[發(fā)明專利]一種高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)疲勞損傷預(yù)測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010610593.9
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111967171A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭澤高
• 申請（專利權(quán)）人: 貴州諸葛云網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/08;G06F119/04
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1.一種高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)疲勞損傷預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據(jù)在應(yīng)變能釋放率空間提出的加載面、邊界面和極限裂面概念，建立損傷增量矢量的概率模型：

S2、根據(jù)S1中的概率模型建立目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)為整個損傷體系中的最小期望使用年限，約束條件為整個損傷體系對加載面、邊界面和極限裂面的最大使用損傷極限；

目標(biāo)函數(shù)：

約束條件：

其中，決策變量為載荷量；

則加載面損傷增量如：S_k＝{S_k|k＝1,2K K}；

邊界面損傷增量如：S_ik＝{S_ik|1≤i≤I,1≤k≤K}；

極限裂面損傷增量如：S_ijk＝{S_ijk|1≤i≤I,1≤j≤J,1≤k≤K}；

其中I，J，K分別為加載面、邊界面和極限裂面面積；

S3、S2中的模型為線性約束的非線性規(guī)劃問題，采用多種群遺傳算法及其優(yōu)化算法對S2中的模型進(jìn)行求解；首先創(chuàng)建多個種群數(shù)目的初始種群，根據(jù)變量數(shù)量以及變量范圍設(shè)置譯碼矩陣，并初始化種群；

S4、設(shè)置每個種群的交叉概率和變異概率都不一樣，通過隨機函數(shù)進(jìn)行獲取，記錄總的進(jìn)化代數(shù)；設(shè)置變量keepgen初始值為0，用來記錄當(dāng)前最優(yōu)解保持代數(shù)，MAXGEN為最有個體最少保持代數(shù)值

設(shè)置為15，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)設(shè)置一個較大值為最優(yōu)值，用來記錄進(jìn)化過程的最優(yōu)解；

S5、計算出各初始種群個體的目標(biāo)函數(shù)值，設(shè)置MinObjV記錄精華種群，MinSpecies記錄精華種群的編碼，初始值均為0的矩陣；

S6、計算各個種群適應(yīng)度，選擇、交叉、變異和重插入操作均采用遺傳算法工具箱中的函數(shù)select，recombin，mut，reins；

S7、遍歷所有的種群，找出當(dāng)前種群中的最優(yōu)解和下一個種群中的最劣解，并將當(dāng)前種群中的最優(yōu)解個體替代下一個種群中的最劣解個體，第一個種群中的最劣解用最后一個種群中的最優(yōu)解進(jìn)行替換；

S8、依次遍歷各個種群，找出每個種群中的最優(yōu)解，并將其與精華種群進(jìn)行比較，如果當(dāng)前最優(yōu)值比精華種群中的最優(yōu)值小，則將當(dāng)前最優(yōu)解個體替換原精華種群個體，當(dāng)前最優(yōu)解替換原精華種群中最優(yōu)解；

S9、判斷當(dāng)前最優(yōu)解是否與前一次的優(yōu)化值相同，如果不同則更新最優(yōu)解mint如果相同則keepgen值加1；

S10、判斷最優(yōu)解保持代數(shù)當(dāng)是否低于MAXGEN，如果低于MAXGEN則開始新的一次迭代，否則結(jié)束，輸出最優(yōu)解，輸出缺貨期望值，輸出庫存總預(yù)算值，輸出迭代進(jìn)化過程圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)疲勞損傷預(yù)測方法，其特征在于：所述S1中的加載面公式如下：

其中，加載面損傷增量矢量的概率模型如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)疲勞損傷預(yù)測方法，其特征在于：所述S1中的邊界面公式如下：

其中，邊界面損傷增量矢量的概率模型如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)疲勞損傷預(yù)測方法，其特征在于：所述S1中的極限裂面公式如下：

μ_ijk＝f_ijk(r_jT_ijk+(1-r_j){O_ijk+E[Q_ik]/f_ik})；

其中，極限裂面損傷增量矢量的概率模型如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)疲勞損傷預(yù)測方法，其特征在于：所述S3種群數(shù)目NUM設(shè)置為12，代溝設(shè)置為0.9，染色體數(shù)目設(shè)置為40，每個變量的二進(jìn)制數(shù)目設(shè)置為20。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)疲勞損傷預(yù)測方法，其特征在于：所述S4中交叉概率在[0.65，0.95]之間隨機，變異概率在[0.001，0.06]之間隨機，設(shè)置變量gen初始值為0。