本發(fā)明屬于繞筋機，具體而言，涉及一種繞筋機參數(shù)確定方法、介質(zhì)及系統(tǒng)。

背景技術：

1、鋼筋混凝土結構是現(xiàn)代建筑中廣泛使用的一種重要結構形式,其在承載力、抗震性、耐久性等方面具有優(yōu)秀的性能,在住宅、公路、橋梁等領域得到了大量應用。鋼筋混凝土結構的制造過程中,繞筋是一個關鍵工序,直接影響著整個結構的質(zhì)量和使用壽命。繞筋工藝的優(yōu)劣,不僅決定了鋼筋的受力性能,還影響混凝土與鋼筋之間的粘結強度,從而影響整個結構的整體性能。因此,如何確定繞筋機的最佳工藝參數(shù),一直是建筑施工領域亟需解決的一個重要問題。

2、目前,繞筋機的工藝參數(shù)確定主要依賴于經(jīng)驗積累和反復試驗,難以得到最優(yōu)的工藝參數(shù)組合。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種繞筋機參數(shù)確定方法、介質(zhì)及系統(tǒng)，能夠解決當前繞筋機的工藝參數(shù)確定主要依賴于經(jīng)驗積累和反復試驗,難以得到最優(yōu)的工藝參數(shù)組合的技術問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、本發(fā)明的第一方面提供一種繞筋機參數(shù)確定方法，其中，包括以下步驟：

4、s10、進行多組繞筋試驗，采集不同工藝參數(shù)和不同鋼筋材料參數(shù)下的繞筋參數(shù)和繞筋質(zhì)量，所述繞筋參數(shù)至少包括繞筋速度、繞筋張力、繞筋角度、繞筋間距、繞筋圈數(shù)、繞筋壓力，所述繞筋質(zhì)量至少包括繞筋均勻性、繞筋強度、繞筋表面光潔度、繞筋緊密度、繞筋位置精度；所述鋼筋材料參數(shù)至少包括鋼筋直徑、鋼筋強度等級、鋼筋表面狀態(tài)、鋼筋彈性模量、鋼筋屈服強度、鋼筋延伸率；

5、s20、建立繞筋工藝質(zhì)量方程組，包括繞筋均勻性方程、繞筋強度方程、繞筋表面光潔度方程和繞筋緊密度方程；

6、s30、對所述工藝質(zhì)量方程組進行求解，得到多個解析解，分別是繞筋速度解析解、繞筋張力解析解、繞筋角度解析解、繞筋間距解析解、繞筋圈數(shù)解析解和繞筋壓力解析解；

7、s40、以多個解析解的加權和作為目標函數(shù)，以繞筋機工藝的邊界條件、材料性能限制作為約束條件，建立多目標優(yōu)化模型；

8、s50、對所述多目標優(yōu)化模型進行求解，得到多組優(yōu)化后的工藝參數(shù)；

9、s60、利用優(yōu)化后的工藝參數(shù)進行實際繞筋試驗，并對繞筋結果進行質(zhì)量評估，記錄每組參數(shù)對應繞筋質(zhì)量指標的評估結果；

10、s70、根據(jù)所述繞筋質(zhì)量指標的評估結果，選擇表現(xiàn)最佳的工藝參數(shù)作為最優(yōu)的繞筋機參數(shù)并輸出。

11、其中,所述步驟s10,具體包括:采集多組繞筋試驗數(shù)據(jù),記錄不同工藝參數(shù)和鋼筋材料參數(shù)條件下的繞筋參數(shù)和繞筋質(zhì)量指標。所述繞筋參數(shù)至少包括繞筋速度、繞筋張力、繞筋角度、繞筋間距、繞筋圈數(shù)和繞筋壓力等；所述繞筋質(zhì)量指標至少包括繞筋均勻性、繞筋強度、繞筋表面光潔度、繞筋緊密度和繞筋位置精度等。所述鋼筋材料參數(shù)至少包括鋼筋直徑、鋼筋強度等級、鋼筋表面狀態(tài)、鋼筋彈性模量、鋼筋屈服強度和鋼筋延伸率等。

12、其中,所述步驟s20,具體包括:根據(jù)步驟s10采集的數(shù)據(jù),建立繞筋工藝質(zhì)量方程組,包括繞筋均勻性方程、繞筋強度方程、繞筋表面光潔度方程和繞筋緊密度方程等,反映繞筋工藝參數(shù)與繞筋質(zhì)量指標之間的關系。所述方程組可以采用多元線性回歸、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等數(shù)據(jù)驅(qū)動的建模方法擬合,其擬合精度應當滿足一定要求,如r2大于0.9。

13、其中,所述步驟s30,具體包括:求解步驟s20建立的繞筋工藝質(zhì)量方程組,得到繞筋速度解析解、繞筋張力解析解、繞筋角度解析解、繞筋間距解析解、繞筋圈數(shù)解析解和繞筋壓力解析解等。所述求解過程應當滿足繞筋機的實際工藝邊界條件和材料性能限制,結果準確穩(wěn)定。

14、其中,所述步驟s40,具體包括:建立多目標優(yōu)化模型,以步驟s30求解的繞筋工藝參數(shù)解析解加權和作為目標函數(shù),并將繞筋機的工藝邊界條件和鋼筋材料性能限制作為約束條件。所述優(yōu)化模型可以采用遺傳算法、粒子群優(yōu)化等元啟發(fā)式優(yōu)化算法求解。

15、其中,所述步驟s50,具體包括:求解步驟s40建立的多目標優(yōu)化模型,得到多組優(yōu)化后的繞筋工藝參數(shù)。所述優(yōu)化算法的選擇應當根據(jù)問題特點而定,如加權和法、nsga-ii等,并確保優(yōu)化結果收斂穩(wěn)定,帕累托前沿解集較為平衡。

16、其中,所述步驟s60,具體包括:利用步驟s50得到的優(yōu)化參數(shù)進行實際繞筋試驗,測量并記錄繞筋均勻性、繞筋強度、繞筋表面光潔度、繞筋緊密度和繞筋位置精度等繞筋質(zhì)量指標。所述試驗條件應當與步驟s10相同,以確保結果可比性。

17、其中,所述步驟s70,具體包括:根據(jù)步驟s60的試驗結果,選擇綜合表現(xiàn)最優(yōu)的繞筋工藝參數(shù)作為最終的最優(yōu)參數(shù)。在選擇時,可以根據(jù)實際需求對各項繞筋質(zhì)量指標設定相應的閾值要求,在滿足閾值的前提下,選擇綜合性能最佳的參數(shù)組合。

18、可選的，所選參數(shù)組合應當能夠在實際生產(chǎn)中穩(wěn)定滿足繞筋質(zhì)量要求,同時兼顧工藝的可操作性和經(jīng)濟性。

19、其中，所述繞筋均勻性方程，具體是：

20、u＝fu(v,t,θ,d)；

21、采用多項式回歸的方式，具體表示為：

22、u＝a0+a1v+a2t+a3θ+a4d+a5v2+a6t2+a7θ2+a8d2+a9vt+a10vθ+a11vd+a12tθ+a13td+a14θd；

23、式中，a0,a1,…,a14為待定系數(shù)，v為繞筋速度，t為繞筋張力，θ為繞筋角度，d為繞筋間距。

24、其中，所述繞筋強度方程，具體是：

25、s＝fs(v,t,θ,d,n,p,d,f,s,e,σy,ε)；

26、式中，s為繞筋強度，v為繞筋速度，n為繞筋圈數(shù)，p為繞筋壓力，d為鋼筋直徑，f為鋼筋強度等級，s為鋼筋表面狀態(tài)，e為鋼筋彈性模量，σy為鋼筋屈服強度，ε為鋼筋延伸率；上式采用多項式回歸的方式，考慮到變量較多，首先采用主成分分析方法降維，然后建立下面的回歸方程：

27、

28、式中，pc1,pc2,…,pcm為主成分，m為選取的主成分個數(shù)，b0,b1,…為待定系數(shù)。

29、其中，所述繞筋表面光潔度方程，具體是：

30、r＝fr(v,t,p,s)；

31、考慮到表面光潔度與受繞筋速度v、繞筋張力t、繞筋壓力p、鋼筋表面狀態(tài)s存在非線性關系，因此采用光滑函數(shù)進行擬合，具體如下：

32、r＝c0+f1(v)+f2(t)+f3(p)+f4(s)；

33、式中，f1(v),f2(t),f3(p),f4(s)是光滑函數(shù)，分別描述繞筋速度、繞筋張力、繞筋壓力和鋼筋表面狀態(tài)對表面光潔度的非線性影響，采用樣條函數(shù)擬合。

34、其中，所述繞筋緊密度方程，具體是：

35、c＝fc(t,p,d,e)；

36、考慮到緊密度與張力、壓力存在指數(shù)關系，采用非線性回歸模型，具體如下：

37、

38、式中，d0,d1,…,d6為待定系數(shù)。

39、其中，所述繞筋速度解析解，具體是：

40、

41、式中，v*為最優(yōu)繞筋速度，v0為初始繞筋速度，t0為初始繞筋張力；

42、所述繞筋張力解析解，具體是：

43、

44、式中，t*為最優(yōu)繞筋張力；

45、所述繞筋角度解析解，具體是：

46、

47、式中，θ*為最優(yōu)繞筋角度，θ0為初始繞筋角度，n0為初始繞筋圈數(shù)；

48、所述繞筋間距解析解，具體是：

49、

50、式中，d*為最優(yōu)繞筋間距，d0為初始繞筋間距；

51、所述繞筋圈數(shù)解析解，具體是：

52、

53、式中，n*為最優(yōu)繞筋圈數(shù)，n0為初始繞筋圈數(shù)；

54、所述繞筋壓力解析解，具體是：

55、

56、式中，p*為最優(yōu)繞筋壓力，p0為初始繞筋壓力。

57、其中，所述多目標優(yōu)化模型的目標函數(shù)，具體是：

58、f＝w1fu(v,t,θ,d)+w2fs(v,t,θ,d,n,p,d,f,s,e,σy,ε)+w3fr(v,t,p,s)+w4fc(t,p,d,e)；

59、式中，w1,w2,w3,w4為權重系數(shù)，滿足且wi≥0；權重系數(shù)的確定采用層次分析法或模糊綜合評價法。

60、進一步的，求解所述多目標優(yōu)化模型采用的方法為遺傳算法。

61、本發(fā)明的第二方面提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其中，所述計算機可讀存儲介質(zhì)中存儲有程序指令，所述程序指令運行時，用于執(zhí)行上述的一種繞筋機參數(shù)確定方法。

62、本發(fā)明的第三方面提供一種繞筋機參數(shù)確定系統(tǒng)，其中，包含上述的計算機可讀存儲介質(zhì)。

63、與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明提供的一種繞筋機參數(shù)確定方法、介質(zhì)及系統(tǒng)的有益效果是：

64、1.建立了系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化模型。該方法通過建立反映繞筋工藝參數(shù)與繞筋質(zhì)量指標之間關系的數(shù)學模型,并采用多目標優(yōu)化技術,能夠得到滿足多項質(zhì)量要求的最優(yōu)繞筋機參數(shù)組合。這種系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化方法,大大提高了繞筋工藝的科學性和可控性，且利用

65、2.兼顧了多項繞筋質(zhì)量指標。該方法在優(yōu)化過程中,同時考慮了繞筋均勻性、繞筋強度、繞筋表面光潔度、繞筋緊密度等多個關鍵質(zhì)量指標,能夠權衡各項指標間的相互影響,尋求各項指標的最佳平衡點。這種多目標優(yōu)化方法,確保了繞筋質(zhì)量的全面提升。

66、綜上所述，本發(fā)明的方案解決了當前繞筋機的工藝參數(shù)確定主要依賴于經(jīng)驗積累和反復試驗,難以得到最優(yōu)的工藝參數(shù)組合的技術問題。