本發(fā)明屬于柔性防護構(gòu)筑物，具體涉及一種柔性防護構(gòu)筑物的設計方法、裝置、設備及產(chǎn)品。

背景技術：

1、由于氣肋式帳篷具有較強的防護性能，如拱形結(jié)構(gòu)可使構(gòu)筑物的動力學特性良好，柔性大變形可使構(gòu)筑物有效防風、防雨雪和防爆炸沖擊等，同時，該構(gòu)筑物還具備輕質(zhì)便于運輸、成本較低等優(yōu)點，因此，氣肋式帳篷逐漸成為野外惡劣環(huán)境條件下，臨時構(gòu)建防護場所的一種新型結(jié)構(gòu)形式。

2、然而，正是由于該構(gòu)筑物獨特的動力學特性，以及大變形抗沖擊的作用機理，致使柔性結(jié)構(gòu)的受力分析成為該構(gòu)筑物設計計算的難題；其中，常見的氣肋式帳篷的抗風、雪等防護性能的計算方法為：通過有限元分析方法，計算構(gòu)筑物在不同載荷下的穩(wěn)定性，然后，通過優(yōu)化設計，降低帳篷頂部結(jié)構(gòu)的變形量和應力，從而提高其耐用性和安全性；但是，實踐表明，應用現(xiàn)有的有限元分析計算方法設計的氣肋式帳篷，在野外環(huán)境下，通過實測風速、風向與帳篷的變形量、使用壽命等參數(shù)，與設計的吻合度僅為60％左右；因此，現(xiàn)有的仿真方法所得出的帳篷的防護性能數(shù)據(jù)準確性較低，無法為構(gòu)筑物安全防護驗證提供準確數(shù)據(jù)；由此，基于前述不足，如何提供一種準確性高的柔性防護構(gòu)筑物的設計方法，已成為了一個亟待解決的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種柔性防護構(gòu)筑物的設計方法、裝置、設備及產(chǎn)品，用以解決現(xiàn)有技術所存在的氣肋帳篷的仿真防護性能數(shù)據(jù)準確性較低的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

3、第一方面，提供了一種柔性防護構(gòu)筑物的設計方法，包括：

4、基于目標柔性防護構(gòu)筑物的應用場景，計算出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的載荷參數(shù)；

5、根據(jù)所述載荷參數(shù)，確定出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

6、利用所述目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立得到所述目標柔性防護構(gòu)筑物的有限元分析模型，并基于所述有限元分析模型，得出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的仿真防護性能數(shù)據(jù)；

7、基于所述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，獲取所述目標柔性防護構(gòu)筑物的實際防護性能數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實際防護性能數(shù)據(jù)和所述仿真防護性能數(shù)據(jù)，對所述目標柔性防護構(gòu)筑物的有限元分析模型進行優(yōu)化處理，得到優(yōu)化后的有限元分析模型；

8、利用所述優(yōu)化后的有限元分析模型，得出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的有效防護性能數(shù)據(jù)，以便根據(jù)所述有效防護性能數(shù)據(jù)，得出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的安全防護性能校驗結(jié)果。

9、基于上述公開的內(nèi)容，本發(fā)明先計算出目標柔性防護構(gòu)筑物在其應用場景下的載荷參數(shù)；然后，根據(jù)載荷參數(shù)，確定出其結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(如帳篷形狀、氣肋尺寸、防護擋板結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù))；接著，再基于該結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，來構(gòu)建出目標柔性防護構(gòu)筑物的有限元分析模型，以基于此，得出其仿真防護性能數(shù)據(jù)；而后，本發(fā)明以前述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為基礎，獲取其實際防護性能數(shù)據(jù)，并結(jié)合仿真防護性能數(shù)據(jù)，來反饋優(yōu)化有限元分析模型，得到優(yōu)化后的有限元分析模型；最后，即可根據(jù)該優(yōu)化后的有限元分析模型，來得出該目標柔性防護構(gòu)筑物的有效防護性能數(shù)據(jù)；由此，本發(fā)明通過仿真數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間的誤差，來反饋優(yōu)化有限元分析模型，如此，可提高構(gòu)建的分析模型的準確性；基于此，大幅了提高仿真的準確度，從而保證了得出的安全防護性能數(shù)據(jù)的可靠性，因此，非常適用于大規(guī)模應用與推廣。

10、在一個可能的設計中，基于目標柔性防護構(gòu)筑物的應用場景，計算出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的載荷參數(shù)，包括：

11、基于所述應用場景，獲取所述目標柔性防護構(gòu)筑物的抗風等級和抗雪等級；

12、根據(jù)所述抗風等級，確定出環(huán)境風速，以及根據(jù)所述抗雪等級，確定出覆蓋雪厚度；

13、依據(jù)所述應用場景，計算出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的爆炸沖擊波載荷和爆炸破片載荷；

14、利用所述環(huán)境風速、所述覆蓋雪厚度、所述爆炸沖擊波載荷以及所述爆炸破片載荷，生成所述目標柔性防護構(gòu)筑物的載荷參數(shù)。

15、在一個可能的設計中，依據(jù)所述應用場景，計算出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的爆炸沖擊波載荷，包括：

16、根據(jù)所述應用場景，獲取爆炸參數(shù)；

17、基于爆炸參數(shù)，計算出地面爆炸時，作用在目標柔性防護構(gòu)筑物上的入射沖擊波超壓峰值；

18、依據(jù)所述入射沖擊波超壓峰值，計算出超壓作用時間；

19、利用所述入射沖擊波超壓峰值，計算出地面爆炸時，作用在所述目標柔性防護構(gòu)筑物上的地面反射沖擊波超壓峰值；

20、根據(jù)所述地面反射沖擊波超壓峰值和所述超壓作用時間，計算出地面爆炸時，所述目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)載荷；

21、利用所述地面反射沖擊波超壓峰值和所述結(jié)構(gòu)載荷，得出所述爆炸沖擊波載荷。

22、在一個可能的設計中，所述爆炸參數(shù)包括：所述目標柔性防護構(gòu)筑物與爆炸中心點之間的距離以及爆炸tnt裝藥量；

23、其中，基于爆炸參數(shù)，計算出地面爆炸時，作用在目標柔性防護構(gòu)筑物上的入射沖擊波超壓峰值，包括：

24、按照如下公式(1)，計算出所述入射沖擊波超壓峰值；

25、

26、上述公式(1)中，pm表示所述入射沖擊波超壓峰值，w1表示所述爆炸tnt裝藥量，r表示所述目標柔性防護構(gòu)筑物與爆炸中心點之間的距離，u1,u2均表示常數(shù)；

27、相應的，利用所述入射沖擊波超壓峰值，計算出地面爆炸時，作用在所述目標柔性防護構(gòu)筑物上的地面反射沖擊波超壓峰值，則包括：

28、按照如下公式(2)，計算出所述地面反射沖擊波超壓峰值；

29、

30、上述公式(2)中，pmf表示所述地面反射沖擊波超壓峰值，且u3,u4,u5均表示常數(shù)。

31、在一個可能的設計中，所述爆炸參數(shù)包括：爆炸tnt裝藥量，其中，依據(jù)所述入射沖擊波超壓峰值，計算出超壓作用時間，包括：

32、按照如下公式(3)，計算出所述超壓作用時間；

33、

34、上述公式(3)中，t表示所述超壓作用時間，pm表示所述入射沖擊波超壓峰值，w1表示所述爆炸tnt裝藥量，且u6,u7均表示常數(shù)。

35、在一個可能的設計中，根據(jù)所述地面反射沖擊波超壓峰值和所述超壓作用時間，計算出地面爆炸時，所述目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)載荷，包括：

36、獲取所述目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的自振圓頻率以及允許延性比；

37、根據(jù)自振圓頻率、允許延性比和超壓作用時間，并按照如下公式(4)，計算出動力系數(shù)；

38、

39、上述公式(4)中，kd表示所述動力系數(shù)，ω表示所述自振圓頻率，[β]表示所述允許延性比，t表示所述超壓作用時間；

40、基于所述動力系數(shù)和所述地面反射沖擊波超壓峰值，計算出所述結(jié)構(gòu)載荷。

41、在一個可能的設計中，基于所述有限元分析模型，得出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的仿真防護性能數(shù)據(jù)，包括：

42、根據(jù)所述有限元分析模型，對目標柔性防護構(gòu)筑物進行結(jié)構(gòu)破壞因素影響分析處理，以在結(jié)構(gòu)破壞因素影響分析處理后，得出結(jié)構(gòu)破壞因素影響分析結(jié)果，其中，所述結(jié)構(gòu)破壞因素影響分析結(jié)果包括肋徑對目標柔性防護構(gòu)筑物受力性能的影響分析結(jié)果、氣壓對目標柔性防護構(gòu)筑物受力性能的影響分析結(jié)果以及氣肋間距對目標柔性防護構(gòu)筑物受力性能的影響分析結(jié)果；

43、利用所述有限元分析模型，對所述目標柔性防護構(gòu)筑物進行結(jié)構(gòu)荷載傳遞分析處理，以在結(jié)構(gòu)荷載傳遞分析處理后，得出結(jié)構(gòu)荷載傳遞分析結(jié)果，其中，所述結(jié)構(gòu)荷載傳遞分析結(jié)果包括沖擊波對目標柔性防護構(gòu)筑物的氣柱的荷載傳遞分析結(jié)果、沖擊波對目標柔性防護構(gòu)筑物的氣柱和地基的荷載傳遞分析結(jié)果、風荷載作用下的氣柱與地基的荷載傳遞分析結(jié)果以及爆炸破片荷載對目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)作用分析結(jié)果；

44、利用所述結(jié)構(gòu)破壞因素影響分析結(jié)果和所述結(jié)構(gòu)荷載傳遞分析結(jié)果，生成所述目標柔性防護構(gòu)筑物的仿真防護性能數(shù)據(jù)。

45、第二方面，提供了一種柔性防護構(gòu)筑物的設計裝置，包括：

46、載荷參數(shù)計算單元，用于基于目標柔性防護構(gòu)筑物的應用場景，計算出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的載荷參數(shù)；

47、帳篷結(jié)構(gòu)獲取單元，用于根據(jù)所述載荷參數(shù)，確定出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；

48、仿真單元，用于利用所述目標柔性防護構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，建立得到所述目標柔性防護構(gòu)筑物的有限元分析模型，并基于所述有限元分析模型，得出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的仿真防護性能數(shù)據(jù)；

49、反饋優(yōu)化單元，用于基于所述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，獲取所述目標柔性防護構(gòu)筑物的實際防護性能數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述實際防護性能數(shù)據(jù)和所述仿真防護性能數(shù)據(jù)，對所述目標柔性防護構(gòu)筑物的有限元分析模型進行優(yōu)化處理，得到優(yōu)化后的有限元分析模型；

50、仿真單元，還用于利用所述優(yōu)化后的有限元分析模型，得出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的有效防護性能數(shù)據(jù)，以便根據(jù)所述有效防護性能數(shù)據(jù)，得出所述目標柔性防護構(gòu)筑物的安全防護性能校驗結(jié)果。

51、第三方面，提供了另一種柔性防護構(gòu)筑物的設計裝置，以裝置為電子設備為例，包括依次通信相連的存儲器、處理器和收發(fā)器，其中，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述收發(fā)器用于收發(fā)消息，所述處理器用于讀取所述計算機程序，執(zhí)行如第一方面或第一方面中任意一種可能設計的所述柔性防護構(gòu)筑物的設計方法。

52、第四方面，提供了一種存儲介質(zhì)，存儲介質(zhì)上存儲有指令，當所述指令在計算機上運行時，執(zhí)行如第一方面或第一方面中任意一種可能設計的所述柔性防護構(gòu)筑物的設計方法。

53、第五方面，提供了一種包含指令的計算機程序產(chǎn)品，當指令在計算機上運行時，使計算機執(zhí)行如第一方面或第一方面中任意一種可能設計的所述柔性防護構(gòu)筑物的設計方法。

54、有益效果：

55、(1)本發(fā)明在進行氣肋帳篷的仿真處理時，通過其仿真數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)之間的誤差，來反饋優(yōu)化氣肋帳篷的有限元分析模型，如此，可提高構(gòu)建的分析模型的準確性；基于此，大幅了提高仿真的準確度，從而保證了得出的安全防護性能數(shù)據(jù)的可靠性，因此，非常適用于大規(guī)模應用與推廣。