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专利号: 2022103661481
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:统计基床材料参数以及一段时间内降水量;

步骤2:建立FLAC‑PFC无砟轨道基床模型,根据步骤1得到的基床材料参数,对基床表层颗粒材料进行标定,获取颗粒细观参数;FLAC为一种连续介质力力学分析软件,用于建立底座板和基床底层有限差分模型,PFC为FLAC软件中内置的颗粒流的程序,用于建立基床表层离散元模型,FLAC‑PFC模型为通过FLAC软件内置接口调用PFC程序,实现对FLAC建立的底座板和基床底层有限差分模型与PFC建立的基床表层离散元模型的耦合分析;

步骤3:生成颗粒接触摩擦系数的对数正态随机场,赋予步骤2 FLAC‑PFC模型中基床表层颗粒接触节点;

步骤4:根据步骤1统计的一段时间内降水量按照其概率密度函数进行蒙特卡洛抽样,并根据降水量调整相应基床表层流体域;

步骤5:逐级增加空间相关距离θ,计算底座板动力响应,确定最不利空间相关距离θworst;

步骤6:在步骤5的θworst条件下,计算基床表层发生损伤概率pf,当pf超过报警阈值p时,则输出报警信息;若否则退出。

2.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法,其特征在于,所述步骤1中基床材料参数包括:底座板参数:密度、弹性模量;基床表层和基床底层材料参数:密度、级配、弹性模量、粘聚力、摩擦角。

3.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法,其特征在于,所述步骤3中颗粒接触摩擦系数的对数正态随机场获取方法如下:提取基床表层离散元模型颗粒接触节点空间位置及摩擦系数,并导入Matlab脚本;

在Matlab脚本中设置基床表层颗粒接触摩擦系数空间相关距离θ,采用马尔科夫空间相关函数计算任意两坐标点位置处摩擦系数间的相关系数ρ,并生成颗粒间接触摩擦系数的对数正态随机场。

4.如权利要求3所述的一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法,其特征在于:所述Matlab脚本中马尔科夫空间相关函数公式为:

式中ρ为基床表层两点间的相关系数,τx,τy对应于两点间水平和竖直方向的绝对距离,θ为空间相关长度。

5.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法,其特征在于,所述步骤5中最不利空间相关距离θworst获取方法如下:逐级增加θ,在每个θi下,重复对基床表层颗粒接触摩擦系数进行N次随机场的生成并对降水量进行N次抽样,施加高铁列车荷载并带入模型计算,获得N组底座板动力响应结果,将N组动力响应的平均值作为θi下的底座板动力响应代表值;

对比不同θi下的底座板动力响应代表值,最大动力响应代表值所对应的空间相关距离为最不利空间相关距离θworst。

6.如权利要求1所述的一种考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法,其特征在于,所述步骤6中基床表层发生损伤概率pf获取方法如下:在θworst条件下,对基床表层颗粒接触摩擦系数进行m次随机场生成并对降水量进行m次抽样,获取m组样本,施加高铁列车荷载,计算每组样本中底座板动力响应结果;

当底座板任一动力响应超出规定的安全阈值判定基床表层发生损伤危及上部结构,统计发生损伤的样本个数i,损伤概率pf=i/m。

7.采用权利要求1 6任一所述考虑不确定性的无砟轨道基床损伤预警方法的预警系~统,其特征在于,包括信息采集模块、处理模块和预警模块;

信息采集模块用于采集无砟轨道基床材料参数和实时降水量信息;

处理模块用于加载FLAC‑PFC模型,根据信息采集模块采集的信息,标定细观参数;加载Matlab脚本,生成随机场将随机场赋予接触节点;计算最不利空间相关距离θworst并计算损伤概率pf;

预警模块用于判断损伤概率是否超过设定阈值,若超过设定阈值则输出预警信息,若否则退出。