(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 20221073786 6.5 (22)申请日 2022.06.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114818094 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 中国铁路 设计集团有限公司 地址 300308 天津市滨 海新区自贸试验区 (空港经济区)东七道109号 专利权人 天津大学　西南交通大 学　 中铁大桥勘测设计院集团有限公 司　 同济大学 (72)发明人 王雨权　苏伟　廖立坚　李林安　 勾红叶　霍学晋　管仲国　刘祥君　 李艳　白青波　吴迪　张兴华　(74)专利代理 机构 天津浆果知识产权代理事务 所(普通合伙) 12240 专利代理师 王龑 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 114638046 A,202 2.06.17 CN 112163260 A,2021.01.01 CN 111832199 A,2020.10.27 CN 10813 3111 A,2018.0 6.08 CN 107330190 A,2017.1 1.07 审查员 郁然 (54)发明名称 一种铁路桥墩数字孪生温度效应仿真计算 方法 (57)摘要 本发明公开了一种铁路桥墩数字孪生温度 效应仿真计算方法， 包括以下步骤： 输入桥墩物 理模型外轮廓尺寸； 划分单元并数字化所需几何 参数； 输入作用温度； 计算等截面桥墩的等效温 度荷载； 计算变截面桥墩的等效温度荷载； 计算 温度效应。 本发 明针对铁 路等截面及变截面桥墩 的温度效应计算建立数字孪生仿真模 型问题， 通 过考虑桥墩截面几何尺寸的自定义温度场输入 格式， 将温度场数字孪生模型数值化； 然后通过 引入初轴力、 初弯矩的概念， 基于单元力学平衡 关系， 计算出变截面桥墩对应的最终的温度效应 等效节点力。 本发明结合常规的等截面温度效应 等效节点力， 共同构建了桥墩实体模 型与数据驱 动孪生模型之间温度效应仿真计算的准确映射 关系。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114818094 B 2022.09.23 CN 114818094 B 1.一种铁路桥墩数字 孪生温度效应仿真计算方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： (A)获取桥墩物理模型外轮廓尺寸； (B)根据桥墩物理模型外轮廓尺寸， 划分单 元并数字化几何参数； (C)获取作用温度； (D)根据划分的单 元和获取的作用温度， 计算 等截面桥墩的等效温度荷载； (E)根据划分的单 元和获取的作用温度， 计算变截面 桥墩的等效温度荷载； (F)根据等截面 桥墩的等效温度荷载、 变截面 桥墩的等效温度荷载， 计算温度效应； 步骤(B)划分单 元并数字化所需几何参数， 具体过程如下： 首先， 沿桥墩高度方向划分单 元； 然后， 计算出 单元两端截面轮廓尺寸及单 元高度； 步骤(D)根据划分的单元和获取的作用温度， 计算等截面桥墩的等效温度荷载， 具体过 程如下： 对等截面桥墩， 将温度效应等效为沿着桥墩方向的纵向轴力N； 绕y轴和z轴的弯矩My、 Mz， 计算出等截面 桥墩的等效温度荷载； 步骤(E)根据划分的单元和获取的作用温度， 计算变截面桥墩的等效温度荷载， 具体过 程如下： 引入初轴力、 初弯 矩， 基于单 元力学平衡关系， 计算出最终的变截面 桥墩等效节点力； 步骤(F)根据等截面桥墩的等效温度荷载、 变截面桥墩的等效温度荷载， 计算温度效 应， 具体过程如下： 将等截面桥墩和变截面桥墩计算得到的等效温度荷载节点力， 分别作为外力作用于铁 路桥墩数字 孪生仿真模型 上， 计算得到对应的温度效应。 2.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生温度效应仿真计算方法， 其特征在于： 步骤(A)中获取 的桥墩物理模型外轮廓尺寸根据铁路桥墩实体物理模型得到， 外轮廓尺寸 包括铁路桥墩的墩高、 桥墩 墩底的轮廓尺寸、 墩顶的轮廓尺寸、 墩顶到墩底变化 规律。 3.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生温度效应仿真计算方法， 其特征在于： 步骤(C)获取作用温度过程中， 采用一套 预定义的作用温度输入规则， 对作用于每一个单元 的温度进行 数字化表征。 4.根据权利要求3所述的一种铁路桥墩数字孪生温度效应仿真计算方法， 其特征在于： 步骤(C)中获取作用于每一个单元的温度场， 以表征桥墩孪生模型中作用的温度场模型， 预 定义的作用温度输入规则结合温度场分布和桥墩单 元具体尺寸。 5.根据权利要求1所述的一种铁路桥墩数字孪生温度效应仿真计算方法， 其特征在于： 步骤(E)根据划分的单元和获取的作用温度， 计算变截面桥墩的等效温度荷载， 具体过程如 下： 首先， 计算初轴力和初弯 矩； 然后， 在一个变截面桥墩单元内， 初弯矩沿着单元长度 方向连续变化， 可等效为在单元 长度范围内作用有等效分布荷载； 再后， 由于温度荷载为内力荷载， 构件内部应满足自平衡， 从而可得到相应的集中剪 力； 最后， 叠加初始轴力、 初始弯矩、 均布力、 集中剪力的等效固端力后， 即可得到变截面空权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114818094 B 2间梁单元对应的最终温度等效荷载。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114818094 B 3