[发明专利]一种小煤柱三维立体力-固耦合模型及其构建方法、系统

说明书

本发明属于岩石力学技术领域，公开了一种小煤柱三维立体力‑固耦合模型及其构建方法、系统，所述小煤柱三维立体力‑固耦合模型的构建系统包括：数据获取模块、数据预处理模块、无线通信模块、中央控制模块、数据集构建模块、耦合模型构建模块、模型训练模块、模型优化模块、数据存储模块、更新显示模块。本发明提供的小煤柱三维立体力‑固耦合模型的构建系统，通过耦合模型利用加载过程中的声发射参数和加载速率能够得到小煤柱样品在循环或反复加卸载过程中所能承受的最高应力，并对小煤柱样品的强度及安全性做出预测，便于把握安全评价的准确性，并为系统的安全评估提供结论。

技术领域

本发明属于岩石力学技术领域，尤其涉及一种小煤柱三维立体力-固耦合模型及其构建方法、系统。

背景技术

目前，煤样在单轴压缩过程中，随着载荷的增加，煤样内部产生裂纹并以弹性波的形式对外释放能量，同时产生声发射现象，声发射现象是材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象。用声发射换能器采集弹性波并进行转换、分析研究，就可以反演材料内部的细微变化。由于声发射仪器检测到的能量来自于被测物体内部，这种被动检测技术有其明显的优势，它可以记录裂纹的萌发和扩展过程，而其它无损检测只能在裂纹产生后才能探测到。声发射技术在机械制造与加工、煤炭、冶金、电力、航空航天和交通运输等领域均有广泛的应用。但是，现有技术中关于小煤柱三维立体力-固耦合模型构建方法的相关技术方案尚未见报道。因此，亟需一种小煤柱三维立体力-固耦合模型及其构建方法、系统，以弥补现有技术空白。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中关于小煤柱三维立体力-固耦合模型构建方法的相关技术方案尚未见报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种小煤柱三维立体力-固耦合模型及其构建方法、系统。

本发明是这样实现的，一种小煤柱三维立体力-固耦合模型的构建系统，所述小煤柱三维立体力-固耦合模型的构建系统包括：

数据获取模块，与中央控制模块连接，用于通过煤样单轴压缩全过程试验装置进行煤柱样品力-固实验，并获取小煤柱样品的力学信号数据；

数据预处理模块，与中央控制模块连接，用于通过数据预处理程序对获取的力学信号数据进行预处理，获得预处理后的力学信号数据；

无线通信模块，与中央控制模块连接，用于通过无线通信装置将预处理后的力学信号数据发送至中央处理器进行相应处理，包括：

通过无线通信模块将预处理后的力学信号数据转换为数字量信号，采用复包络模型发送给中央处理器；其中，所述复包络模型为：第i路径的路径长为x_i，发射系数为a_i，接收到的带通信号为：

式中，c为光速，波长λ＝c/fc，提出公因子

接收信号的复包络表示为：

接收信号的复包络是衰减、相移和时延都不同的路径成分的总和：

式中，τ_i＝x_i/c为复包络模型；

中央控制模块，与数据获取模块、数据预处理模块、无线通信模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述小煤柱三维立体力-固耦合模型的构建系统各个模块的正常运行。

进一步，所述小煤柱三维立体力-固耦合模型的构建系统，还包括：

中央控制模块，与数据集构建模块、耦合模型构建模块、模型训练模块、模型优化模块、数据存储模块、更新显示模块连接，用于通过中央处理器协调控制所述小煤柱三维立体力-固耦合模型的构建系统各个模块的正常运行；