[发明专利]一种铁路行列式承台数字孪生内力仿真计算方法

说明书

本发明公开了一种铁路行列式承台数字孪生内力仿真计算方法，包括以下步骤：输入铁路行列式承台的外轮廓尺寸信息；建立行列式实体物理承台对应的数字孪生内力仿真计算模型架构；对构建的行列式数字孪生模型架构，赋予其模型尺寸；对构建的行列式数字孪生模型架构，赋予其单元特性；组成行列式承台数字孪生模型的整体刚度矩阵及载荷列阵。本发明针对铁路行列式承台建立数字孪生内力仿真模型问题，建立了铁路行列式承台的数字孪生模型。本发明能够针对交通运输领域铁路行列式承台的数字孪生内力仿真模型的内力计算进行准确模拟，解决铁路行列式承台数字孪生模型准确性、自主性方向的难题。

技术领域

本发明属于交通运输业桥梁工程技术领域，具体涉及一种铁路行列式承台数字孪生内力仿真计算方法。

背景技术

铁路行列式承台，比如8根1m桩基、12根1m桩基、15根1m桩基等类型，占据了铁路承台类型中的大多数。

通常情况下，该类型的铁路承台的承台厚度超过2m，其内部受力复杂，无法简单套用受弯构件进行内力计算。

该类型承台根据受力特点的不同，其内部可以分成复杂受力区、受拉区、受压区三大区域。在建立铁路桥梁数字孪生模型时，需要一套自主可控的铁路承台数字孪生仿真计算方法，用以支撑铁路桥梁数字孪生仿真系统的搭建，而在目前的数字孪生设计过程中，仅仅停留于行列式铁路承台bim模型展示，而无法基于自身软件进行仿真内力计算。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种铁路行列式承台数字孪生内力仿真计算方法。

本发明的技术方案是：一种铁路行列式承台数字孪生内力仿真计算方法，包括以下步骤：

A.输入铁路行列式承台的外轮廓尺寸信息；

B.建立行列式实体物理承台对应的数字孪生内力仿真计算模型架构；

C.对构建的行列式数字孪生模型架构，赋予其模型尺寸；

D.对构建的行列式数字孪生模型架构，赋予其单元特性；

E.组成行列式承台数字孪生模型的整体刚度矩阵及载荷列阵。

更进一步的，步骤A输入的外轮廓尺寸信息根据铁路行列式承台实体得到，外轮廓尺寸信息包括承台尺寸、加台尺寸，承台及加台的相对位置关系、连接的桩基尺寸、桩基位置坐标信息。

更进一步的，步骤B建立行列式实体物理承台对应的数字孪生内力仿真计算模型架构，具体过程如下：

首先，获取桩基位置、承台厚度、承台加台尺寸信息；

然后，建立出高精度模拟实体承台内力特点的数字孪生模型架构。

更进一步的，步骤C中赋予的模型尺寸包括行列式数字孪生模型架构内含的受拉杆及受压杆的截面面积、受压杆和受拉杆的高度及长度几何信息。

更进一步的，步骤D对构建的行列式数字孪生模型架构，赋予其单元特性，具体过程如下：

将行列式数字孪生模型内部架构包含的每一个受拉杆及受压杆赋予单元属性，单元属性包括弹性模量、刚度矩阵特性。

更进一步的，步骤E组成行列式承台数字孪生模型的整体刚度矩阵，具体过程如下：

步骤D中得到每一个单元对应的单元刚度矩阵，然后根据其在整体坐标系中对应的坐标位置及其整体坐标系中的具体行号及列号叠加到对应位置的整体刚度矩阵中，集成整体的刚度矩阵，最终形成了仿真计算所需要的行列式承台的刚度孪生信息。

更进一步的，步骤E组成行列式承台数字孪生模型的载荷列阵，具体过程如下：

对于载荷列阵，将每一个桩头力集成到对应桩基处的节点位置上，最终形成了内力仿真计算所需要的孪生信息。

更进一步的，所述刚度矩阵采用等截面空间梁单元刚度矩阵。