基于小波包方法的非平稳地震动模拟和设计谱拟合

提出了一种基于小波包分解和重构的模拟非平稳地震动并拟合设计谱的方法.该方法模拟出工程用地震动并调整频率分量,使其以一定的精度拟合设计谱.首先,利用5个参数生成了构成地震动加速度时程的小波包系数矩阵,并通过小波包重构获得加速度时程,该系数矩阵模拟了实际地震记录中频率随持时逐渐减小的特点.其次,将模拟的地震动利用小波包分解方法分解为具有高分辨率非重叠的小波包系数矩阵,然后根据设计谱调整频率分量.数值算例表明,该方法模拟的不同持时的加速度时程均能吻合同一设计谱,且迭代后仍然能保留地震动的非平稳特性.另外,该方法具有较稳定和较快的收敛过程,能在有限次调整迭代中实现较高的拟合精度.     

基于相位差谱合成时频非平稳地震波

人工合成满足工程需要的地震波一直是动力分析中的重要课题。分析了实测波相位角和相位差的分布形式。介绍了基于相位差谱合成人工波的过程,包括初始波生成、初始波修正和基线修正。并以此编制人工地震波合成程序。利用已有地震波的相位差谱和反应谱合成新地震波,得到的地震波与原地震波趋势十分相似。验证了该方法的可行性和程序的正确性。最后结合实际工程,利用该方法合成满足工程需要的人工波。     

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.     

基于正交Hilbert时变功率谱的多分量完全非平稳地震动模拟及验证

提出基于正交Hilbert时变功率谱的多分量完全非平稳地震动模拟方法,该方法在确定描述各分量间相关性的互协方差函数时,假定各分量采用一组相同的随机相位偏差.分别以EL Centro地震动加速度时程记录南北分量和Northridge地震Newhall台站实测三分量地震动加速度时程记录为单、多分量地震动时程模拟对象,模拟生...     

利用正交Hilbert谱模拟非平稳随机地震动

基于样本记录正交HHT变换的Hilbert谱提出了非平稳随机地震动过程的模拟方法。 利用正交EMD法对IMF分量进行处理,克服了传统EMD分解存在能量泄漏的缺点,使正交HHT法可以精确分析非平稳信号的时频特性。在此基础上,把样本的Hilbert谱均值作为地震动随机过程的目标Hilbert谱,引入随机相位角来进行非平稳随机地震动过程的仿真,并且给出了随机过程的统计特性函数。通过对2个地震动记录的模拟,验证了模拟的地震动样本,能完全反映原记录强度和频率的非平稳特性,在时频分布上和原记录非常接近,具有相同的统计特征,并且模拟样本之间也具有良好的离散性。     

非平稳信号与周期功率谱

首先引入了周期相关和周期功率谱（简称周期谱）的概念，并把它们用于振幅调制（ＡＭ）和正交振幅调制（ＱＡＭ）信号的时间平均功率谱的推导。得到了精确的功率谱公式，适合于基带调制信号是非平稳的情况。假设基带信号平稳，则公式可以简化为一般通信教科书中的常见形式。     

基于LMS-SPWVD的非平稳振动信号时频分析方法

针对SPWVD存在中心信号频率能量发散、干扰信号能量波形及模态混叠现象未得到有效抑制的缺点,提出一种最小均方滤波算法(LMS)和平滑伪维格纳威尔分布(SPWVD)相结合的时频分析方法(LMS-SPWVD).首先,采用LMS算法对模拟非平稳振动信号测试函数进行抑噪处理,获取最优输出信号测试函数时域波形;然后采用SPWVD对最优输出信号测试函数时域波形进行分析,构建LMS-SPWVD算法时频分布模型;最后将该方法与SPWVD、LMS-STFT、LMS-WVD进行对比。结果表明,该方法具有较好的时频分辨率与时频聚集性、模态混叠及干扰信号抑制效果。     

非平稳地震动场的随机函数模拟

为了精细化模拟随机地震动场,建议了一类2D-1V随机地震动场模拟的随机函数方法.该方法在2D-1V时空随机场的原始谱表示基础上,通过将原始谱表示中的正交随机变量均定义为基本随机变量的正交函数形式,实现了仅用两个基本随机变量即可精细地模拟随机地震动场的目的.同时,通过引入快速傅里叶变换技术,极大地提高了本文方法的模拟效率.通过一个时频非平稳随机地震动场的算例分析,表明了本文方法在模拟效率上与传统谱表示方法大致相当,但本文方法的模拟精度更高.此外,由于本文方法仅需2个基本随机变量来表达随机地震动场,从而可利用数论方法生成具有完备概率的代表性样本集,这将为应用概率密度演化理论进行复杂结构的随机地震反应和抗震可靠度分析奠定坚实的基础.     

长周期地震动的非弹性反应谱

根据长周期地震动的特性,选取139条长周期地震动记录,以分析结构动力参数和长周期地震动特性对长周期地震动非弹性反应谱的影响规律。研究结果表明：与常规地震动相比,恢复力模型和屈服后刚度比(η)对地震动非弹性反应谱中长周期段的影响较大,且场地土对非弹性反应谱的放大效应更为显著;相反,阻尼比(ξ)和位移延性比(μ)对常规和长周期地震动非弹性反应谱的影响规律较为类似。提出在建立长周期地震动设计谱时,应选取合理的恢复力模型和η,参考已有ξ和μ对常规地震动反应谱的影响规律,并针对不同的场地类型建立相应的设计谱;可以先建立某标准设防烈度的长周期地震动的设计谱,其他设防烈度的设计谱可用PGA_设防与PGA_标准的比值调整得到。     

线性时变系统非平稳响应功率谱密度的小波—伽辽金方法

线性时不变系统平稳随机振动理论的激励与响应功率谱密度关系,对于完全非平稳随机激励下的线性时变系统已不再适用.本文利用广义谐和小波作为展开基,利用伽辽金方法对线性时变系统的动力方程进行求解,得到了确定性响应与激励之间的小波变换关系.随后,基于随机过程时变功率谱密度的小波描述,获得了完全非平稳随机激励下线性时变系统响应与激励功率谱演变密度关系.数值模拟显示了所建议方法的正确性.     

三维小波功率谱

本运用高维小波变换理论，通过三元张量积多分辨分析方法，严格推导出了三维分离小波功率谱的计算公式，并找到了它与传统的Ｆｏｕｒｉｅｒ功率谱之间的联系。由于实际样本总是有限取样的，常常是不完备的，作为Ｆｏｕｒｉｅｒ功率谱的补充，小波功率谱可能测量了密度场结构的不同方面，对于宇宙大尺度结构的成团统计分析研究，有着潜在的应用价值。     

基于MATLAB的地震动信号小波降噪

地震动信号在土木工程、地球物理等学科领域有着广泛的应用。而实际记录的地震动信号往往受到脉冲噪声、高斯噪声、椒盐噪声等多种高频噪声的干扰,影响了应用的效果。研究实现了一种新的地震动信号降噪方法,基于小波理论,以实际记录的迁安波为例,利用数学软件MATLAB进行编程,降低地震波高频噪声干扰和简化地震波有效特征向量,并对降噪效果进行了分析。其结果表明,利用小波可以实现对地震动信号的降噪,且信号保持了应有的相似性和光滑性。     

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.     

反应谱兼容的时频非平稳地震动合成及其对结构非线性响应的影响

基于演化谱和正交HHT方法合成地震动,通过迭代调整时变功率谱,使合成的地震动时程反应谱拟合目标反应谱,提出一种与目标反应谱兼容的时频非平稳地震动合成方法.以El Centro地震加速度时程南北分量作为种子地震动时程,设计与目标反应谱兼容的4组加速度时程,分别对7层和15层的2栋钢筋混凝土框架结构进行非线性时程分析,研究...     

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.     

基于东部地区基岩地震动关系的反应谱研究

文章研究了中国东部地区基岩地震动衰减关系与基岩加速度反应谱.1对比分析了美国西部地区烈度衰减关系,选取了合理的衰减关系.2根据美国NGA强地震动观测数据库得到的美国西部地区的基岩地震动衰减关系和中国东部地区烈度衰减关系,确定了中国东部地区基岩地震动衰减关系.3研究了临沂地区的基岩加速度反应谱.提出的中国东部地区基岩地震动衰减关系,可以生成东部任意场点的基岩加速度反应谱.生成的临沂地区基岩加速度反应谱可为该地区地震动分析提供依据.     

非平稳随机过程功率谱与自相关的关系推导

涉及随机过程的文献或书籍通常只介绍广义平稳随机过程的功率谱密度与自相关函数的关系,即佩利-维纳准则.本文就非平稳随机过程的功率谱与自相关之间的关系进行了推导,结论是功率谱密度与自相关函数的时间平均是1对傅立叶变换.     

地震动相位谱与相位差谱分布特征的研究

引入相位差谱主值的概念,讨论了相位（差）谱与其主值分布函数之间的关系,通过将相位（差）谱与其主值加以区别,能有效地克服过去相位谱与相位差谱概率特征的不协调性。在假定相位差谱服从正态分布的条件下,对相位（差）谱主值的概率分布进行数值计算与模拟,结果与Ｏｈｓａｋｉ对实际地震记录的统计结果非常接近,说明本文的思想是合理的。     

拟合功率谱生成平稳随机序列

基于零均值平稳过程的谱表示式，得到另一种拟合目标功率的方法，其拟合出的随机序列相对目标序列是一致收敛的，通过拟合紊流风速序列，与目前工程上常用的波叠加法做比较，论证了其有效性与收敛上的优越性。     

一种基于改进Hilbert-Huang变换的非平稳信号时频分析法及其应用

对于非平稳信号时频分析,提出了一种基于改进Hilbert-Huang变换(HHT)的分析方法.根据HHT的已有原理,改进了经验模式分解(EMD)过程中的筛选停止准则,提高了分解精度;给出了Hilbert谱分析的完整过程;以线性调频连续波(FMCW)信号模型作为研究对象,结合改进的EMD分解和完整的Hilbert谱分析,通过分析时频分布特征实现高噪声背景下雷达目标信号的检测以及干扰信号的提取.仿真结果表明了改进后的HHT方法对于低信噪比非平稳信号分析的有效性.