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优秀PRP项目:随机模拟技术及其在随机地震动模拟中的应用
时间:2011年11月25日
      随机模拟技术及其在随机地震动模拟中的应用 (第9期优秀项目)
      指导教师:黄淑萍
      参加学生:梁斌,夏天,李毅,邱舒扬
      随机模拟技术及其在随机地震动模拟中的应用
      摘要
      地震动具有很强的随机性,在研究结构的随机地震反应时,要用大量的符合场地条件的地震波作为输入,但强震历史纪录却很有限,因此,数值模拟随机地震动有重要意义。本项目将以随机地震动模拟为例,研究实用而精确的随机模拟方法。
      实测地震资料表明,除了随时间变化的特性,地震动同时具有随空间变化的特性。由于受行波效应、部分相关效应、局部场地效应的影响, 空间不同点处地震动的振幅和频率成分是不相同的。对于大跨的、多点支承结构,地震动的空间变化特性使得结构各个支承点的地震输入存在明显的差异。此时,一致地震激励模型不再适用, 而考虑地震动场各点振动的相关性, 按多点激励的输入方式进行地震反应分析更为合理,更加符合实际的地震动输入模型。国内外许多学者对多点激励地震响应问题进行过研究。在目前的随机过程/ 随机场模拟技术大多集中在模拟高斯平稳过程, 假定要模拟的是高斯平稳过程。这个假设不一定与实际相符合,我们可以从无数地震动记录可以看出:地震地面运动的非平稳性对结构的响应有着不可忽略的影响。先前大量的把地震动看作是平稳的随机过程是对实际情况的简化。 考虑这两个方面,研究多点非平稳随机地震动的模拟有重要的理论和应用价值。目前的研究多集中在其中一方面,多点激励或者非平稳性, 对多点非平稳随机地震动的模拟的研究并不多见。
       基于以上背景,我们把多点非平稳随机地震动的模拟作为本项目研究的主要内容。 在现有的几种模拟非平稳随机过程的方法中,以谱方法最简单实用,应用最广泛。应用最广泛。本文系统地研究了用谱方法(谐波叠加法)模拟两类多点非平稳随机过程,即均匀调制非平稳过程和调制非平稳过程的方法,并用随机过程理论推导出合成空间相关的多点非平稳地震动公式中的幅值、相位角与功率谱矩阵的关系。并用算例表明,模拟非平稳过程的方法是有效的。地震地面运动的模拟将为结构随机响应分析以及地震作用下结构动力可靠度计算奠定基础。
      关键词:随机地震动模拟,多点激励,非平稳,谱分解
 


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