基于相位差谱的时─频非平稳人造地震动的生成

本文首先考察了地震动加速度时程在时域和频域上的非平稳性，通过实例分析说明地震动加速度时程 的非平稳性不能由相位谱的概率分布唯一决定，进而阐明了相位差谱是影响地震动非平稳的决定性因素。经 统计检验确定了脉动相位差的概率分布模型，利用相位差谱的数字特征与地震特性参数之间的统计关系，给 出了基于相位差谱的地震动时程生成方法。最后，通过对计算实例的分析，证实了此方法能够反映并模拟实 际地震动的时─频非平稳性。

地震动非平稳性与幅值谱和相位差谱的关系

本文将地震动时程视为非平稳的随机过程,通过将其分解为一系列窄频带波包的方法,讨论了地震动强度及频率非平稳性与幅值谱和相位差谱的关系,并着重分析了相位差谱及其均值和方差对地震动非平稳性作用的机制。

基于相位差谱的时-频非平稳人造地震动的反应谱拟合

本文根据相位差谱对地震动时程非平稳性的影响，反应谱、功率谱和傅里叶幅值谱间的数学关系以及加速度时程单谐波分量对反应谱拟合精度和拟合效率的作用，提出了一种可直接拟合目标反应谱的具有时－频非平稳性的人工地震动的高效方法，算例说明了其有效性。

基于相位差谱的非平稳地震波合成及应用

为了模拟地震动的非平稳性和多维性并克服传统三角级数法在合成地震波中选择包络函数具有任意性和不能表征频率非平稳性的缺点,提出了基于相位差谱法的多维多点非平稳人工地震波合成.首先,基于随机场理论模拟地震动的行波效应、相干效应、场地效应和多维性;其次,确定能表征地震动的强度非平稳和频率非平稳性的相位差谱;最后,将合成的非平稳地震波和当量反应谱应用到实际桥梁抗震分析中进行分析对比.研究结果表明:相位差谱法合成多维多点非平稳地震动不需要包络函数控制地震波的波形,排除人工选择强度包络函数的任意性,且考虑了地震动的空间相关性和多维性,优于传统的三角级数法;本文方法与传统反应谱法计算结果基本一致,采用反应谱法计算的两处墩底的剪力值和弯矩值分别相差在 10%和 17%以内,本文方法分别在 9%和12%以内.

相位差谱的分布特征和人造地震动

本文进行了地震加速度记录相位差谱的计算分析。文中指出,强震加速度时程的相位差分布符合对数正态分布,用该分布产生的随相角在合成人造地震动时程时并不需要叠加强度包络函数,所得人造地震动与实际记录十分相近,从而为合成频率含量和强度两者均为非平稳的人造地震动提供了一个实用性较强的方法。本文将对数正态分布相位差谱与正态分布相位差谱生成的人造地震动分别与实际记录进行了比较,结果表明用对数正态分布相位差谱合成的人造波与实际地震动吻合得更好。

地震加速度相位差谱分布的数字特征

本文从地震加速度记录相位差谱的分布具有对数正态分布特征这一计算分析结果出发,进一步研究了基岩场地上加速度记录相位差谱分布的统计平均的数字特征——均值(?)、标准差(?)与震级M、震中距R的统计关系。它可应用于工程实际,从而为合成强度和频率含量两者均为非平稳的人造地震动提供了一个实用性较强的方法。文中利用统计分析结果,给出了不同震级、震中距的拟合目标反应谱的人造地震加速度时程。

地震动强度包线函数与相位差谱频数分布函数的关系

本文根据群速度与相速度的关系,阐明了相位差谱这一综合物理量的涵义,讨论了它与等效群速度的联系。假定地震加速度时程a(t)可由强度包线f(t)乘以均值为零的平稳随机过程a_g(t)构成,从理论上论证了地震动强度包线函数与相位差谱的频数分布函数成正变关系。

基于相位差谱的空间相关非平稳地震动场的模拟

地震动的非平稳特性主要是由其相位差谱决定的,相位差谱与相位导数之间存在线性倍数关系。根据相位导数的显式计算公式,从能量的角度解释了相位导数的均值大致决定了时程峰值的发生时刻,相位导数的方差决定了强震段的持续时间。在相关地震动场模拟方法中,首次将相位差谱的统计模型引入空间相关非平稳地震动场的模拟方法之中,利用快速傅立叶变换技术生成地震动场。表示地震动随机特性的随机相位谱利用相位差谱的统计模型生成,生成的地震动场不仅具有空间相关性,而且在时域、频域内均具有非平稳特性。

地震动相位差谱的统计规律

本文建立了地震动相位差谱的经验模型,并根据地震动加速度记录资料,对模型中的系数进行统计回归,建立了地震动相位差谱经验关系。结果表明,地震的震级和震源距对加速度时程相位差谱的均值曲线和方差都有重要影响,震源距相同震级不同时相位差谱的均值曲线近似平行;震级相同而震源距不同时相位差谱的均值曲线不仅上下移动而且形状如发生变化,震源距的增加将加大其低频处与高频处的差异。相位差谱的方差将随震级和震源距的增加而变大。

基于相位差谱的多点激励人工波数值生成算法研究

在三角级数时域合成与快速离散傅里叶变换频域调整算法的基础上,实现基于对数正态分布相位差谱的单点激励人工波的数值生成,着重分析了目标反应谱的迭代拟合技术.结合相关建筑标准中所列地震波,给出了四类场地土的相位差谱统计特征,以利于工程采用.并以描述频谱幅值衰减关系的相干函数与以相位表征的行波效应为条件,实现多点激励地震波的数值生成.同时考虑幅值与相位两因素,保证了多点激励地震波在相邻两近点处的地震位移曲线的一致性合理条件.

地震动反应谱与相位差谱的关系

研究了地震动相位差谱与反应谱的关系，从中发现相位差谱通过影响单自由度体系反应时程的形状来影响地震动反应谱．在相位差谱均值一定的前提下，减小其方差将使反应谱增大，反之将使反应谱减小．在相位差谱方差固定时，增大其均值的斜率将使反应谱值减小，反之将加大反应谱．相位差谱作用于反应谱时阻尼在其中起着重要作用，随着阻尼的增大，相位差谱对反应谱影响越来越明显．

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．

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。

用相位差谱统计规律探讨人造地震动方法

针对相位差谱具有对数正态分布的特点,选取西部67个强震记录计算了各自相位差谱对数正态分布的均值和标准差,再将其转为正态分布的均值和标准差。将正态分布的均值和相位差看作震级和震中距的函数,选取二元回归模型进行回归分析,得到了均值和标准差随震级和震中距变化的关系式。最后对已知强震记录,将其震级和震中距代入回归方程求出均值和标准差,利用均值和标准差产生的地震动时程与实际记录十分接近。

地震动相位差谱的物理意义及拟合方法

为了保证人工地震波具备强度非平稳特征和频率非平稳特征,需要通过拟合方法生成频率分布特征符合要求的人工峰点到时.天然地震波的峰点到时频率分布特征普遍存在"尾部突起"现象,因此提出利用正态分布拟合调整后的峰点到时频率分布特征的方法,并根据天然地震波的峰点到时频率分布峰值优化正态分布标准差.选取符合不同条件的640条天然地震波为研究对象,分别利用正态分布、对数正态分布、伽马分布对峰点到时频率分布特征进行拟合研究,发现利用正态分布拟合方法生成的人工峰点到时频率分布特征最符合天然地震波的峰点到时频率分布特征.

基于相位差谱与幅值谱的人造地震动的反应谱拟合

首先,利用相位差分谱与非平稳强度包络线的相似关系确定地震动的相位角,根据速度谱与傅里叶幅值谱的形状相似来近似地震动的幅值谱,然后,通过在频域内调整傅里叶振幅谱的方法合成加速度时程。算例分析结果表明,该算法所得到的人工地震动时程对目标谱具有较好的精度。

相位差谱法合成人工地震动及其验证

在三角级数和快速傅里叶变换基础上,基于相位差谱法合成了具有频率非平稳的人工地震动。分析了三角级数合成地震动基本原理和优缺点,利用强度包络函数刻画强度非平稳;基于相位差谱法合成地震动,能考虑其相干性、场地效应、多维性和非平稳特性,通过频域拟合目标反应谱的方法对新合成地震动进行幅值精度迭代修正;以某三跨高墩钢构桥为背景,从PEER中选取6条实际地震动,和三角级数法对提出的相位差谱法合成地震动进行准确性验证。

傅里叶相位差谱在卫星目标图像检测中的应用

提出一种利用序列图像傅里叶相位差谱的特征检测卫星目标的算法.欲跟踪的卫星目标往往淹没在星海中,仅仅依据星体特征检测出目标很繁琐,也很困难.从傅里叶变换的相谱差异特性出发,将序列图像相邻2帧图像中的前一帧图像通过相谱补偿后与后一帧图像对比,检测出奇异的卫星目标,再利用帧差法剔除伪目标,给出跟踪目标的运动轨迹.同时,为了提高该算法的抗噪声能力,针对遇到的实际情况提出基于二维直方图改进的图像二值化算法.通过实验验证了该算法的可行性,结果表明,所提出算法的检测误差与人工捕获相比不超过1个像素.

基于随机Fourier谱的地震动合成研究

本文基于与物理随机模型相对应的随机Fourier谱,通过对地震动非平稳性及其所受影响机制的分析,建立了非平稳地震动合成的新方法。通过引入基本相位差谱,并将初始相角视为随机变量,以相位差谱的分布特性、随机地震动的统计特征以及对结构随机反应的影响为原则,利用计算机程序生成相位差谱,提出了基于随机Fourier谱的合成地震动方法。同时,利用快速FFT技术提高合成精度。根据本文提出的合成方法获得的地震动具有非平稳特性,将为后续研究工作提供合理的地震动加速度时程。