玻璃钢隧道防护门优化分析及安全性评估

摘要

通过玻璃钢(FRP)材质的疲劳试验数据，利用单侧容限法拟合出置信度为95%、存活率为97.5%的p-S-N曲线，得出玻璃钢防护门的疲劳极限。使用Box-Behnken(BBD)抽样方法完成了试验设计，建立了防护门的应力幅值和长度、宽度、厚度的二阶多项式，利用二代遗传算法(NSGA-Ⅱ)、粒子群算法(PSO)、二次规划法(NLPQL)3种算法进行多目标优化分析，对防护门的应力幅值和体积进行了优化，结果表明：使用NSGA-Ⅱ算法时体积和应力幅值优化效果最好，体积减小率为13.73%,应力幅值减小率为14.68%。根据优化结果进行仿真验证，仿真结果和优化结果一致，证明了优化结果的有效性。根据BS 7910:2019对优化后含缺陷的防护门进行结构安全性评估，计算结果表明：含裂纹缺陷的玻璃钢防护门满足结构安全性需求，a/c值越小，裂纹在后期扩展中越容易趋近BS 7910:2019中FAD图的临界线。

关键词

铁路隧道 / p-S-N曲线 / 优化分析 / 玻璃钢 / 单侧容限 / 安全性评估