[發明專利]一種基于多尺度虛擬單元法的道床脫空形態識別方法

有效

• 申請號: 202110425359.3
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113255177B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 金浩;鄭軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/11;G06F30/13;G06F30/15
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王美章

1.一種基于多尺度虛擬單元法的道床脫空形態識別方法，其特征在于，步驟如下：

一、實測端布置：

在道床上表面布置應變傳感器，獲取對應測點處的應變值；

二、模擬端布置：

a1、根據實測端列車參數信息，在模擬端構建列車模型；

a2、根據實測端軌道參數信息，在模擬端構建軌道模型；

a3、根據實測端軌道板、道床和隧道參數信息，在模擬端分別構建軌道板模型、道床模型和隧道模型；

a4、采用裂縫尖端應力-張開位移的內聚力斷裂本構模擬道床隧道交界面；

三、脫空形態識別：

b1、針對一處測點設定一組道床隧道交界面的初始參數值G1、G2、G3、N1、N2、N3、M1、M2和M3，其中，

G1為法向剛度，G2為軸向剛度，G3為環向剛度，N1為抗拉強度，N2為軸向抗剪強度，N3為環向抗剪強度，M1為Ⅰ型斷裂能，M2Ⅱ型斷裂能，M3為Ⅲ型斷裂能；

b2、依據初始參數值，在模擬端通過計算得到對應測點的應變值，并與實測端測點的應變值進行比較，得到相關系數R；

b3、若R＜0.95，則返回b1，重新設定一組初始參數值，并進行后續步驟，直到R≥0.95；

若R≥0.95，則認為該組初始參數值下模擬端測點處的道床脫空形態是可信的，結束迭代，確定道床脫空形態。

2.根據權利要求1所述的一種基于多尺度虛擬單元法的道床脫空形態識別方法，其特征在于：步驟一中，若干應變傳感器布置于道床上表面，相鄰應變傳感器的橫向間距為2.8～3.0m，縱向間距為1.0～1.4m。

3.根據權利要求1所述的一種基于多尺度虛擬單元法的道床脫空形態識別方法，其特征在于，步驟二中，列車模型利用多剛體運動方程構建：

其中，M為單節車輛垂向自由度的質量矩陣；

C為單節車輛垂向自由度的阻尼矩陣；

K為單節車輛垂向自由度的剛度矩陣；

F為單節車輛受到的垂向外力向量；

y為單節車輛垂向自由度位移向量；

為單節車輛垂向自由度速度向量；

為單節車輛垂向自由度加速度向量。

4.根據權利要求3所述的一種基于多尺度虛擬單元法的道床脫空形態識別方法，其特征在于，步驟二中，軌道模型的控制方程為：

其中，EI為鋼軌抗彎剛度，ρ為鋼軌線密度，k_f為扣件的豎向支承剛度，c_f為扣件的豎向粘滯阻尼系數，N_f為扣件個數，l為扣件間距。

5.根據權利要求4所述的一種基于多尺度虛擬單元法的道床脫空形態識別方法，其特征在于，步驟二中，道床模型內部采用混凝土真實骨料模擬。

6.根據權利要求1所述的一種基于多尺度虛擬單元法的道床脫空形態識別方法，其特征在于，步驟三中，初始參數值取值如下：

G1＝11.23×10¹²Pa/m，G2＝4×10¹¹Pa/m，G3＝4×10¹¹Pa/m，N1＝1.4×10⁷Pa，N2＝1.5×10⁷Pa，N3＝1.5×10⁷Pa，M1＝60J，M2＝370J，M3＝370J。