A method of moments for calculating dynamic responses beyond linear response theory

A method of moments for calculating the dynamic response of periodically driven overdamped nonlinear stochastic systems in the general response sense is proposed, which is a modification of the method of moments confined within linear response theory. The calculating experience suggests that the proposed technique is simple and efficient in implementation, and the comparison with stochastic simulation shows that the first three orders of susceptibilities calculated by the proposed technique have high accuracy. The dependence of the spectral amplification parameters at the first three harmonics on the noise intensity is also investigated, and another observed phenomenon of stochastic resonance in the systems induced by the location of a single periodic orbit is disclosed and explained.

支撑刚度对黏弹性阻尼耗能结构的随机风振响应特性研究

针对随机风振激励下实用黏弹性阻尼耗能系统的响应分析复杂且支撑刚度影响研究不足的问题,提出了考虑安装支撑的黏弹性阻尼耗能结构的随机风振响应谱矩及方差的计算方法,并分析了支撑刚度对结构的动力响应特性。首先,依据黏弹性阻尼器与安装支撑的串联关系,建立六参数实用黏弹性阻尼器等效微分型本构方程。其次,综合运用复模态法、虚拟激励法和功率谱二次分解法,推导出耗能结构响应量(位移、层间位移、阻尼力、支撑位移)0~2阶谱矩的解析解。最后,通过算例验证了所提方法的精确性,并研究了支撑刚度对黏弹性阻尼器减震性能与结构可靠度的影响。研究表明,阻尼器支撑刚度越大,阻尼器减震性能越能得到发挥,工程应用时有必要考虑支撑刚度的不利影响。

地震资料谱矩法反演煤层厚度

在一阶近似条件下,典型的低速薄层煤层的厚度与地震记录的频谱积分成正比,与地震子波频谱一阶矩成反比,谱矩法在已有的煤层厚度揭露资料在约束条件下,求得标定系数,利用地震资料反演煤层厚度。理论模型与实际资料试算表明,该方法不但适用于薄煤层,而且在较厚煤层厚度预测中精度更高。

基于RELAX的气象雷达回波参数化谱矩估计方法

气象雷达回波的功率、平均频率和谱宽等谱矩参数与气象目标的类型密切相关,如何准确估计一直是关注的问题。地杂波也是气象雷达面临的严重干扰。气象目标回波和地杂波的频谱呈现高斯谱的特征,其参数化模型可以利用来估计这些谱矩参数。提出了拟合信号功率谱的参数化谱矩估计方法,并采用RELAX的思想进行多个高斯谱信号混合时的谱矩参数估计。最后利用仿真气象雷达信号进行了实验和性能分析,实验结果表明提出的方法能准确估计出高斯功率谱的谱矩参数,且具有较高的分辨率。与脉冲对法相比可用于估计多个高斯谱混合的情况(比如地杂波和气象回波叠加在一起时),与最大似然法相比降低了运算量。

高密度三维地震勘探谱矩法反演煤厚技术

结合研究区内地质资料,建立4个谱矩法反演煤层厚度的测试模型,模型参数分别为子波频率、煤层顶底板岩性、煤层夹矸及积分区间。不同模型的反演结果表明,地震子波主频大小、煤层顶底板岩性的差异、以及煤层中夹矸的变化基本上不影响谱矩法反演煤层厚度,但不同的积分区间对谱矩法反演煤厚影响较大。以子波主频50Hz、积分区25~50Hz对研究区内8煤层的厚度进行谱矩法反演预测,结果显示,研究区西南部煤层厚度变化较大,最大厚度达14m;中西部煤层较厚,变化较缓;西北部煤层厚度较薄,一般小于2m。对比25个钻孔数据,三维地震数据谱矩法反演的8煤层厚度,有17个钻孔相对误差小于18%。

一种新型单层微带反射阵天线单元的分析

提出了一种由圆形与圆环形两种结构混合组成的新型单层微带反射阵天线单元,系统地归纳了衡量移相曲线性能优劣的四个参量:相移范围、线性度、曲线斜率以及相位带宽,定义了移相曲线性能函数.采用基于RWG基的谱域矩量法分析了不同几何参数对单元移相曲线性能的影响,通过选择合适的几何参数,最终可使移相曲线的相移范围超过360°且曲线变化平缓并具有高度线性性.

不确定性规避下的动态资产组合选择

在Heston(1993)随机波动模型中引入一个新的随机变量,用以测度风险资产价格未来实际运动与模型描述之间的不确定性差异,研究投资者面对时变投资机会和规避该不确定性差异下的动态资产组合选择问题.通过设定不确定性规避状态函数,运用稳健控制方法获得最优动态资产组合选择的封闭解.分析表明,当投资者的风险规避程度大于(小于)1时,时变投资机会导致正(负)投资期效应;规避不确定性差异导致风险资产投资减少;动态资产组合选择行为可解释非市场参与之迷.最后,以上证综指1991-01—2006-10间的月度收益数据为样本,用谱广义矩法估计随机波动模型中的参数进一步验证和量化上述分析.

单自由度Maxwell阻尼器耗能结构基于频响函数谱矩的等效阻尼

为建立单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器复合系统减震结构基于反应谱的抗震设计方法,提出了一种此类结构等效阻尼的新型分析方法。鉴于Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统的松弛时间均为小量的特性,首先,对结构系统的运动方程进行重构以提高分析精度;其次获得重构系统及其等效系统的频响函数,利用两种体系的频响函数的零阶和二阶谱矩相同的等效准则,获得了单自由度Maxwell阻尼器和支撑—粘滞阻尼器系统耗能结构等效阻尼及等效频率的解析表达式。数值分析表明:在抗震规范规定的参数范围内,本文所提方法的精度明显优于经典的模态应变能方法。

基于近似Davenport风速谱的建筑结构动力响应的新封闭解法

杨庆山风速谱是Davenport风速谱的近似,可简化结构风振响应的分析.传统方法所得结构响应的表达式比较复杂,为此,提出了一种简明封闭解法.首先,研究了考虑空间相关性的杨庆山风速谱的建筑结构脉动风压的功率谱密度函数改进表达式;其次,基于1阶微分方程的虚拟激励法获得了建筑结构风振响应(结构层绝对位移及其振动速度、层间位移及其变化率)的功率谱密度函数的统一简明封闭解;最后,研究了结构层绝对位移和层间位移响应的0—2阶及4阶的谱矩的简明封闭解.以10层建筑结构为例,利用该方法和传统虚拟激励法进行对比分析,结果表明:该方法为杨庆山风速谱激励下结构风振响应的精确解法,且可用于判断传统虚拟激励法分析的精度.

双稳杜芬振子的随机共振及其动力学机制

把矩方法应用于高斯白噪声和弱周期信号驱动的双稳杜芬振子,发现矩方法的收敛快慢与阻尼系数的大小有关,即在固定非线性参数的前提下,阻尼系数越大,收敛速度越快。在阻尼系数较大的情形,对于不同频率的弱周期输入信号,系统输出功率谱增益因子的演化防噪声强度呈单峰或双峰结构,亦即对于不同的激励频率,系统可表现出单峰或者重峰随机共振结构。为了解释这些共振结构,通过考察由波动谱密度定义的非零频率峰对噪声强度依赖性,发现重峰随机共振的发生在于噪声一方面抑制了井内运动,另一方面诱发了势垒上振动。研究结果为已有结论的修正,在统计力学等方面具有显著意义。

多元随机误差对频率选择表面电磁特性的影响

针对频率选择表面(frequency selective surface,FSS)加工中存在随机误差的问题,基于多元正态分布建立了存在随机加工误差的FSS分析理论模型,给出了FSS传输系数的数学期望计算公式,以及矩形面积等效、基于误差函数级数表达式的密度曲线积分和随机样本均值3种求解方法,并采用多维自适应采样方法加速的谱域矩量法分析了随机误差对FSS电磁特性的影响。以缝隙型圆环单元为例验证了算法的准确性和收敛性,详细分析了加工误差对FSS传输性能的影响。结果表明,随着随机误差标准差的增大,FSS的电性能变差,单元尺寸和介电常数的随机误差是影响结构性能的主要因素。

混合隔震耗能结构基于Kanai-Tajimi谱的响应简明解析解

在隔震层增加侧向黏弹性阻尼器的混合隔震耗能结构能解决传统隔震结构侧向位移较大的问题,其基于Kanai-Tajimi谱下的地震动位移、速度及谱矩分析的传统方法存在表达式复杂的窘况,提出了一种简明解析解法。首先利用达朗伯原理,获得单自由度混合隔震结构的地震动方程,并运用基于白噪声的二阶微分方程来表述Kanai-Tajimi地震动随机激励,将两者联立成运动方程组。利用复模态方法将混合隔震体系的地震动响应化为基于白噪声激励下的响应。运用白噪声激励下响应的简明特点,获得混合隔震各种响应的简明解析解,基于Wiener-Khinchin定律,得到结构响应的功率谱简明表达式,最后获得可靠度分析的3阶谱矩的简明解析解。算例表明该方法具体正确性及简明性。

组合体结构基于胡聿贤谱下随机地震响应的简明封闭解

胡聿贤谱是在Kainai-Tajimi谱的基础上引入了低频段的附加项,弥补了Kainai-Tajimi谱的不足,但表达式更加复杂,不易求解。两相邻建筑通过连接黏弹性阻尼器形成的组合体结构在地震作用下的减震效果显著,为此提出了一种获得组合体结构基于胡聿贤谱随机地震动响应的简明解法。首先,运用胡聿贤谱的滤波方程将地面运动转化为白噪声激励,然后通过复模态法将运动方程进行解耦,获得了组合体结构的复振动特征值及模态强度系数。其次,基于随机振动理论,得出了动态响应的协方差、方差和功率谱密度函数的简明表达式,获得了组合体结构0—2阶谱矩的封闭解。最后,与虚拟激励法进行了比较,对设置Maxwell黏弹性阻尼器的相邻建筑结构进行实例研究,分析结果包括组合体结构0—2阶谱矩以及连接黏弹性阻尼器在地震作用下的减震性能。验证了本文所提方法的精确性。

谱方法结合小波矩量法校正自适应阵列天线互耦效应

提出一种有效的校正自适应天线单元互耦的混合算法 ,即采用小波矩量法快速计算自适应处理器包含单元互耦作用的实际输入信号 ,然后基于系统最大接收信号干扰噪声比准则 ,采用谱方法求解校正互耦的最佳权矢量 ,实现对干扰信号的抑制。以直线阵为例 ,数值模拟了校正互耦后的自适应波束图 ,说明该方法的校正效果。

基于电压统计矩灵敏度分析的附加质量识别

本文介绍了结构的附加质量识别方法,并采用欧拉梁模型对其进行了理论和数值研究。首先建立了基于拉普拉斯变换谱元法的欧拉梁模型,推导了完整梁以及引入附加质量后的梁单元刚度矩阵,并根据梁的动力响应得到各测点的电压输出;其次,对电压统计矩进行灵敏度分析,通过L1正则化方法识别了梁上附加质量位置和大小,并分析了该方法对于噪声的鲁棒性。研究表明,所提出的方法能够正确地识别出梁上附加质量的位置,有效地识别附加质量的大小。综上,基于拉普拉斯变换谱元法和电压统计矩灵敏度分析的方法,一方面可以方便地对结构中存在的附加质量进行定位和定量识别,另一方面可以为桥上的车辆荷载以及风力涡轮机叶片上积冰的识别等实际工程提供理论指导。

DGPS微带接收天线阻抗特性的分析方法

DGPS接收天线是DGPS系统的重要组成部分。本文利用谱域矩量法 ,提出了分析缝耦合积叠式贴片微带天线阻抗特性的方法 ,利用该方法 ,可以分析实际的DGPS微带接收天线 ,并为DGPS微带接收天线的设计提供必要的理论依据。

地震属性参数在煤层厚度预测中的应用对比

高分辨率三维地震勘探能够获得地下空间三维数据体的大量地质信息,为工作区煤层厚度的确定提供依据。通过常用的三种方法谱:矩法、振幅谱平方比法、地震振幅谱和子波振幅谱比法,提取三维地震数据体中地震属性,编制相应的软件程序,对煤层厚度进行预测。研究对比了这三种算法的预测效果,为煤田煤层厚度的预测提供了可靠的参考依据。

双层错位频率选择表面的电磁特性分析

针对双层频率选择表面(FSS)在曲面应用中容易出现单元错位问题,基于耦合积分方程建立错位FSS结构的理论分析模型,分析了双层错位FSS的电磁特性.采用谱域矩量法并结合周期性边界条件,将各层单元表面电流的计算范围限定在一个周期内;对于错位层FSS单元被周期边界截断的情况,考虑了周期边界上导体表面电流的连续性;选用RWG(Rao-Wilton-Glisson)基函数描述导体表面的感应电流,以实现对任意形状FSS单元的数值计算.以方环形贴片单元为例验证了算法的准确性,并考察了周期边界的电流连续性对FSS电磁特性的影响,分析了层间距、入射极化方向和错位量等参数对错位FSS结构散射特性的影响.

隔震结构基于Kanai-Tajimi平稳激励谱矩的简明解析解

隔震结构基于Kanai-Tajimi激励下的地震动位移、层间剪力及其谱矩的分析,是计算其动力可靠度的前提,针对传统方法计算上述响应非常复杂的问题,提出了一种简明解析解法。由于Kanai-Tajimi谱可用基于白噪声随机激励的二阶滤波方程表示,提出将其与隔震耗能体系地震动方程联立,进而将基于Kanai-Tajimi随机激励的地震动转为基于白噪声激励的地震动响应。利用复模态方法并基于随机振动理论获得隔震体系随机地震动激励下的位移及速度、层间剪力及其速度的协方差简明表达式,利用Wiener-Khinchin定律,获得位移及层间剪力的功率谱简明表达式。最后基于平稳谱矩的定义,研究了可靠度分析的0阶~2阶谱矩的简明解析解。算例表明本文方法具有准确性及简洁性。

基于双过滤白噪声激励的层间隔震结构随机响应的解析解法

层间隔震结构基于双过滤白噪声随机地震动激励下的响应的快速精确分析是其工程应用的前提,提出了一种分析层间隔震结构各种设计参数方差和谱矩的新解法。首先,建立层间隔震结构的地震动方程,并利用双过滤白噪声谱的滤波方程将地面运动转化为白噪声激励;利用复模态法获得各类结构设计参数基于白噪声激励的杜哈梅积分表达式,基于随机振动理论,获得了设计参数的由振动复特征值与频域变量平方和表示的功率谱的简明表达式。最后,获得了层间隔震结构0-2阶谱矩的由振动复特征值线性组合表示的解析解。所给算例验证了本文方法的准确性和高效性。