灾变破坏的一种单参数前兆及其在破坏时间预测中的应用

摘要

临界幂律奇异性前兆行为已成为探索破坏时间预测的一个重要途径,但是,其临界幂指数的不确定性是该方法在实际应用中面临的一个重要困难.本研究基于实验室蠕变试验和火山喷发数据,对测量响应量变化率及其加速度演化特征进行了系统分析,表明了应变率与应变加速度的比值在临近破坏前会呈现线性演化的临界前兆行为.在此基础上,运用累积时间窗口和滑动时间窗口两种方法对实验室试样蠕变破坏时间和火山喷发时间进行了正向预测探索,结果表明,基于该线性前兆行为的预测效果与实际结果之间吻合较好,预测结果稳定.由于滑动时间窗口总是采用最新的观测数据,而且能够排除早期偏离前兆趋势的数据点的影响,因而更适合实际工程应用.