

${\mathrm{ln\α}}_T=-19.732*(1-e^{-\frac{T-20}{44.257}})$

其中，α_T為移位因子，T為試驗溫度。

4.如權利要求1所述的鋼橋面鋪裝力學控制指標動態計算方法，其特征在于，步驟(2)中的遺傳基因算法包括如下步驟：

(1)定義回歸函數形式和參數，回歸函數為其中RSS(residual sum of squares)為差值平方和，y_i為試驗測出的動態模量，為擬合出的動態模量；

(2)生成N組基因起始序列，N為基因組數且為偶數；在定義過程中，最初的p個參數(t1,t2,t3,…,tp)被挑選作為一組起始基因序列，t1，t2...，tp為不同溫度下材料的模量值，并確定每個參數的數值取值范圍，而后，通過均勻分布取值方式對每個參數在特定數值范圍內選取此參數數值，組成由p個參數數值組成的基因組Λ_i；其中為水平移位因子，Λ_i代表第i組的基因組；最后，由N個基因組形成的基因組序列{Λ₁,Λ₂,…,Λ_N}被確定：

基因1：

基因2：

…

基因N：

(3)利用回歸函數∏(Λ_i)對每組基因序列的適合度進行計算，此處回歸函數采用最小二乘法函數形式；

(4)按照計算出的適合度對原基因序列進行等級排序形成新序列：

(5)將排序后最靠近的兩組序列進行兩兩配對，利用線性組合函數產生新的后代序列Θ_i：

${\mathrm{\Θ}}_1={\mathrm{\Φ}}^{\left(1\right)}{\mathrm{\Λ}}_1^{*}+\[1-{\mathrm{\Φ}}^{\left(1\right)}\]{\mathrm{\Λ}}_2^{*}$

${\mathrm{\Θ}}_2={\mathrm{\Φ}}^{\left(2\right)}{\mathrm{\Λ}}_1^{*}+\[1-{\mathrm{\Φ}}^{\left(2\right)}\]{\mathrm{\Λ}}_2^{*}$

${\mathrm{\Θ}}_{N-1}={\mathrm{\Φ}}^{(N-1)}{\mathrm{\Λ}}_{N-1}^{*}+\[1-{\mathrm{\Φ}}^{(N-1)}\]{\mathrm{\Λ}}_N^{*}$

${\mathrm{\Θ}}_N={\mathrm{\Φ}}^{\left(N\right)}{\mathrm{\Λ}}_{N-1}^{*}+\[1-{\mathrm{\Φ}}^{\left(N\right)}\]{\mathrm{\Λ}}_N^{*}$

其中，Θ_i為經過配對后的新后代序列；Φ⁽ⁱ⁾＝Aφ⁽ⁱ⁾，φ⁽ⁱ⁾為[0,1]區間中按均勻分布方式選取的一個隨機數值，

(6)檢驗取值范圍：其中為左約束條件，為右約束條件，如果變量值超出約束范圍，將其取為相應的約束值；

(7)棄除排序后底部不良的M組基因；

(8)將余下N－M組優良基因序列再加上M組新基因序列組成新的基因序列，重復上述步驟進行計算至規定次數后結束。