本文關鍵詞：基于EMI與ANN技術的構造地震模擬實驗研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著壓電智能材料的不斷發(fā)展,對壓電阻抗技術的理論及應用研究也越來越多。近年來,壓電阻抗技術在各個領域的研究不斷開展,但是,將壓電阻抗技術應用于地震預測方面還鮮有報道,且壓電阻抗技術在損傷檢測方面的應用仍處于初級階段,僅僅將損傷當成一種狀態(tài)而非一個動態(tài)的過程來研究。本文從構造地震原理與壓電阻抗技術基礎理論著手,從理論上分析了將壓電阻抗技術應用于構造地震預測的可行性,通過對構造運動中巖石受壓受損狀態(tài)進行實時監(jiān)測來了解巖石的健康狀態(tài),從而達到地震預測的目的。隨后在ANSYS中進行了巖石受力條件下的的壓電仿真分析,設計制造了符合實驗要求的壓電阻抗傳感器,進行構造地震模擬實驗研究,并結合神經(jīng)網(wǎng)絡技術對巖石受載動態(tài)過程中健康狀態(tài)進行定量分析,研究內容如下：1)概述了構造地震原理及現(xiàn)有的地震預測方法,介紹了壓電材料的正逆壓效應,結合壓電耦合模型推導出壓電耦合電阻抗與系統(tǒng)機械阻抗關系式,闡述了壓電阻抗法用于構造地震預測的基本原理。2)介紹ANSYS中壓電仿真流程,對壓電陶瓷片進行靜力分析及壓電分析,進而模擬實驗環(huán)境對粘有壓電陶瓷片的巖石塊受壓條件下進行壓電諧響應分析,研究巖石受壓狀態(tài)下其電阻抗的變化,并總結規(guī)律,并分別采用阻抗均方根偏差法與阻抗協(xié)方差法進行數(shù)據(jù)處理。3)設計出能夠應用于構造地震模擬實驗研究的壓電阻抗傳感器,確定模擬構造地震實驗方案,制作用于實驗的巖石混凝土試塊,利用壓電阻抗分析儀及TYB-2000型壓力試驗機搭建實驗平臺,分別對不同強度的試塊、不同材料的基座、不同的貼片方式逐一展開探討,進行數(shù)據(jù)采集,分析實驗結果。4)介紹了人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術基本理論及設計方法,分析了神經(jīng)網(wǎng)絡在巖石受載狀態(tài)識別中的應用原理,作出實驗學習分析流程圖,并針對本文有限元分析和實驗設計出能夠識別巖石混凝土試塊動態(tài)受壓過程中受壓受損狀態(tài)的神經(jīng)網(wǎng)絡程序并檢測其識別效果。
【關鍵詞】：壓電阻抗 構造地震 有限元 實驗研究 神經(jīng)網(wǎng)絡
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P315.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-24
• 1.1 課題來源和背景14
• 1.1.1 課題來源14
• 1.1.2 課題背景14
• 1.2 構造地震原理及研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 構造地震原理14-15
• 1.2.2 地震預測研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 EMI與ANN技術的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3.1 EMI技術國內外現(xiàn)狀17-20
• 1.3.2 ANN技術的應用現(xiàn)狀20-21
• 1.4 存在的問題21-22
• 1.5 本文研究內容及結構安排22-24
• 1.5.1 本文主要研究內容22
• 1.5.2 論文的結構安排22-24
• 2 壓電阻抗法基本原理24-36
• 2.1 壓電材料基礎理論24-28
• 2.1.1 壓電材料簡介24
• 2.1.2 壓電效應及壓電方程24-28
• 2.2 壓電阻抗法損傷檢測理論28-33
• 2.2.1 SMD系統(tǒng)的機械阻抗28-29
• 2.2.2 SMD系統(tǒng)的耦合電阻抗分析29-33
• 2.2.3 壓電阻抗法檢測巖石動態(tài)損傷原理33
• 2.3 本章小結33-36
• 3 基于EMI技術的構造地震模擬數(shù)值研究36-52
• 3.1 有限元壓電分析基本原理36-38
• 3.1.1 有限元分析法的基本思想36
• 3.1.2 ANSYS壓電分析36-38
• 3.2 PZT的有限元分析38-47
• 3.2.1 PZT材料參數(shù)在ANSYS中的定義38-41
• 3.2.2 PZT類型的選擇41-42
• 3.2.3 PZT的靜態(tài)分析42-44
• 3.2.4 PZT的壓電分析44-47
• 3.3 混凝土試塊的有限元分析47-50
• 3.3.1 定義材料參數(shù)及建模47-48
• 3.3.2 仿真結果分析48-50
• 3.4 本章總結50-52
• 4 基于EMI技術的構造地震模擬實驗研究52-64
• 4.1 實驗原理與實驗方案的確定52-53
• 4.1.1 實驗原理52
• 4.1.2 實驗方案52-53
• 4.2 實驗平臺的介紹53-57
• 4.2.1 壓電阻抗傳感器的設計制作53-54
• 4.2.2 實驗設備54-57
• 4.3 實驗步驟57-59
• 4.4 實驗結果與分析59-62
• 4.4.1 混凝土試塊在破碎前后傳感器阻抗的變化60-61
• 4.4.2 基座材料對傳感器阻抗的影響61
• 4.4.3 壓電陶瓷片粘貼方向對傳感器阻抗的影響61-62
• 4.4.4 混凝土強度對傳感器阻抗的影響62
• 4.5 本章小結62-64
• 5 神經(jīng)網(wǎng)絡在壓電阻抗結構載荷檢測應用基礎64-74
• 5.1 結構的損傷判斷方法64-66
• 5.1.1 圖形觀察法和健康指數(shù)歸納法64-65
• 5.1.2 神經(jīng)網(wǎng)絡處理法及其原理65-66
• 5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡66-68
• 5.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型66-67
• 5.2.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡的設計流程67-68
• 5.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)設計68-70
• 5.3.1 樣本數(shù)據(jù)的輸入輸出處理68-69
• 5.3.2 網(wǎng)絡構建69-70
• 5.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡應用于巖石受壓狀態(tài)的研究70-72
• 5.4.1 網(wǎng)絡的建立及訓練70-71
• 5.4.2 網(wǎng)絡驗證及結果71-72
• 5.5 本章小結72-74
• 6 結論與展望74-76
• 6.1 結論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻76-80
• 致謝80-81
• 作者簡介81

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本文編號：304373