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锚杆锚固反演的遗传算法

作　者: 王娟
导　师: 韩波
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 应用数学
关键词: 遗传算法锚杆锚固中心差分正问题反问题
分类号: TP18
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

锚杆锚固技术在国内外各类大中型岩土工程中应用广泛,在实践中被证明是一种行之有效的锚固技术。目前被广泛应用与矿山井巷、交通隧道、大坝等大型岩石工程的加固。用于岩石加固的锚杆如果存在内部缺陷,往往具有很大的危险性,造成巨大的经济损失。为了避免减少此种情况的出现,需要性能优异、准确可靠、方便实用的检测技术来实现。因此,在锚杆锚固工程中,对锚杆锚固质量的检测研究成为一项十分必要且重要的任务。遗传算法作为一种新型概率搜索算法,具有多点搜索、并行计算和自适应全局寻优等优点,特别适合于求解多变量、优化目标高度非线性、解空间十分庞大的复杂工程问题。本文详细介绍了遗传算法的主要内容即具体步骤、求解方法及工程应用等。对锚杆锚固实际问题建立的一维波动方程模型速度进行反演,具体内容包括以下几个方面:(1)系统地介绍了遗传算法的详细内容包括具体步骤、及各种遗传算子的具体形式。(2)对于建立的一维波动方程的正问题运用中心差分进行离散,对于具体的一维波动方程的推导了其中心差分形式。(3)在一维波动方程参数反演中,对遗传算法程序中的参数进行了设置及目标函数的选取。并进行了数值模拟,结果表明,运用遗传算法能有效地找到全局最优解,且具有抗噪性。(4)结合实际数据对声波在没有缺陷及有缺陷的锚杆中的速度进行了反演,根据声波在有缺陷的锚杆中的速度确定了锚杆的缺陷位置。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 问题的提出  9-12
  1.3 遗传算法用于锚杆锚固反演中的可行性  12
  1.4 本文主要研究工作  12-13
第2章遗传算法的基本理论  13-24
  2.1 遗传算法概述  13-14
  2.2 遗传算法的一般步骤  14-20
    2.2.1 可行解编码  15-16
    2.2.2 设置适应度函数  16
    2.2.3 个体的选择  16-17
    2.2.4 个体的杂交  17-19
    2.2.5 个体的变异  19-20
    2.2.6 进化迭代  20
  2.3 连续型遗传算法  20-22
  2.4 遗传算法数值模拟思想及编程步骤  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章一维波动方程反问题的遗传算法  24-38
  3.1 锚杆锚固的数学模型的提出  24-25
  3.2 模型离散  25-28
  3.3 反问题的遗传算法  28-30
    3.3.1 反问题遗传算法的数学描述  28-29
    3.3.2 遗传算法程序设计  29-30
  3.4 数值模拟  30-33
  3.5 实际问题  33-37
    3.5.1 没有缺陷的锚杆  33-35
    3.5.2 有缺陷的锚杆  35-37
  3.6 本章小结  37-38
结论  38-39
参考文献  39-44
致谢  44

锚杆锚固反演的遗传算法

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