[發明專利]一種高速鐵路無砟軌道混凝土結構疲勞損傷預測方法

在審

• 申請號: 202010610593.9
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111967171A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 鄭澤高
• 申請（專利權）人: 貴州諸葛云網絡科技有限公司
• 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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本發明公開了一種高速鐵路無砟軌道混凝土結構疲勞損傷預測方法，屬于軌道混凝土疲勞損傷預測領域，本發明基于連續損傷力學理論邊界面概念，將高速鐵路無砟軌道混凝土看作各向異性損傷材料，充分考慮無砟軌道混凝土結構在服役過程中承受的復雜應力狀態，在主坐標系下引入拉壓兩個邊界面和大小變化的極限斷裂面，建立了高速鐵路無砟軌道混凝土結構疲勞損傷模型。

技術領域

本發明涉及軌道混凝土疲勞損傷預測領域，尤其涉及一種高速鐵路無砟軌道混凝土結構疲勞損傷預測方法。

背景技術

目前，我國在300km/h及以上客運專線鐵路上普遍采用無砟軌道技術。由于無砟軌道已經松散的道砟換成了剛度巨大的鋼筋混凝土材料，使得無砟軌道結構對路基的變形和剛度極其敏感。列車的高速運行對軌道結構和路基土體的動力性能提出了很高的要求。列車速度的提高，導致軌道結構的振動加劇，尤其當列車速度接近土體的臨界波速時，土體的動力響應急劇增加。列車速度的提高，導致路基內部動應力的影響范圍變大，使得路基的不均勻沉降變大，進而引起軌道的不平順，加劇了車軌的動力相互作用。路基變形的控制已經達到了亞厘米—毫米級，如：無砟軌道路基的工后零沉降理論、一般路基工后沉降不大于15mm、路基與其它結構交界處的差異沉降不大于5mm等，這些技術標準和工程問題已經超出了目前國際上對巖土材料極其構筑物工程特性的認識水平。

目前缺少一種高速鐵路無砟軌道混凝土結構疲勞損傷預測方法，來輔助軌道的維修。

發明內容

本發明為解決上述問題，而提出的一種高速鐵路無砟軌道混凝土結構疲勞損傷預測方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種高速鐵路無砟軌道混凝土結構疲勞損傷預測方法，包括以下步驟：

S1、根據在應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S1中的概率模型建立目標函數，目標函數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；

目標函數：

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＝1,2KK}；

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劃問題，采用多種群遺傳算法及其優化算法對S2中的模型進行求解；首先創建多個種群數目的初始種群，根據變量數量以及變量范圍設置譯碼矩陣，并初始化種群；

S4、設置每個種群的交叉概率和變異概率都不一樣，通過隨機函數進行獲取，記錄總的進化代數；設置變量keepgen初始值為0，用

來記錄當前最優解保持代數，MAXGEN為最有個體最少保持代數值設置為15，根據適應度函數設置一個較大值為最優值，用來記錄進化過程的最優解；

S5、計算出各初始種群個體的目標函數值，設置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select，recombin，mut，reins；