[发明专利]一种高速铁路无砟轨道混凝土结构疲劳损伤预测方法

权利要求书

1.一种高速铁路无砟轨道混凝土结构疲劳损伤预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据在应变能释放率空间提出的加载面、边界面和极限裂面概念，建立损伤增量矢量的概率模型：

S2、根据S1中的概率模型建立目标函数，目标函数为整个损伤体系中的最小期望使用年限，约束条件为整个损伤体系对加载面、边界面和极限裂面的最大使用损伤极限；

目标函数：

约束条件：

其中，决策变量为载荷量；

则加载面损伤增量如：S_k＝{S_k|k＝1,2K K}；

边界面损伤增量如：S_ik＝{S_ik|1≤i≤I,1≤k≤K}；

极限裂面损伤增量如：S_ijk＝{S_ijk|1≤i≤I,1≤j≤J,1≤k≤K}；

其中I，J，K分别为加载面、边界面和极限裂面面积；

S3、S2中的模型为线性约束的非线性规划问题，采用多种群遗传算法及其优化算法对S2中的模型进行求解；首先创建多个种群数目的初始种群，根据变量数量以及变量范围设置译码矩阵，并初始化种群；

S4、设置每个种群的交叉概率和变异概率都不一样，通过随机函数进行获取，记录总的进化代数；设置变量keepgen初始值为0，用来记录当前最优解保持代数，MAXGEN为最有个体最少保持代数值

设置为15，根据适应度函数设置一个较大值为最优值，用来记录进化过程的最优解；

S5、计算出各初始种群个体的目标函数值，设置MinObjV记录精华种群，MinSpecies记录精华种群的编码，初始值均为0的矩阵；

S6、计算各个种群适应度，选择、交叉、变异和重插入操作均采用遗传算法工具箱中的函数select，recombin，mut，reins；

S7、遍历所有的种群，找出当前种群中的最优解和下一个种群中的最劣解，并将当前种群中的最优解个体替代下一个种群中的最劣解个体，第一个种群中的最劣解用最后一个种群中的最优解进行替换；

S8、依次遍历各个种群，找出每个种群中的最优解，并将其与精华种群进行比较，如果当前最优值比精华种群中的最优值小，则将当前最优解个体替换原精华种群个体，当前最优解替换原精华种群中最优解；

S9、判断当前最优解是否与前一次的优化值相同，如果不同则更新最优解mint如果相同则keepgen值加1；

S10、判断最优解保持代数当是否低于MAXGEN，如果低于MAXGEN则开始新的一次迭代，否则结束，输出最优解，输出缺货期望值，输出库存总预算值，输出迭代进化过程图。

2.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道混凝土结构疲劳损伤预测方法，其特征在于：所述S1中的加载面公式如下：

其中，加载面损伤增量矢量的概率模型如下：

3.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道混凝土结构疲劳损伤预测方法，其特征在于：所述S1中的边界面公式如下：

其中，边界面损伤增量矢量的概率模型如下：

4.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道混凝土结构疲劳损伤预测方法，其特征在于：所述S1中的极限裂面公式如下：

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

其中，极限裂面损伤增量矢量的概率模型如下：

5.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道混凝土结构疲劳损伤预测方法，其特征在于：所述S3种群数目NUM设置为12，代沟设置为0.9，染色体数目设置为40，每个变量的二进制数目设置为20。

6.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟轨道混凝土结构疲劳损伤预测方法，其特征在于：所述S4中交叉概率在[0.65，0.95]之间随机，变异概率在[0.001，0.06]之间随机，设置变量gen初始值为0。