[發明專利]一種機場道面變形與開裂模式人工智能分析方法

在審

• 申請號: 201811571490.5
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109614733A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 尹福成;周廣春;張明;呂潮;王山春;陳靜;吳明;歐鑫;劉元紅;張臍藝;劉藝;李黎明;郭彩漪;張靜
• 申請（專利權）人: 內江師范學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京華智則銘知識產權代理有限公司 11573
• 代理人: 陳向敏

本發明屬于機場道面分析技術領域，公開了一種機場道面變形與開裂模式人工智能分析方法，運用元胞自動機模型考察機場道面破壞模式的邊界傳遞效應、尺寸效應及變異效應和道面厚度對機場道面破壞模式的影響；通過機器學習方法構建機場跑道橫斷面不可見部分變形的動態演變過程，同時做變厚度、幅值參數分析；通過有限元分析對機場道面兩種典型破壞模式的預測進行檢驗分析。本發明提高了機場道面使用質量，為道面養護和維修提供必要的參考，為機場安全、順暢、快捷運行提供保證，提高航空運輸能力，促進經濟的快速發展；延長機場跑道使用壽命，節省大量維修、養護費用。

技術領域

本發明屬于機場道面分析技術領域，尤其涉及一種機場道面變形與開裂模式人工智能分析方法。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：飛機大型化和航空交通量的快速增長，導致機場道面結構的破損更加明顯的呈現在我們面前。從目前國內外的機場營運狀況來看，相當多的機場道面在未達到設計使用年限前，路面結構就過早的出現裂縫、形變而失去使用價值，常常會帶來巨大的維修壓力和經濟負擔。1992年波音公司開始致力于開發大飛機，而當時的機場道面狀況面臨著能否承受大飛機荷載等技術難題，在此背景下，美國FAA和波音公司建立了一個合作研究和開發的協議，成立了美國機場道面試驗中心NAPTF，主要進行不同路面結構的足尺試驗研究。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

飛機大型化和航空交通量的快速增長，導致機場道面結構的破損更加明顯的呈現在面前，現有的機場道面在未達到設計使用年限前，路面結構會出現裂縫、形變而失去使用價值，而現有技術不能進行提前預測，會帶來巨大的維修壓力和經濟負擔。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種機場道面變形與開裂模式人工智能分析方法。

本發明是這樣實現的，一種機場道面變形與開裂模式人工智能分析方法，所述機場道面變形與開裂模式人工智能分析方法為：

運用元胞自動機模型分析機場道面破壞模式的邊界傳遞效應、尺寸效應及變異效應和道面厚度對機場道面破壞模式的影響；

通過機器學習方法構建機場跑道橫斷面不可見部分變形的動態演變過程模型，同時進行變厚度、幅值參數分析；

通過有限元分析對機場道面破壞模式進行檢驗。

進一步，所述元胞自動機模型由若干小單元構成的動態陣列，其中每一個單元具有有限個狀態，在離散步序中，每一小單元按一致的法則，由原狀態及鄰域單元的狀態決定新的狀態。

進一步，通過機器學習方法構建機場跑道橫斷面不可見部分變形的動態演變過程模型，同時進行變厚度、幅值參數分析包括：

步驟一、建立物理模型及控制方程：根據機場跑道橫斷面建立三層板物理模型，之后根據Lamb波波動方程與邊界條件得到關于上下機場跑道橫斷面層厚、頻率和波速的控制方程f(h₁，h₂，f，c)＝0，利用Matlab數值計算軟件分析控制方程；

步驟二、計算得出A0模態相速度只與機場跑道橫斷面厚層的層厚值有關的區間:利用控制方程和Matlab求出在固定max(h₁，h₂)時，每一個頻率f下，min(h₁，h₂)變化時所得到的A0模態相速度值c，找出使得c的最大值與最小值之差小于等于ε₀時對應的頻率值；再連續改變max(h₁，h₂)，找出每個max(h₁，h₂)值時滿足上述條件的頻率值與對應的c；所有找到的點的集合即為所求區間；

步驟三、利用處于上述區間內的Lamb波頻率與相應的A0模態相速度值，代入控制方程確定機場跑道橫斷面厚層的層厚值；