一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng) 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于本構(gòu)模型構(gòu)建技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)。 背景技術(shù) [0002] 扣件系統(tǒng)是高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)中不可或缺的組成部件，能夠彈性地吸收鋼軌作用力并傳遞至軌枕，盡可能地抑制列車所產(chǎn)生的振動與沖擊，維持軌道結(jié)構(gòu)精度，對行車安全、旅客舒適度、軌道結(jié)構(gòu)振動、輪軌滾動噪聲等有顯著的影響。鋼軌扣件系統(tǒng)的動力支承性能主要取決于橡膠材料彈性墊板。為了能夠科學(xué)地評價鋼軌扣件系統(tǒng)的動力支承性能，首先需要準(zhǔn)確建立鋼軌扣件彈性墊板真實動力服役性能的本構(gòu)模型。 [0003] 橡膠材料的動力行為往往隨環(huán)境溫度、荷載頻率非線性變化，同時表現(xiàn)出黏性液體特征和彈性固體的力學(xué)特征，即黏彈性力學(xué)特征。另外，扣件彈性墊板在彈性變形下還會呈現(xiàn)出非線性的應(yīng)力?應(yīng)變關(guān)系，即超彈性力學(xué)特征；由于炭黑添加劑引發(fā)的塑性形變，所以墊板還具有塑性力學(xué)特征。 [0004] 總的來說，高速鐵路扣件彈性墊板的力學(xué)響應(yīng)行為非常復(fù)雜，應(yīng)力不僅與溫度、加載速率、應(yīng)變存在非線性關(guān)系，還與變形過程相關(guān)。得到精確的彈性墊板本構(gòu)模型是研究墊板力學(xué)特性以及整個軌道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的關(guān)鍵之一，目前在扣件彈性墊板以及軌道結(jié)構(gòu)的分析計算中大多采用線性黏彈性本構(gòu)模型或超彈性本構(gòu)模型，這兩種本構(gòu)模型顯然不能夠全面、準(zhǔn)確描述扣件彈性墊板的超彈性、黏彈性及塑性性質(zhì)，使用這兩種本構(gòu)模型計算的力學(xué)響應(yīng)也會存在精度問題，因此扣件彈性墊板的非線性黏彈塑性本構(gòu)模型的研究非常重要。 發(fā)明內(nèi)容 [0005] 本發(fā)明提供一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)，用于解決不能夠全面、準(zhǔn)確描述扣件彈性墊板的超彈性、黏彈性及塑性性質(zhì)，使用現(xiàn)有本構(gòu)模型計算的力學(xué)響應(yīng)會存在精度低的技術(shù)問題。 [0006] 第一方面，本發(fā)明提供一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法，包括： [0007] 構(gòu)建考慮溫度變量的扣件彈性墊板的超彈性本構(gòu)模型，并確定扣件彈性墊板的黏彈性本構(gòu)模型以及塑性本構(gòu)模型； [0008] 擬合所述超彈性本構(gòu)模型的第一參數(shù)、所述黏彈性本構(gòu)模型的第二參數(shù)以及所述塑性本構(gòu)模型的第三參數(shù)，分別得到目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及目標(biāo)塑性本構(gòu)模型； [0009] 將所述目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、所述目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及所述目標(biāo)塑性本構(gòu)模型的物理量統(tǒng)一，并將統(tǒng)一后的目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及目標(biāo)塑性本構(gòu)模型進(jìn)行疊加，得到扣件彈性墊板最終的目標(biāo)本構(gòu)模型。 [0010] 第二方面，本發(fā)明提供一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建系統(tǒng)，包括： [0011] 構(gòu)建模塊，配置為構(gòu)建考慮溫度變量的扣件彈性墊板的超彈性本構(gòu)模型，并確定扣件彈性墊板的黏彈性本構(gòu)模型以及塑性本構(gòu)模型； [0012] 擬合模塊，配置為擬合所述超彈性本構(gòu)模型的第一參數(shù)、所述黏彈性本構(gòu)模型的第二參數(shù)以及所述塑性本構(gòu)模型的第三參數(shù)，分別得到目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及目標(biāo)塑性本構(gòu)模型； [0013] 疊加模塊，配置為將所述目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、所述目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及所述目標(biāo)塑性本構(gòu)模型的物理量統(tǒng)一，并將統(tǒng)一后的目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及目標(biāo)塑性本構(gòu)模型進(jìn)行疊加，得到扣件彈性墊板最終的目標(biāo)本構(gòu)模型。 [0014] 第三方面，提供一種電子設(shè)備，其包括：至少一個處理器，以及與所述至少一個處理器通信連接的存儲器，其中，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行本發(fā)明任一實施例的軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法的步驟。 [0015] 第四方面，本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述程序指令被處理器執(zhí)行時，使所述處理器執(zhí)行本發(fā)明任一實施例的軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法的步驟。 [0016] 本申請的軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法及系統(tǒng)，考慮了橡膠的超彈性、黏彈性和塑性，在對墊板進(jìn)行仿真計算時能夠更全面地反映墊板的各種力學(xué)性能，有效提高了墊板數(shù)值仿真的準(zhǔn)確度，另外，也可根據(jù)不同的扣件彈性墊板種類自主改變墊板的超彈性、黏彈性與塑性模型，從而達(dá)到根據(jù)實際情況的不同也能夠有效表征彈性墊板的目的，在對墊板進(jìn)行仿真計算時能夠更全面地反映墊板的各種力學(xué)性能，有效提高了墊板數(shù)值仿真的準(zhǔn)確度。 附圖說明 [0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。 [0018] 圖1為本發(fā)明一實施例提供的一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法的流程圖；

1.一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法，其特征在于，包括： 構(gòu)建考慮溫度變量的扣件彈性墊板的超彈性本構(gòu)模型，并確定扣件彈性墊板的黏彈性本構(gòu)模型以及塑性本構(gòu)模型，其中，所述超彈性本構(gòu)模型的應(yīng)變能函數(shù)表達(dá)式為： ， ， 式中， 為應(yīng)變能， 與 為材料常數(shù)， 與 為主應(yīng)變不變量， 為溫度 變化引起的應(yīng)變能改變量， 為曲面積分，曲面積分對象為墊板溫度，積分上限為試驗中墊板所達(dá)到的最高溫度 ，積分下限為試驗中墊板所達(dá)到的最低溫度 ， 為以 為底的自然對數(shù)， 為圍道積分，圍道積分對象為墊板溫度，積分上限為試驗中墊板所達(dá)到的最高溫度 ，積分下限為試驗中墊板所達(dá)到的最低溫度 ， 為橡膠材料的比熱容常數(shù)，為墊板實際溫度， 為標(biāo)準(zhǔn)參考溫度，為橡膠的體積熱膨脹系數(shù)，為材料的第二拉梅常數(shù)； 擬合所述超彈性本構(gòu)模型的第一參數(shù)、所述黏彈性本構(gòu)模型的第二參數(shù)以及所述塑性本構(gòu)模型的第三參數(shù)，分別得到目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及目標(biāo)塑性本構(gòu)模型； 將所述目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、所述目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及所述目標(biāo)塑性本構(gòu)模型的物理量統(tǒng)一，并將統(tǒng)一后的目標(biāo)超彈性本構(gòu)模型、目標(biāo)黏彈性本構(gòu)模型以及目標(biāo)塑性本構(gòu)模型進(jìn)行疊加，得到扣件彈性墊板最終的目標(biāo)本構(gòu)模型。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述黏彈性本構(gòu)模型的時域本構(gòu)方程為： ， 式中， ， ， 、 均為黏彈性本構(gòu)模型的黏性參數(shù)， 為隨時 間變化的應(yīng)力， 為溫度系數(shù)，、、分別為分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)階數(shù)， 、 均為黏彈性本構(gòu)模型的彈性參數(shù)， 為隨時間變化的應(yīng)變； 對黏彈性本構(gòu)模型的時域本構(gòu)方程進(jìn)行傅里葉變換，得到： ， 式中， 為隨頻率變化的應(yīng)變，為虛數(shù)單位， 為隨頻率變化的應(yīng)力，為頻率； 整理變換得到黏彈性本構(gòu)模型的復(fù)模量，表達(dá)式為： ， 式中， 為隨頻率變化的復(fù)模量； 將 代入黏彈性本構(gòu)模型的復(fù)模量中，分離實部與虛部計算 得到黏彈性本構(gòu)模型的儲能模型 、耗能模型 ，并且得到損耗因子 ，表達(dá)式為： ， ， ， 式中， 為隨頻率變化的儲能模量， 為隨頻率變化的耗能模量。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種軌道扣件彈性墊板本構(gòu)模型構(gòu)建方法，其特征在于，所述塑性本構(gòu)模型的表達(dá)式為： ， 式中， 為塑性摩擦力， 為每次位移方向發(fā)生變化時參考點的摩擦力，為墊板變形位移量， 為每次位移方向發(fā)生變化時參考點的位移， 為最大摩擦力， 為對應(yīng)的位移， ，在區(qū)間（?1,1）內(nèi)變動。