锚杆—围岩结构系统无损探伤理论和智能诊断方法

目录
第1章 绪论 1
1.1 背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要研究内容 5
第2章 锚杆-围岩结构低应变纵向动力响应的求解及分析 7
2.1 完整锚杆结构系统的基本假设及定解问题 7
2.2 完整锚杆杆顶受稳态正弦激振时的解析解 8
2.2.1 函数代换法 9
2.2.2 广义函数法 11
2.3 完整锚杆顶端受瞬态激振时的解析解 13
2.4 完整锚杆-围岩结构系统动力响应的半解析解 15
2.4.1 指数形式解 16
2.4.2 三角函数解 17
2.5 完整锚杆-围岩结构系统瞬态动力响应的基本特性 18
2.5.1 多频谐振特性 18
2.5.2 空间特性 19
2.5.3 完整锚杆-围岩结构系统动力特性 19
2.6 损伤锚杆纵向动力响应的数学力学模型及定解问题 22
2.7 损伤锚杆杆顶瞬态动力响应的求解方法 24
2.7.1 传递矩阵法 24
2.7.2 阻抗函数传递法 26
2.8 损伤锚杆杆顶瞬态动力响应的算例 27
第3章 锚杆-围岩结构系统低应变动力响应数值模拟 29
3.1 锚杆-围岩系统瞬态动力响应的有限元分析方法 29
3.1.1 二阶系统瞬态分析 29
3.1.2 求解方法 30
3.1.3 初始条件 30
3.1.4 时间步长 30
3.1.5 瞬态荷载的施加 30
3.1.6 阻尼 31
3.2 锚杆系统低应变动力响应的一维有限元模拟 31
3.2.1 分析步骤 31
3.2.2 与理论计算的对比分析 34
3.3 锚杆系统低应变动力响应的三维轴对称有限元模拟 36
3.3.1 输入参数的取值 36
3.3.2 锚杆-围岩结构系统模型的建立 38
3.3.3 模型的求解 39
3.4 完整锚杆系统有限元分析结果 40
3.5 损伤锚杆系统有限元分析结果 42
第4章 锚杆-围岩结构系统低应变动力参数的识别研究 45
4.1 锚杆系统参数的研究背景 45
4.2 系统参数辨识问题的研究方法 46
4.3 锚杆结构系统低应变动力响应模拟实验 48
4.3.1 锚杆模型的制作 48
4.3.2 测试系统及测试设备 49
4.3.3 测试中应注意的问题 51
4.3.4 模型实验测试结果 51
4.4 遗传算法的基本原理 54
4.5 锚杆-围岩结构系统动力参数反演的遗传算法设计 54
4.6 基于理论曲线的参数反演结果 56
4.6.1 完整锚杆反演结果 56
4.6.2 损伤锚杆反演结果 57
4.7 基于实验结果的参数反演 59
4.8 基于有限元数值分析结果的参数反演 61
第5章 锚杆-围岩结构系统动力响应信号处理技术 62
5.1 锚杆系统动测信号的频谱分析 62
5.2 锚杆系统动测信号的功率谱分析 64
5.3 用FFT处理锚杆系统动测信号的缺点 66
5.4 锚杆系统动测信号的一般时频分析 67
5.5 锚杆系统动测信号的小波分析 71
第6章 锚杆-围岩结构系统无损探伤及质量诊断研究 80
6.1 工程结构系统无损探伤理论概述 80
6.2 锚杆系统损伤位置的诊断 81
6.2.1 利用小波变换检测锚杆损伤位置的原理 82
6.2.2 锚杆损伤位置识别步骤及识别举例 82
6.3 基于小波神经网络的锚杆-围岩结构系统的识别 86
6.3.1 基于小波包分析的锚杆-围岩结构系统特征向量的提取 86
6.3.2 径向基神经网络和广义回归神经网络 87
6.3.3 锚杆-围岩结构系统的小波神经网络识别模型 90
6.4 锚杆-围岩结构系统锚固质量的定量分析方法 98
6.4.1 锚杆-围岩结构系统锚固质量的定量描述 99
6.4.2 完整锚杆结构系统杆侧刚度系数的确定 100
6.4.3 锚杆-围岩结构系统锚固质量的定量分析步骤 102
6.5 锚杆系统无损探伤智能诊断系统的建立 102
6.6 锚杆系统无损探伤的智能诊断系统的工程应用 103
参考文献 106