[發(fā)明專利]一種鋼橋面鋪裝力學(xué)控制指標(biāo)動態(tài)計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710041447.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106844954A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅桑;錢振東;陸慶;王建偉;王江洋;魏小皓
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 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(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 王安琪,肖明芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼橋面動態(tài)設(shè)計方法領(lǐng)域，尤其是一種鋼橋面鋪裝力學(xué)控制指標(biāo)動態(tài)計算方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，利用ABAQUS有限元軟件模擬計算鋼橋面鋪裝極限應(yīng)力、應(yīng)變等關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)時，往往是輸入瀝青混合料某一溫度下的模量參數(shù)，即靜態(tài)模量，以此來進(jìn)行模型的分析求解。由于沒有考慮到荷載的變化量和不同溫度條件下彈性模量的改變量，因此得到的結(jié)果只能用于分析應(yīng)力和應(yīng)變的走向趨勢，不能用于預(yù)估鋼橋面鋪裝關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)的真實(shí)值。

而在利用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行鋼橋面鋪裝車轍深度分析時，雖然輸入了不同溫度條件下的彈性模量，但對于環(huán)氧瀝青混合料而言，其模量值不僅與溫度有關(guān)，還與荷載頻率有關(guān)，所以輸入的彈性模量仍然與真實(shí)的模量存在偏差，在模型求解時會嚴(yán)重影響結(jié)果的計算精度。因此，在有限元軟件中通過靜態(tài)模量模擬計算，并不能充分反映鋼橋面鋪裝的實(shí)際變化情況。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種鋼橋面鋪裝力學(xué)控制指標(biāo)動態(tài)計算方法，取代靜態(tài)模量在有限元軟件中的應(yīng)用，便于更加真實(shí)有效地反映出鋼橋面鋪裝的實(shí)際模量變化。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種鋼橋面鋪裝力學(xué)控制指標(biāo)動態(tài)計算方法，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(tài)模量數(shù)據(jù)；

(2)根據(jù)時溫等效原理采用遺傳基因算法對試驗(yàn)結(jié)果分析擬合，得出瀝青混合料的動態(tài)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(tài)模量主曲線公式及不同溫度間的移位因子計算公式進(jìn)行二次開發(fā)，將瀝青混合料的動態(tài)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(dāng)用ABAQUS軟件求解力學(xué)控制指標(biāo)時，調(diào)用動態(tài)模量用戶子程序，輸入溫度與荷載頻率相關(guān)參數(shù)，得到相對應(yīng)的瀝青混合料的動態(tài)模量，為后續(xù)的模型計算提供準(zhǔn)確的模量值。

優(yōu)選的，步驟(1)中的試驗(yàn)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。

優(yōu)選的，步驟(2)中的動態(tài)模量主曲線公式對應(yīng)于20℃參考溫度下為

其中，lnE₀＝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(tài)模量對應(yīng)于20℃的移位因子計算公式為

其中，α_T為移位因子，T為試驗(yàn)溫度。

優(yōu)選的，步驟(2)中的遺傳基因算法包括如下步驟：

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

(2)生成N組基因起始序列，N為基因組數(shù)且為偶數(shù)；在定義過程中，最初的p個參數(shù)(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(shù)的數(shù)值取值范圍，而后，通過均勻分布取值方式對每個參數(shù)在特定數(shù)值范圍內(nèi)選取此參數(shù)數(shù)值，組成由p個參數(shù)數(shù)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(shù)∏(Λ_i)對每組基因序列的適合度進(jìn)行計算，此處回歸函數(shù)采用最小二乘法函數(shù)形式；

(4)按照計算出的適合度對原基因序列進(jìn)行等級排序形成新序列：

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

其中，Θ_i為經(jīng)過配對后的新后代序列；Φ⁽ⁱ⁾＝Aφ⁽ⁱ⁾，φ⁽ⁱ⁾為[0,1]區(qū)間中按均勻分

布方式選取的一個隨機(jī)數(shù)值，