基于人工神经网络模型的埋地管道可靠性研究

发布时间：2017-06-22 10:18

  本文关键词：基于人工神经网络模型的埋地管道可靠性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：埋地管道作为重要的运输工具广泛用于各个领域。应用数学分析软件MATLAB中的人工神经网络工具包中的BP网络模型并结合Monte-Carlo法对埋地管道在液化土场地、不均匀沉降场地和断层场地条件下可靠性进行分析。首先,根据前人做过的针对液化土场地、不均匀沉降场地和断层场地条件下的埋地管道的试验数据和通过ADINA有限元软件建立的各场地条件下的数值模型得出的数据,建立可靠性分析的数据库,将数据库分为训练组和检测组。其次,根据现有的管道破坏机理研究,确定埋地管道在各种场地条件下破坏时的主要影响因素。再次,通过对样本数据的分析处理得到:液化土场地条件下的埋地管道影响因素主要选取为壁厚、埋深、管径、液化区长度、内压、液化土密度,评价指标为轴向应力;不均匀沉降场地条件下的埋地管道影响因素主要选取为:壁厚、埋深、直径、土体和降水水位,评价指标为轴向应力;断层场地条件下埋地管道影响因素主要选取为:断距、断层交角、管径、壁厚、土摩擦角和埋深,评价指标为轴向应力。最后,利用MATLAB中的人工神经网络工具箱,通过对各个场地条件下的埋地管道可靠性分析数据进行训练,对三种场地条件下的埋地管道进行非线性极限函数映射,建立埋地管道的BP网络分析模型和预测模型,通过前向仿真函数输出预测极限函数值,再利用可靠性分析数据的检测组预测应力值和实际应力值对比,如果误差小于5%即满足工程需要。利用Monte-Carlo法随机产生大量极限状态函数值,对大范围的函数值进行抽样概率分析得出可靠性指标,继而可以求出工程的失效概率。
【关键词】：人工神经网络 可靠性分析 埋地管道 液化土 不均匀沉降 断层
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU990.3;TU433
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 引言9-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 国内外研究状况11-14
• 1.2.1 埋地管道研究状况11-13
• 1.2.2 可靠性问题研究状况13-14
• 1.3 人工神经网络的发展14-15
• 1.4 研究方案15-16
• 1.4.1 研究目标15
• 1.4.2 研究内容15-16
• 第2章 可靠性基本理论16-21
• 2.1 可靠性基本概念16-19
• 2.1.1 极限状态16
• 2.1.2 失效概率和可靠度16-17
• 2.1.3 结构可靠性指标17-19
• 2.2 Monte-Carlo法19
• 2.3 本章小结19-21
• 第3章 人工神经网络原理21-31
• 3.1 人工神经网络简介21-22
• 3.2 人工神经网络原理22-25
• 3.2.1 生物神经元22-23
• 3.2.2 人工神经元23-25
• 3.3 BP神经网络概述25-28
• 3.3.1 BP神经网络结构25
• 3.3.2 BP神经网络学习算法25-27
• 3.3.3 BP神经网络的改进方案27-28
• 3.4 MATLAB实现BP神经网络设计28-30
• 3.4.1 MATLAB神经网络工具箱28-29
• 3.4.2 网络结构的确定29
• 3.4.3 网络初始化和样本处理29-30
• 3.4.4 网络训练和仿真输出30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 液化土场地条件下埋地管道可靠性分析31-44
• 4.1 液化土场地条件下埋地管道的影响因素分析31-35
• 4.1.1 液化土场地管道的破坏机理31
• 4.1.2 液化土场地对管道的影响31-34
• 4.1.3 管道自身因素的影响34-35
• 4.2 液化土场地条件下埋地管道可靠性分析35-42
• 4.3 本章小结42-44
• 第5章 不均匀沉降场地条件下埋地管道可靠性分析44-56
• 5.1 不均匀沉降原理分析44-45
• 5.1.1 沉降原理及分类44-45
• 5.1.2 沉降基本要素—土的性质45
• 5.2 不均匀沉降条件下埋地管道影响因素分析45-47
• 5.2.1 外界影响因素对埋地管道的影响45-47
• 5.2.2 管道自身因素的影响47
• 5.3 不均匀沉降条件下埋地管道可靠性分析47-54
• 5.4 本章小结54-56
• 第6章 断层场地条件下埋地管道可靠性分析56-67
• 6.1 断层条件下埋地管道的影响因素分析56-59
• 6.1.1 断层条件下埋地管道破坏机理56
• 6.1.2 断层参数对埋地管道的影响56-57
• 6.1.3 管道参数对埋地管道的影响57-58
• 6.1.4 土体参数因素对埋地管道的影响58-59
• 6.1.5 其他因素对埋地管道的影响59
• 6.2 断层场地条件下埋地管道的可靠性分析59-66
• 6.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-72
• 致谢72-73
• 导师简介73-74
• 作者简介74-75
• 学位论文数据集75

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