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龙图腾网获悉中铁十九局集团有限公司;河南省许魏绕城高速公路有限公司;河南省财经政法大学申请的专利一种面向荷载试验的道路箱涵多尺度有限元模拟方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120542201B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511050485.X，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种面向荷载试验的道路箱涵多尺度有限元模拟方法是由侯攀峰;栗学超;杨德磊;王德耀;邵景松;徐舸;崔浩;陈阵;沙振;李青;张俊凯;冯翔;赵亮;支鹏;王旭;刘海阳;沈家俊;李举业;刘国景设计研发完成，并于2025-07-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向荷载试验的道路箱涵多尺度有限元模拟方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种面向荷载试验的道路箱涵多尺度有限元模拟方法，涉及结构工程与有限元分析技术领域，本发明通过建立箱涵的三维几何模型进行模拟荷载试验以确定关键受力区域，构建混凝土‑钢筋全尺度模型，以模拟不同荷载下混凝土与钢筋的相对位移变化，并建立材料强度退化经验公式，在关键区域构建局部精细模型，运用多项式耦合退化关系模型进行修正，再确定最大受力面，结合最大受力面的主应力值与修正材料强度定义安全指数，并通过蒙特卡罗模拟计算失效概率，以此动态调整安全指数，确保满足荷载试验要求。本发明通过建立混凝土‑钢筋模型与环境退化分析，实现道路箱涵安全指数的动态评估与优化。

本发明授权一种面向荷载试验的道路箱涵多尺度有限元模拟方法在权利要求书中公布了：1.一种面向荷载试验的道路箱涵多尺度有限元模拟方法，其特征在于，具体步骤包括： 步骤1：基于道路箱涵的箱体尺寸和材料特性，使用CAD计算机辅助设计软件建立箱涵的三维几何模型，对其进行网格单元划分，并进行模拟荷载试验以确定箱涵的关键区域； 步骤2：基于道路箱涵的设计规范和混凝土、钢筋的材料强度数据，构建混凝土-钢筋全尺度模型，并对全尺度模型进行网格单元划分，以模拟不同道路荷载下，箱涵中混凝土与钢筋间的相对位移变化，所述混凝土-钢筋全尺度模型采用复合材料的本构模型； 步骤3：确定环境因素，包括温度、湿度以及化学侵蚀，建立混凝土与钢筋在三种不同环境因素下的材料强度退化经验公式，并基于此在箱涵的关键区域处构建局部精细模型，所述局部精细模型采用多项式耦合退化关系模型； 步骤4：将经过局部精细模型修正后的箱涵材料强度引入全尺度模型中，并基于全尺度模型进行综合有限元分析，确定箱涵关键区域中最大受力面； 步骤5：设定模拟荷载试验安全阈值，基于最大受力面中的主应力值结合修正后箱涵的材料强度来定义箱涵的安全指数，并定义性能函数，结合蒙特卡罗模拟方法来计算最大受力面的失效概率，基于最大受力面的失效概率来动态调整安全指数直至满足荷载试验要求； 设定荷载试验安全阈值，基于最大受力面中的主应力值结合修正后箱涵的材料强度来定义箱涵的安全指数，引入最大受力面的失效概率来动态调整安全指数直至满足荷载试验要求,所依据的方法为： 安全指数表示结构在荷载作用下的安全性，基于箱涵的材料强度修正值与最大受力面上的主应力值的比值来定义安全指数，所依据的公式为： βxz＝k1*Δβc+k2*Δβs 其中，表示箱涵的安全指数，为最大受力面的主应力值，βxz是箱涵的材料强度修正值，k1、k2分别为混凝土材料强度的退化程度与钢筋材料强度的退化程度的影响系数，且k1k20； 基于蒙特卡罗模拟计算失效概率以动态调整安全指数，使其满足预设的荷载试验安全阈值条件，设定性能函数用于描述道路箱涵系统的安全状态，所依据的公式为： gX＝βxz-SX 其中，gX是用于描述道路箱涵系统的安全状态的性能函数，SX表示箱涵在受力状态下的最大应力，X表示模拟施加的道路荷载，当道路箱涵安全系统出现性能函数小于零时，判定系统失效； 从确定的随机变量分布中进行大量抽样，对于每一组随机变量样本计算其性能函数，统计性能函数小于零的次数，记为Nf，计算失效概率所依据的公式为： 其中，Pf表示道路箱涵最大受力面的失效概率，Nf为性能函数小于零的次数，N为总的模拟次数； 通过引入失效概率来动态调整安全指数，以满足预设的荷载试验安全阈值，所依据的公式为： 其中，是考虑失效概率后经过动态调整后的安全指数； 将与预设的安全指数阈值进行比较，若则不需要对安全指数进行调整；若则对安全指数进行动态调整直至满足预设的安全指数阈值条件。

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