[發明專利]一種多相位譜迭代的人工波反應譜擬合計算方法

有效

• 申請號: 202011171591.0
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112287291B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 謝皓宇;仉文崗;洪利;黎泳欽;鄒育麟
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G06F17/14;G06F17/15;G06K9/00
• 代理公司: 重慶西南華渝專利代理有限公司 50270
• 代理人: 郭桂林

本發明提供一種多相位譜迭代的人工波反應譜擬合計算方法，針對傳統的頻域法擬合包絡設計反應譜的人工地震波中存在的問題，在傅里葉幅值譜迭代時，第R次迭代生成R×10組隨機相位譜以及生成R×10條人工波，用人工波分別對應的反應譜的平均值與設計反應譜之間的誤差進行迭代，避免出現對隨機相位譜最后擬合結果無法收斂的情況。本發明在頻域法擬合設計反應譜的過程中，重點是使用了多相位譜矩陣，而不再是用單一的、不變的相位譜，且每次的迭代使用復數的傅里葉相位譜，也降低了人工波的隨機相位譜對于最終擬合成果的收斂精度的影響。

技術領域

本發明涉及人工地震波合成技術領域，尤其涉及一種多相位譜迭代的人工波反應譜擬合計算方法。

背景技術

根據設計反應譜擬合人工地震波是目前國內外結構抗震設計中進行動力學分析時確定輸入地震波的一個重要方法。傳統的頻域法擬合設計反應譜在結構抗震領域得到了廣泛的使用(陳永祁，劉錫薈，龔思禮.擬合標準反應譜的人工地震波[J].建筑結構學報，1981(04)：34-43.)，其過程中需要1個隨機的傅里葉相位譜，而隨機傅里葉相位譜的取值將很大程度上影響最終的結果。

然而，相位譜對最終生成的人工波的影響是及其復雜的，目前大部分的技術和方法，很少有直接對相位譜進行調整和優化的研究；有研究也曾提出對相位譜進行修正(Cacciola P，Zentner I.Generation of response-spectrum-compatible artificialearthquake accelerograms with random joint time-frequency distributions[J].Probabil Engineering Mechanics.doi：10.1016/j.probengmech.2011.08.004)(謝皓宇，鄭萬山，仉文崗等.2020.考慮迭代相關及相位譜的人工地震波反應譜擬合[J].地震學報.doi：10.11939/jass.20190145)，但這些方法在人工波的擬合過程中會直接地對人工波的隨機相位譜進行調整和修正，從而影響到相位譜的隨機性和均勻性。

發明內容

本發明提供一種多相位譜迭代的人工波反應譜擬合計算方法，針對傳統的頻域法擬合包絡設計反應譜的人工地震波中存在的問題，在傅里葉幅值譜迭代時，第R次迭代生成R×10組隨機相位譜以及生成R×10條人工波，用人工波分別對應的反應譜的平均值與設計反應譜之間的誤差進行迭代，避免出現對隨機相位譜最后擬合結果無法收斂的情況。

具體步驟為：

一種多相位譜迭代的人工波反應譜擬合計算方法，包括如下步驟，

S1：將設計反應譜S_D(ω_k)轉換為功率譜密度函數并得到對應的傅里葉幅值譜A₀(ω_k)，其中，ω_k表示采樣頻率，并令采樣數量等于K，k＝1，2，…，K；

S2：生成(10×r)×K的隨機相位矩陣Θ^r_(10×r)×K；

S3：S301：將步驟S2的隨機相位矩陣Θ^r_(10×r)×K與傅里葉幅值譜A_r(ω_k)組合，生成對應的(10×r)條人工地震波G_rn(t_m)，并計算得到(10×r)組反應譜S_rn(ω_k)；

S302：對S_rn(ω_k)求均值，用均值與設計反應譜S_D(ω_k)的誤差對傅里葉幅值譜A_r-1(ω_k)進行迭代得到A_r(ω_k)；