拟合多维能量反应谱及峰值速度的地震动调整方法

基于小波变换原理提出了一种以设计用多维能量反应谱及峰值速度为目标的实测地震动调整方法.该方法首先依据多维能量反应谱与伪加速度谱之间的近似转换关系,在时域内叠加小波函数实现对实测地震动记录的初步调整,保留原始地震动的强度、频率非平稳特性;再应用二阶基数B-样条小波函数模拟上述调整后的多维地震动场,通过循环调整拟合精度较低频段的小波系数和对峰值速度贡献最大的小波分量,实现对设计用能量反应谱及各向峰值速度的同时拟合.算例分析结果表明,该方法具有较高的拟合精度,对初始地震动的能量分布改变较小,为建筑结构基于能量平衡设计时的多维动力反应分析提供了一种新的地震波合成方法.     

空间相关非平稳地震动反应谱拟合

为了给大跨度结构的抗震分析提供空间多点相关地震动加速度时程,在前人研究的基础上,提出根据标准设计反应谱合成非平稳空间相关多点地震波的方法.从规范反应谱出发得到功率谱,然后由地震动的空间相关性得到功率谱矩阵,用三角级数法生成各点地震动.生成的地震波具有地震动的空间相关性,同时还考虑了强度和频率的双重非平稳性, 在保证相关性的前提下对初始波进行修正使其反应谱与规范反应谱逼近.数值算例表明,利用该方法生成的地震动加速度反应谱具有较高的拟合精度,合成的多点时程可用于大坝等延伸结构多点激励的地震动输入.     

基于建筑抗震规范的随机地震动时程生成

基于建筑抗震规范反应谱,利用反应谱与功率谱之间的近似转换关系,将规范反应谱转换为功率谱,并结合强度调制函数来构造演变功率谱.应用非平稳随机过程模拟的谱表示—随机函数方法,即可生成随机地震动的代表性时程集合.为了使生成的随机地震动代表性时程能够应用于工程结构抗震设计,需要对功率谱进行迭代修正,直到代表性时程的平均反应谱与规范反应谱拟合一致.结果表明,该方法简便有效,具有足够精度,可在实际工程中推广使用.     

满足时-频统计特性的地震动时程调整

首先对美国NGA数据库中的3551组地震记录按场地、震级、震中距进行了分组.采用一维连续小波变换得到每条记录的小波功率谱,给出任意时间处小波功率谱最大值所对应的主频率随时间变化的曲线,并对相同分组内的主频率取给定时间窗的均方根值,通过非线性最小二乘法拟合得到不同分组下便于工程应用的主频率时变曲线.此外,本文给出了不同分组下的强度包线,改进了现有的小波包变换,以主频率时变曲线和强度包线为目标,提出了对地震动主频和幅值进行调整的方法.算例分析表明,本文给出的调整方法能够模拟真实地震动频率和强度的非平稳特性.     

基于演变谱和正交化HHT法的类谐和长周期地震动合成

结合演变谱理论和正交化HHT法的优点,建立了一种能同时反映强度和频率非平稳特性的地震动人工合成方法.选取1999年台湾集集地震中的2条类谐和长周期地震动记录作为原始地震动进行了人工合成,并进行了局部功率谱密度分析和反应谱分析.分析结果表明,本文建立的地震动合成方法能实现对地震动频率非平稳性的模拟,合成的类谐和长周期地震动时程与原始地震动时程在能量时频分布上具有较好的一致性,且弹性反应谱及弹塑性反应谱的拟合精度较高,可供工程结构地震反应分析使用.     

考虑转动激励影响的不规则结构地震响应分析

地震动是一种典型的非平稳随机过程,其特性与结构的场地土条件、远近震等因素密切相关.文章主要考虑了场地土条件对地震动功率谱的影响,采用小波分析的方法,计算演变随机地震动激励对应的小波系数,并生成了地震动平动激励和转动激励的加速度时程,以之作为等效激励输入,对一个Ⅱ类场地上的不规则结构进行了仿真分析.结果表明,对于不规则结构而言,地震动激励的转动部分和非平稳特性对结构的动力响应有显著的影响.     

基于小波包变换和峰式马尔科夫链的风速短期预测

利用小波包的信号分析特性及峰式马尔科夫链的非稳态数据预测特性,提出一种新型风速短期预测方法。该方法对历史风速数据进行小波包分解,利用峰式马尔科夫链对小波包系数进行统计,分别得到小波包系数上升转移概率矩阵和下降转移概率矩阵,并由此得到下一时刻的小波包预测系数,将小波包系数进行重构可得到预测的风速。该文模型与其他模型的预测结果对比表明,该方法具有较高精度。     

基于小波包变换的人工地震波合成

以原始地震波为母波,以与抗震规范相容的功率谱为目标谱,利用功率谱与小波包变换系数之间的关系式,提出了利用小波包变换合成人工地震波的新方法.通过实例分析发现:人工合成的地震波功率谱与目标谱符合较好,而且继承了母波的非平稳特性;具有相似功率谱的地震波的时程图却有很大的差异,在实际工程中选择地震波时,不但要考虑地震波的频域特性,还要考虑其时频特性;人工合成地震波时,应选择多个小波基函数进行精度对比,从中挑选出误差小精度高的小波基函数作为实际合成地震波使用;不同分解水平下的合成精度也有所差异,并不是分解水平越高人工合成地震波的精度也越高.     

基于正交小波逆变换的平稳风速时程数值模拟

对于大型结构,风荷载往往起控制甚至决定作用,对其进行风振响应时域分析是必要的,而进行时域分析首先必须解决风荷载的输入问题.基于多分辨率分析的思想和正交小波基推导了小波系数与功率谱密度函数之间的关系,从而可由已知的功率谱密度函数随机生成各尺度上的小波系数,进而由生成的小波系数通过逆变换生成平稳风速时程.根据这一思路,利用L-P小波基,模拟了与Davenport谱相一致的某点脉动风速时程,算例表明,模拟的风速时程功率谱与给定的目标谱吻合较好,证明了该方法的有效性.     

小波包时频分析方法的研究及应用

针对非线性、非平稳信号分析与处理方法不能满足某些特别的工程要求的问题,提出将小波包变换和短时傅立叶变换融合形成小波包时频分析技术.建立了一套较完善的小波包时频分析技术框架体系.给出了小波包时频分量谱与小波包时频分量幅度谱以及小波包时频谱与小波包时频幅度谱的算法.对小波包分解的直接算法、Mallat算法、混合算法在计算量和识别精度等方面进行了比较研究.应用Visual C++,OpenGL,photoshop等计算机软件工具和虚拟仪器技术开发了一套虚拟小渡包时频分析仪.能实现任意信号的小波包分解和显示.最后将小波包时频分析应用于仿真测试信号与实测机械磨床振动信号,发现小波包时频分析在识别奇异、辨别信号深层次细节方面具有较好的性质.     

采用时频滤波技术的近断层脉冲地震人工模拟

利用现代时频分析工具S变换的时频滤波特点,把反映场地局部特征的实际远场地震波或人工合成的远场地震波在等效速度脉冲的发生时间段实行时频滤波,再与等效速度脉冲叠加,生成既能反映场地局部特征又能反映近断层脉冲地震特点的人工近断层脉冲地震时程.通过数值算例,得到的人工近断层地震波与原始波有相似的时频特征,而功率谱密度函数在高频段与建筑抗震规范相容的目标功率谱一致,该波的峰值加速度还与抗震规范中相应烈度的峰值一致,可供近断层地区结构抗震分析使用.     

基于小波分析的疲劳应力历程模拟

采用小波分析理论中的小波包变换，提出了一种基于小波分析的模拟疲劳应力的方法，用小波包变换对一个己存在的应力样本进行分解，建立了其小波包分解的结果和应力功率谱密度之间的关系，并分析了分解出的小波包系数的统计性质，用传统的Fourier方法和所提出的小波方法对同一个功率谱分别模拟了一个样本，结果表明，后者的随机更强，更接近于真实情况。     

液压系统故障信号的小波包检测方法

提出了一种利用小波包检测调速阀故障信号的方法.通过小波的小波包分析将信号按一定的尺度进行划分,不同频率的信号被划分到不同的频段中.由经过预处理的信号经过小波包分解与重构后,可以得到小波包重构图,由图中可以获得故障产生的时间点和频率,再对故障的严重程度进行了量化分析.实验结果表明用小波包理论进行故障检测是可行的.     

小波包频带检索改进算法及其在电机故障诊断中的应用

针对目前在利用小波包处理非平稳信号的过程中,存在认为小波包分解频段是按频率连续递增排列的误区,在分析小波包原理和小波包分解重构过程中频段排列特点的基础上,提出一种将小波包分解的频段按照频段由小到大顺序排列的方法,以方便所需频段的检索。在Lab-VIEW平台下进行了仿真验证,证明该方法的正确性,并利用改进频段顺序的小波包分解和重构程序对电机转子断条故障进行诊断,取得了很好的效果。     

近断层地震加速度设计反应谱

研究了近断层地震的加速度设计反应谱,选择了30次地震,132组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的实际地震波的平均弹性加速度反应谱,给出了近断层地震设计弹性加速度反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性加速度反应谱计算公式.研究结果表明:提出的近断层地震设计弹性加速度反应谱与实际地震波平均弹性加速度反应谱较为接近,所建议的近断层地震加速度设计反应谱形式较为简单.     

基于分量分离方法的地震动反应谱

地震动反应谱统计分析中存在的离散性一直是影响设计谱精确估计的重要因素.地震动加速度反应谱离散性偏大的区段主要集中于长周期部分.为了进一步研究地震动反应谱及其长周期段的特征,建立了一个综合强地震动数据库,考虑地震动反应谱的特征将强震记录分为普通型和低频型2类,采用数字滤波方法将低频型地震动中的长周期分量分离,引入了一种2阶段平稳简谐地震动模型用于等效所分离的低频分量.结果表明:滤波后的低频型地震动与普通型地震动反应谱仍有明显差别;低频型地震动与分离后得到的低频分量以及高、中频分量参数间存在一定的相关性;指出普通型地震动与低频型地震动的设计谱须分别单独标定,其中普通型地震动设计谱采用平均谱标定,低频型地震动设计谱可以在普通型地震动设计谱标定方法的基础上对长周期段进行修正得到.该研究为地震动反应谱特征及规律的认识提供了新的方法,为设计谱的精确标定提供了参考和依据.     

近断层地震时-频谱特性小波变换分析

借助小波变换,研究汶川地震(Wen Chuan earthquake,2008)什邡八角台站加速度记录的局部谱密度分布特点.通过对小波分量的重构来解析加速度脉冲,发现地震能量富集于中、高频段内,在时域上存在显著的能量双峰,地震波长周期成分并不明显.对美国洛杉矶北岭地震(Northridge earthquake,1994)Sylmar-OliveView台站加速度记录进行研究,通过循环移位操作来分离低频加速度脉冲,发现低频加速度脉冲对长周期结构的破坏作用更显著.因此,借助小波方法研究近断层地震独具优势,可为相关领域的抗震研究提供新思路.     

小波包变换在往复泵活塞状态监测中的应用

根据小波变换能同时在时间域和频率域进行局部化信号分析的特点,采用小波包分解、小波包重构及小波包分频带能量监测方法对往复泵活塞状态进行识别,取得了良好的效果。这种方法具有特征参量少、故障特征突出等优点。可以预见,信号的小波包分析将发展为一种可用于往复泵工况监测与故障诊断的特征提取方法     

小鼠视觉感受区电位信号 (LFP)的脑电波分离

为研究人（动物）的行为与脑电波之间的关系,提出了一种新的小鼠视觉感受区电位信号(LFP)与呼吸相关联的脑电波分离模型,采用盲信号分离（BSS）、独立分量分析法（ICA）对局部场电位建立线性瞬时混合信号系统数学模型,利用小波包进行LFP的分解并重构信号,对睡眠状态下小鼠视觉感受区局部场电位信号进行了15层分解和重构。实验证明,小波包分解高频分量系数cd13的解析重构信号与δ波频率吻合,小鼠睡眠状态下分离出的与呼吸相关联的脑电波信号为δ波。