基于正则化算法的镐型截齿破碎煤岩载荷谱重构研究

来源 :黑龙江科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:yttgfnm
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为探求截齿破碎煤岩载荷谱重构求解方法,实现破煤载荷谱特征的定量提取及最佳的辨识,分析煤岩层理节理特性、不同楔入角等参数截齿破碎煤岩载荷谱特征的相互关联,以及不同截割参数的拓扑关系。本论文立足于截齿截割煤岩理论,提出载荷谱正则化重构算法,以试验数据为基础,采用试验、理论分析和计算机仿真方法对截割载荷谱进行了重构研究。以截割理论为依据,考虑煤岩抗压强度基础上,将煤岩层理节理性质作为配置,研制了模拟煤壁,通过单轴压缩试验研究了抗压强度与煤岩材料配比的定量关系。以试验为研究方法,在参数可调式多齿旋转截割试验台上开展截齿截割煤岩测试,探讨截齿楔入角、切削厚度、不同类型截齿对截割载荷的影响规律。以试验曲线为基础,建立截齿截割载荷谱重构数学模型,采用正则化(修正离散正则化、小波-正则化)解算方法,研究了楔入角为40°和45°截齿旋转截割试验载荷谱重构效果及其特征值辨识程度,给出不同楔入角下载荷谱的统计特征及频率特征内在解析关系,以及不同楔入角等参数的拓扑关联。以重构载荷谱为参考,采用L-曲线法及GCV法选取正则参数,研究不同正则参数条件下截齿破煤载荷谱的重构效果,给出正则参数选取优化的最佳方式,实现截齿截割载荷谱定量重构及其特征求解。研究表明,在试验研究范围内,随着煤粉与水泥比值的增大,煤岩抗压强度y成指数关系减小,其拟合关系式:1.096y92.124e9。截齿旋转破煤载荷谱轮廓与截割面类似呈月牙形状,其载荷谱特征值随截齿楔入角的增大呈先减小后增大的变化,随切削厚度增大呈非线性增大的变化,钝齿截割煤岩载荷特征值比普通齿及六棱型齿大。建立了载荷谱重构数学模型,采用修正离散正则化与小波正则化解算方法得到的重构载荷谱特征值与试验相吻合,但前者更接近于试验值,误差在10%以内,相关系数r=0.9767,其截割能量主要集中在1~4Hz。在正则参数选取优化方面,L-曲线准则优于GCV法,其能够实现截齿破煤载荷谱重构时需要的最佳正则参数。
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