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基于ANSYS的锚杆有限元模型及智能预测方法研究

康凤宁  
【摘要】:随着锚杆支护技术的应用越来越广泛,锚杆锚固系统的质量检测问题随之而来,但由于其施工技术的高度隐蔽性,使得工程质量问题难以发现,事故处理过程会更加棘手,如若发生质量问题将会带来人身和财产的巨大损失。随着学者们不断对锚杆锚固系统质量检测方法的研究,利用无损检测技术对锚杆锚固系统质量进行检测成为了一个大的发展趋势。现如今信息技术的应用越来越普遍,锚杆锚固系统状态的智能预测对工程应用具有十分重要的意义。本文主要做了以下几个方面的研究:(1)利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了不同锚固状态的三维锚杆锚固系统模型,并对应力波在不同锚固状态系统中的传播和动力响应进行了分析计算,确定锚杆锚固系统的锚杆长度、锚固长度和缺陷位置,验证了所建模型的准确性。(2)对锚杆锚固系统进行质量无损检测实验及实验设备的介绍。本文中利用锚杆锚固系统质量无损检测仪对工程模型进行实验,对实验原理、实验仪器和实验步骤做了详细介绍,并对实验结果进行分析。(3)阐述了概率神经网络,通过经验值法和试凑的方法选择平滑参数建立网络,利用了小波包分解与重构和小波包能量谱的相关知识提取信号特征,作为概率神经网络的输入,对模拟模型和实验模型锚固状态进行预测,分析预测的准确率。(4)介绍改进的概率神经网络,本文利用差异演化算法对平滑参数进行优化,以快速准确的得到更佳的预测效果。利用改进的概率神经网络对实验模型和模拟模型的锚固状态进行预测,并将其预测效果与利用基本的概率神经网络的预测效果进行对比,验证了改进的概率神经网络的更优预测效果。预测结果表明对锚固状态、缺陷的位置同原本设计状态及缺陷位置符合程度较高,证明了智能预测方法的可靠性。


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