[发明专利]一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法

权利要求书

1.一种双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用含脱黏损伤的内聚力模型，模拟轨枕块与道床板连接面损伤，建立双块式无砟轨道层内与层间损伤耦合有限元计算模型

在采用内聚力模型模拟轨枕块与道床板的连接面的过程中，分别建立cohesive层、道床板和轨枕块的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调；并且设定内聚力模型的刚度、极限强度、临界断裂能参数以及cohesive层厚度，将界面的张力-位移曲线转变为应力-应变关系曲线；

并且采用动力隐式算法分析轨枕连接面损伤状态对轨道结构动力响应的影响，在内聚力单元失效后，连接内聚力单元的两边面通过接触相互作用模拟抗压和抗剪行为，将道床板、轨枕块、支承层通过“tie”绑定约束；

在建立基于轨枕块与道床板连接面损伤的有限元计算模型的过程中，建立道床板混凝土塑性损伤模型，通过损伤因子对混凝土结构受损时的刚度矩阵进行折减；并基于非关联硬化准则，通过参数控制混凝土在裂缝闭合前后的力学行为，模拟混凝土的弹塑性损伤发展，计算损伤因子与非弹性应变的关系；

S2、利用车辆-轨道耦合动力学模型，获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为高频低幅列车动荷载激励；

S3、分别在轨枕块与道床板连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤，提取不同损伤程度下的道床板和轨枕块在步骤S2的列车荷载激励下的加速度振动响应；

S4、采用小波包分解方法对步骤S3中加速度振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，选取呈单一变化的频带能量作为损伤特征指标，具体为：根据不同损伤程度下的轨枕块各频带分段的能量，选取频带分段能量随损伤程度增加而递增的对应频带分段能量作为损伤特征指标，建立脱黏程度与频带能量的映射关系，实现轨枕块与道床板连接面脱黏损伤程度识别。

2.如权利要求1所述的双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，所述步骤S2利用车辆-轨道耦合动力学模型，获取扣件位置钢轨支点压力时程曲线作为高频低幅列车动荷载激励，具体为：利用车辆-轨道耦合动力学模型，计算列车在一定运行状态下某个车轮与钢轨间相互作用力时程曲线；再根据高斯型钢轨支点压力时程表达式，得到某一扣件位置处钢轨支点压力时程曲线；再通过将列车四个车轮的作用效应叠加，得到列车通过某一扣件时该扣件位置的钢轨支点压力时程曲线，作为高频低幅列车动荷载激励。

3.如权利要求2所述的双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，所述步骤S3中分别在轨枕块与道床板连接面长边和底面设置不同程度的脱黏损伤具体包括：轨枕块与道床板连接面无脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边25％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边50％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边75％脱黏、轨枕块与道床板连接面侧面长边100％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面25％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面50％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面75％脱黏、轨枕块与道床板连接面底面100％脱黏。

4.如权利要求3所述的双块式无砟轨道道床板和轨枕块连接面损伤识别方法，其特征在于，所述步骤S4中采用小波包分解方法对步骤S3中加速度振动响应进行分解，得到不同损伤程度下的各频带能量，具体为：根据轨枕块的加速度时程曲线得到振动响应的时域图像，利用傅里叶变换，将振动响应信号从时域角度转换到频域角度；再基于dmey小波基对频谱信号进行小波包分解，并按照频率递增对各频带顺序进行重排序，得到小波重构后的不同频段的信号频谱；最后求取小波包分解的各频段的小波包系数，得到各频段的能量。