关于地震动平稳自功率谱模型的注记

利用ＳＭＡＲＴ－１台网三次地震（Ｎ－Ｓ分量）的功率谱密度统计值。

工程结构抗震分析的实用地震动功率谱模型

结合我国现行抗震规范的场地划分,提出了一种将非平稳随机地震动等效为平稳随机过程的地震动功率谱模型,导出了谱强度与最大地面运动加速度均值、地震烈度和地震水准的关系,并考虑了部分相干效应、行波效应等空间相关特性的影响。结合工程实例,对比反应谱法验证了自功率谱模型的准确性。该模型可用于空间结构的单一激励或多点激励的随机地震反应分析,具有较高的实用价值。

完全非平稳地震动演化功率谱模型及其工程应用

基于平稳地震动过程的过滤白谱功率谱模型,提出一种能够实现时变谱能量描述的完全非平稳时变功率谱参数化模型,并通过参数识别获得具有工程意义的模型参数。采用基岩滤波器对K-T谱进行修正,使得时变谱参数具有明确的物理意义,并更加符合基岩地震动的物理特性;基于广义谐和小波变换得到地震波的时频分布,并通过Spanos-Tratskas方法估计出实际地震动的目标时变功率谱,引入遗传算法及二次优化技术,拟合时变参数的数学表达式,建立完全非平稳的地震动时变功率谱模型,模型参数识别过程采用了日本KIK-net强震数据库,并将其按照我国场地类别重新分类,最后验证该模型的有效性与适用性。该文提出的地震动随机模型为更加准确地描述地震动提供了参考,并为完全非平稳地震波的生成提供了依据。

GB50011-2010的改进K-T功率谱模型参数研究

如何确定与《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016版)设计反应谱对应的功率谱模型参数,对基于随机振动理论的抗震分析具有重要意义。本文依据加速度峰值等效原则,采用迭代方法得到与GB50011-2010(2016版)加速度设计反应谱对应的功率谱密度曲线,提出了改进K-T功率谱模型,分别利用K-T功率谱模型、C-P功率谱模型和改进K-T功率谱模型对功率谱密度曲线进行了拟合,并分析了不同设计分组、场地类别和地震烈度对加速度功率谱曲线的影响。结果表明本文改进的K-T功率谱模型在低频和高频段都具有较好的拟合效果,可以为基于GB50011-2010(2016版)设计反应谱的随机抗震分析提供地震动输入。

声波扰动对大气湍流内外尺度与折射率功率谱函数的影响分析

声波是一种机械波,作为能量的载体,在大气湍流环境下传输会“扰动”湍流耗散率的变化,从而会影响湍流物理结构演化.本文基于声波能量和湍流能量平衡方程,结合湍流内外尺度和大气折射率功率谱函数,研究了在不同声波扰动下大气湍流的内外尺度和折射率功率谱函数的变化特征.结果表明:不同声波的传播会使得湍流的内外尺度发生变化,声源功率越大,对湍流尺度的影响越大,然而声源频率越大,对湍流尺度的影响并不是特别明显;不同声波的传播会使大气折射率功率谱函数发生改变,在惯性区内,考虑到声波对湍流内外尺度的影响,不同声源对大气折射率功率谱的影响程度不同,在耗散区内,大气折射率功率谱都出现随声波传输距离波动的情况.本文探索声波扰动对大气湍流折射率功率谱函数特征参数的变化规律,为激光在声波扰动大气湍流中传输特性以及声光耦合研究提供理论依据.

基于功率谱AR模型估计的序列图像复原算法研究

在分析信号复原过程的基础上,提出基于功率谱 AR 模型估计的序列图像复原算法.对分段信号的功率谱进行估计,在保持图像整体信息良好的前提下,得到幅值谱的补偿滤波器,从而实现序列图像复原。利用所建模型对风洞试验图像进行实验研究,复原图像信噪比得到提高,复原以后的图像误差得到很大程度的减小,恢复效果明显。研究表明,采用功率谱 AR 模型估计的复原方法,可以有效地应用于气动光学效应序列图像复原。

与桥梁抗震规范设计反应谱一致的地震动合成

工程上在对结构进行动力响应分析时,大多是在实测强震数据库中筛选出与规范设计反应谱相一致的实测强震记录作为地震动输入依据,然而,实测强震记录数量有限,需要系统地处理才可投入工程应用,且在对大型工程结构进行动力反应分析时无法体现地震动的空间变异性,因此,本文以《公路桥梁抗震设计规范》(JTG/T 2231-01-2020)中的设计反应谱为例,详细梳理了地震动向量过程的本征正交分解方法(POD)和复相干函数模型,并将反应谱转化功率谱法和调幅功率谱迭代法相结合,基于降维模拟方法,在概率层面上高效地生成了与设计反应谱相一致且具有空间变异性和非平稳性的人工地震动向量过程。数值算例表明,根据目标反应谱转化为调幅功率谱后,再根据功率谱迭代法迭代一次生成的地震动样本与目标反应谱对应良好,同时,降维方法生成的地震动样本具有显著的非平稳性和空间变异性,且统计特征与目标值对应良好。可以认为,本文为桥梁结构在地震作用下的地震激励输入提供了新的途径。

基于AR功率谱和ZAM变换的FSK-BPSK复合信号参数估计

为了解决频率编码-二相编码(FSK-BPSK)复合调制信号参数估计精度低的问题,提出利用自回归(AR)模型功率谱估计联合ZAM(Zhao,Atlas,and Marks)变换的方法。首先,利用AR模型功率谱估计方法对信号相位不敏感的特点,对FSK-BPSK复合调制信号的跳频分量数以及跳频码元序列进行估计;然后,利用ZAM分布对相位变化极其敏感的特点,提取信号ZAM分布的各跳频频率下的截面,对相位编码的码元宽度和跳频码元宽度进行估计。仿真实验表明,在全频段信噪比不小于0 dB时,AR模型功率谱联合ZAM变换的方法能够精确地估计出该复合信号的各参数。

地震动全非平稳时频谱统计模型及其在结构分析中的应用

针对传统的时域强度包络函数没有充分考虑地震动统计特性的不足,提出基于能量持时的地震动强度统计模型建立方法,获得不同场地类型的地震动强度包络统计模型及典型地震波。针对过滤白噪声型单峰型功率谱不能充分体现真实的地震动功率谱多峰性和强非平稳性的不足,采用更精准的多峰功率谱模型。在此基础上,基于小波包变换提出时变功率谱(演变谱)的统计模型和等效函数模型,二者均满足时频域的边缘条件及非负性,且可精准而细致地表征时频非平稳性。通过算例证明按照时变功率谱统计模型及其等效函数模型在结构进行随机响应分析时相比于传统的功率谱函数模型具有更高的精度。

车辆路面不平度输入的随机激励时域模型

作为随机过程的车辆道路不平度高程 ,通用的模拟方法是频域模型——道路不平度功率谱密度(PSD)。但在对人车路系统进行非线性或耦合动力学分析研究时 ,必须获得关于道路的时域模型。由等级道路的标准谱或实测道路的估计谱反求道路时域模型具有重要的理论意义和实用价值。本文基于道路 PSD,描述了几种基于路面功率谱模型的道路时域模型重构方法 ,阐述了时域建模的原理、特点和适用范围 ,给出了其数学上的实现过程。最后 ,指出了道路时域建模进一步研究的方向。

大跨度桥梁地震响应分析中的非一致地震激励模型

基于二维相干函数建立了考虑二维相关影响的非一致激励功率谱模型 ,在此基础上采用随机过程理论推导了幅值、相位角与功率谱的关系 ,建立了非一致激励时程样本的数值模拟方法 ,由该法可生成地震响应时程分析所需的加速度时程样本。

基于时域模型的车轮随机动载特性仿真分析

作为随机过程的车辆道路不平度,通用的模拟方法是频域模型,但在对人-车-路系统进行非线性动力学分析研究时,必须获得关于道路的时域模型。本文描述了两种基于路面功率谱模型的道路时域模型重构方法,利用该方法对C级公路路面进行数值模拟,同时建立了汽车的两自由度模型,应用SIMULINK软件仿真分析了车轮的随机动载特性,结果表明分形模型与路面的实际情况接近。

风速时间序列模拟的模型有效性验证及代表性风场实例分析

在风力发电场的合理选址以及风力发电机组的结构设计阶段,能量谱与功率谱模型对于风力发电机组的系统方案有着直接的影响,特别是在具体结构设计阶段选取恰当的功率谱模型是至关重要的,但目前对具体模型的选择依据尚不明确。针对能量谱与功率谱两种重要的风速数据分析模型,以国内五处地区代表性风场的全年风速测试数据为基础,进行了能量谱与功率谱的分析,从分析结果中得出了如下两个结论:①我国东南沿海地区风场的风力资源最为丰富,其有效风能密度区(200~400 W/m^2)持续时间最长;北部地区风场的风力资源也较为丰富,且在高风能密度区(>500 W/m^2)具有一定优势;对于主要风力资源集中在低风能密度区(<200 W/m^2)的部分地区风场,在风力发电设备选型时应该有针对性的进行结构设计,实现低速风力资源的高效利用。②对于具体风场的风速模型选择准则给出了实例验证与建议:Mann功率谱模型表现出与各风场实测数据良好的一致性,应该在进行结构设计时作为主要备选。

基于拉普拉斯先验算法的多维度频谱感知

全双工认知无线电LAT(Listen-and-Talk)模型能够在次用户传输数据的同时进行频谱感知,这要求感知用户能在次用户自干扰的影响下检测当前是否存在主用户。利用全局功率谱模型的方法实现了对当前用户的使用频段、发射功率和位置坐标的多维度感知,以此辨别该用户的身份。在求解数学模型时,选取了拉普拉斯近似函数用作未知参数的先验概率密度函数,与现有方法相比,提升了算法收敛速度,并获得了准确性更高的结果。

基于变分模态逐步抽取的结构弱模态识别

针对结构的弱模态易淹没在噪声中导致模态识别遗漏的问题,该文提出了一种基于变分模态逐步抽取高能量模态的结构弱模态识别方法。该方法采用自回归模型功率谱准确选取高能量模态的初始中心频率;利用变分模态抽取法进行高能量模态分量的分解,接着将去除高能量模态成分的信号代替原始结构响应,重复进行下一阶高能量模态的初始中心频率选取和模态成分分解;对各模态分量进行主成分分析法实现振型识别。进一步,通过地震激励下的十自由度数值算例验证该方法在非平稳激励下弱模态识别的有效性;利用IASC-ASCE健康监测工作组开发的4层框架基准模型试验进行数据分析,验证该方法在实际应用中的有效性。结果表明,所提方法能够用于地震激励下含噪情况的结构弱模态识别。

大跨悬索桥三维非平稳耦合抖振分析

基于Priestley(1967)演变功率谱模型,并采用Lin和Yang(1983)的建议,建立了脉动风速的非平稳功率谱模型。依据此模型,采用三维有限元法,建立了大跨桥梁非平稳耦合抖振运动方程。然后,将虚拟激励法和精细时程积分法相结合,建立了求解桥梁三维非平稳耦合抖振运动方程的快速算法。以某大跨悬索桥为例,分析了该桥的非平稳耦合抖振响应,并与平稳耦合抖振响应进行了比较。计算结果表明:随着脉动风速平稳部分持时的增大,非平稳抖振分析结果逐渐收敛于平稳抖振分析结果;但若脉动风速的平稳部分持时较短,非平稳抖振分析结果将低于平稳抖振分析结果。

某高空长航时飞机垂直突风过载计算分析

应用离散突风模型和简化功率谱模型2种方法对某高空长航时飞机纵向突风刚体载荷进行了计算分析。计算结果表明,采用这两种方法计算结果相差60%以上,通过简要的理论分析指出,对于高空长航时类小翼载飞机,采用离散突风模型计算结果偏大,应采用简化功率谱模型或功率谱模型进行高空长航时飞机突风载荷的估算。

基于小波包法与CSSD的P300特征提取方法

针对P300电位信号微弱、抗干扰能力差、识别率低等问题,提出一种小波包变换(wavelet packet transform,WPT)与共空域子空间分解法(spatial subspace decomposition,CSSD)相结合的特征提取方法,即WPCSSD法.首先,对脑电信号进行叠加平均以提高信号的信噪比;其次,使用小波包法对脑电信号进行滤波,并依据P300电位的有效时频信息重构脑电信号;然后,求取其AR模型功率谱,并基于CSSD法构造空间滤波器,获得能体现P300电位时-频-空特征的特征向量;最后,以支持向量机为分类器进行分类.实验结果表明:本方法具有较强的抗干扰能力和自适应能力,在国际BCI竞赛数据集上获得了95.22%的分类正确率,证明了本方法的正确性和有效性.

油井液液固三相流出砂监测技术研究

通过对油井出砂特征的研究,设计了一套基于高频振动信号监测的稠油油井出砂监测系统。分析了非牛顿流体液液固三相流的流动特性,用Fluent软件模拟出弯管处流体的流动特性,采用ANSYS的LS-DYNA程序进行有限元分析,得到不同速度和不同粒径下的砂粒对管壁产生的应力。为得到出砂监测信号与出砂参数之间的关系,验证出砂监测系统的有效性,在不同参数条件下设计了多组试验,并对其进行对比分析。分析结果表明,在含砂质量分数、砂粒粒径、流体黏度和流体含水质量分数一定的情况下,随流体速度v增大,信号最大时域幅值Y呈二次方形式增长,其拟合函数为:Y=1.372 8v2-6.086 5v+7.094 8;出砂监测功率谱模型为:P=2 800Q+7.9×109D2+35.67v3+1 021η-180lnμ+13。

一种脑电地形图快速成像方法研究

脑电地形图是一种脑电信号成像的重要技术。结合临床应用的需要,文章提出了一种脑电地形图的快速成像方法,包括脑电地形图的成像原理、数据平均功率谱计算、大脑平均功率谱密度分布模型的构建方法以及图案快速填充算法的原理及编码实现。