高温下石材弹性模量的可靠度建模方法和预测方法与流程
本发明专利属于石材性能评定及预测技术领域。
背景技术：
石材在建筑工程领域广泛应用，其高温性能对建筑结构在火灾下的安全性十分重要。此外，在深部资源开采、煤炭地下气化、地热资源开发以及高放射性核废料储存等工程的地质环境中，岩石工程结构均有可能经历一定程度的高温。高温会导致石材力学性能发生劣化，进而降低结构的安全性。然而，对于高温下石材弹性模量的分布和演化规律尚缺乏较为有效的方法进行描述和预测。因此，发明了一种高温下石材弹性模量的可靠度建模方法和预测方法，为建筑结构和岩石工程中石材在高温作用下的损伤评估和预测提供技术支撑。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于提供一种高温下石材弹性模量的可靠度建模方法。为此，本发明采用以下技术方案：
高温下石材弹性模量的可靠度建模方法的建立过程包括以下步骤：
(1)获得若干个温度下石材弹性模量的测量值各一组；
(2)计算得到每一组石材的弹性模量测量值的fréchet分布参数：位置参数xt，形状参数at，尺度参数st，其中t表示温度；
(3)建立关系函数fx(t)＝xt，fa(t)＝at，fs(t)＝st；其中，所述函数fx(t)、fa(t)和fs(t)的形式可以是任意满足上述数据点的函数形式；关系函数fx(n)、fa(n)和fs(n)的可选形式如下：fx(t)＝0，
(4)根据上述步骤所得的关系函数，在温度t作用下石材弹性模量e所对应的可靠度r为：
本发明的另一个目的在于提供一种高温下石材弹性模量的预测方法。为此，本发明采用以下技术方案：
高温下石材弹性模量的预测方法包括以下步骤：
(1)获得若干个温度下石材弹性模量的测量值各一组；
(2)计算得到每一组石材的弹性模量测量值的fréchet分布参数：位置参数xt，形状参数at，尺度参数st，其中t表示温度；
(3)建立关系函数fx(t)＝xt，fa(t)＝at，fs(t)＝st；其中，所述函数fx(t)、fa(t)和fs(t)的形式可以是任意满足上述数据点的函数形式；关系函数fx(n)、fa(n)和fs(n)的可选形式如下：fx(t)＝0，
(4)根据上述步骤所得的关系函数，在温度t作用下可靠度r所对应的石材弹性模量e为：
式2可以由式1通过等式变形获得。
本发明创新采用fréchet分布函数描述石材弹性模量测量值的分布规律，发明了高温下石材弹性模量的可靠度建模方法和预测方法。本发明提供的技术方案可以简便、快速地实现所述的可靠度建模和性能预测，使用过程中关系函数之间相互独立，函数建立过程受所得分布参数的约束小，建模和预测方法使用的灵活性高、适用性强，为建筑结构和岩石工程中石材在高温作用下的损伤评估和预测提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明实施例的实际数据及模型结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供技术方案的具体实施方式作进一步说明，本实施实例是对本发明的说明，而不是对本发明作出任何限定。
实施例1：
根据参考文献“翟松韬，高温下岩石的宏细观特性试验研究，硕士学位论文，上海交通大学，2013”的图6(a)中的数据，石材在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃的作用下的弹性模量测量值以及计算得到的每一组石材弹性模量的测量值的fréchet分布参数如表1所示。
根据表1数据，建立关系函数：
fx(t)＝0，
fa(t)＝1.3774t0.1716，
fs(t)＝-0.012t+13.142。
表1高温下石材弹性模量的测量值(gpa)以及计算所得的fréchet分布参数
根据上述步骤所得的关系函数，在温度t作用下所得的石材弹性模量e所对应的可靠度r为：
进一步地，可得到，在温度t作用下可靠度r所对应的石材弹性模量e为：
所得模型结果与实测结果如图1所示，符合良好。
技术特征：
技术总结
本发明公开了高温下石材弹性模量的可靠度建模方法和预测方法。石材在建筑工程领域广泛应用，其高温性能对建筑结构在火灾下的安全性十分重要。此外，在深部资源开采、煤炭地下气化、地热资源开发以及高放射性核废料储存等工程的地质环境中，岩石工程结构均有可能经历一定程度的高温。高温会导致石材力学性能发生劣化，进而降低结构的安全性。本发明创新采用Fréchet分布函数(Fréchet distribution)描述石材弹性模量的测量值的分布规律，发明了高温下石材弹性模量的可靠度建模方法和预测方法，为建筑结构和岩石工程中石材在高温作用下的损伤评估和预测提供技术支撑。
技术研发人员：江帆;余靖;黄博滔;岑伟;张正雨
受保护的技术使用者：浙江大学建筑设计研究院有限公司;江帆
技术研发日：2019.03.08
技术公布日：2019.07.19
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