基于规范反应谱的全非平稳地震动过程模拟

在经典的两类演变功率谱模型基础上,建议了另两类全非平稳地震动过程的演变功率谱模型。为生成与规范反应谱一致的全非平稳地震动时程,将地震动加速度过程分解为两个独立的随机过程,其一为已知演变功率谱的全非平稳地震动过程,其二为修正的非平稳地震动过程。对于第一个随机过程,应用非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法,即可生成代表性时程集合及其平均反应谱。对于第二个随机过程,其演变功率谱是由调制函数和功率谱密度函数组成,而功率谱密度函数则由第一个随机过程的平均反应谱与规范反应谱的拟合误差计算得到。通过对第二个随机过程演变功率谱的修正,可使合成后的全非平稳地震动过程的平均反应谱与规范反应谱拟合一致。最后,算例验证了此方法的有效性和实用性。     

平稳地震动过程的随机函数-谱表示模拟

在平稳随机过程的谱表示基础上,采用随机函数的思想,将谱表达式中的标准正交随机变量表示为基本随机变量的正交函数形式。通过两组随机正交三角函数的构造,实现了非高斯正交随机变量和高斯独立随机变量的随机函数表达。与经典的谱表示方法相比,采用随机函数表达,仅需1~2个基本随机变量即可描述原随机过程的概率特性,而且可以直接由功率谱密度函数生成具有给定概率的非高斯平稳过程和高斯平稳过程的样本函数。最后,结合平稳地震动加速度过程的功率谱密度函数,验证了随机函数-谱表示方法的有效性。     

全非平稳地震动过程的概率模型及反应谱拟合

在强度调制函数基础上,发展了一类全非平稳地震动过程的时-频调制函数。结合平稳地震动过程的功率谱密度函数,建立了全非平稳地震动过程的演变功率谱模型,并根据建筑抗震设计规范确定了模型参数的取值。应用非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法,生成具有完备概率的非平稳地震动加速度过程的代表性时程集合,进而计算代表性时程的平均反应谱。为保证计算平均反应谱与建筑抗震设计规范反应谱的一致性,建议了反应谱容许误差的双重控制准则,即平均相对误差和最大相对误差。研究表明,通过对演变功率谱的3次迭代修正,即可实现计算平均反应谱与规范反应谱拟合的目的,为应用结构随机动力学进行实际工程结构抗震设计提供了依据。     

随机海浪过程模拟的随机函数方法

在平稳随机过程模拟的谱表示与正交展开两种经典方法中,通过引入标准正交随机变量的随机函数表达形式,均可实现用一个基本随机变量模拟原随机过程。在此两种模拟方法中,通过选择基本随机变量的离散代表点集来生成随机过程的样本函数集合,进而实现从样本函数集合的角度研究随机过程。应用谱表示-随机函数与正交展开-随机函数对海浪过程模拟分析,均获得较理想结果,并对此两种模拟方法的优缺点进行对比分析。     

基于部分分层抽样的高墩桥梁随机地震响应分析

为了表征桥梁结构不确定性和随机参数相关性对桥梁结构抗震性能的影响,从概率角度对桥梁进行抗震性能分析,基于部分分层抽样原理建立了时-频非平稳地震作用下桥梁非线性随机地震响应分析方法.基于地震动演化功率谱,采用谱表示方法生成非平稳地震动样本,并采用基于正交函数的思想对谱表示方法中的随机变量进行模拟,通过两个基本随机变量表征...     

基于本征正交分解的波浪力随机场降维模拟

基于平稳多变量随机过程理论,推导了基于正交随机变量的本征正交分解(POD)公式,在此基础上,通过定义POD公式中正交随机变量集的随机函数形式,建议了平稳多变量随机过程模拟的POD-随机函数方法。该方法与传统基于随机相位角的POD都是基于正交随机变量POD的特例,然而该方法仅需两个基本随机变量即可实现对平稳多变量随机过程的精细表达。根据线性化的Morison方程,推导了波浪力多变量随机过程的功率谱密度函数矩阵,利用POD-随机函数方法,实现了波浪力多变量随机过程模拟的高效降维。最后,结合P-M波浪谱,给出了水平向波浪力多变量随机过程的功率谱密度矩阵,并对水平向波浪力随机场进行数值模拟分析。算例表明,该方法所需的基本随机变量最少,生成的代表性样本数量少且构成一个完备的概率集,在模拟精度方面亦具有显著优势。     

高速列车乘坐舒适度评价的概率密度演化方法

利用平稳随机过程的谱表示-随机函数方法,结合轨道不平顺的功率谱密度,模拟生成轨道高低不平顺的代表性样本集合,实现用一个基本随机变量表达轨道不平顺随机过程的目的。以轨道高低不平顺为外部随机激励,建立了车辆-轨道耦合随机动力系统的概率密度演化分析方法,获得高速列车在轨道高低不平顺随机激励下的车体竖向加速度的丰富概率信息。同时,根据旅客乘坐舒适度的UIC513评价标准,对于有砟轨道和无砟轨道线路,分别计算得到高速列车在200 km/h、250 km/h和300 km/h三种速度下的旅客乘坐舒适度。结果表明,轨道不平顺模拟的谱表示-随机函数方法与概率密度演化理论具有一致性,两者结合可为车辆-轨道耦合系统的随机动力响应提供高效精确分析方法,实现旅客乘坐舒适度的精细化计算,进而为高速列车乘坐舒适度评价提供了新途径。     

随机脉动风场的谱表示降维模拟

基于正交随机变量的谱表示,引入随机函数的约束条件,提出了随机脉动风场模拟的谱表示降维方法。从谱表示模拟公式中所需随机变量的数量及约束条件两方面,厘清了经典谱表示与基于正交随机变量谱表示的区别。将正交随机变量集表达为两个基本随机变量的正交函数形式,使基于正交随机变量谱表示的随机度从数万降低为2,极大地减少了随机脉动风场模拟的计算量。通过构造两类不同的正交随机函数形式,分别对高层建筑沿高度变化的水平向脉动风场进行模拟,均能获得较高的模拟精度,检验了此方法的有效性。研究表明:此方法仅需2个基本随机变量即可在密度层次上反映脉动风场的概率特性,且生成的233条代表性时程构成一个完备的概率集,进而可结合概率密度演化理论进行工程结构抗风可靠度精细化分析。     

考虑场地土参数随机性和相关性的地震动降维模拟

为了考虑场地条件对地震动特性的影响,在非平稳地震动过程的演变功率谱模型中,选择场地土参数作为随机变量,并构造了相应的随机函数形式.建议的随机函数表达不仅能够反映场地土参数的随机性及参数之间的相关性,而且能够直接利用场地土参数的均值、变异系数和相关系数等数字特征来获得其概率分布.同时,利用随机函数的降维思想,建议了基于非...     

基于部分分层抽样的高墩桥梁随机地震响应分析EI北大核心CSCD

为了表征桥梁结构不确定性和随机参数相关性对桥梁结构抗震性能的影响,从概率角度对桥梁进行抗震性能分析,基于部分分层抽样原理建立了时-频非平稳地震作用下桥梁非线性随机地震响应分析方法。基于地震动演化功率谱,采用谱表示方法生成非平稳地震动样本,并采用基于正交函数的思想对谱表示方法中的随机变量进行模拟,通过两个基本随机变量表征地震动的不确定性;采用基于数论的部分分层抽样方法对地震动-结构随机变量抽样,从而对桥梁非线性随机地震响应进行模拟,减小桥梁随机地震响应分析中的抽样方差;以一座实际高墩连续刚构桥为数值算例,对其进行了非线性随机地震响应分析,详细研究了桥梁结构不确定性和随机参数相关性对其地震可靠度的影响。研究结果表明:随机地震作用下,桥梁随机地震响应是典型的零均值非平稳随机过程,从地震动开始到结束,桥梁结构地震响应概率密度曲线存在由窄边宽,再由宽变窄的演化过程;随机地震作用下,桥梁结构关键响应的平均峰值因子存在一定差异,其通常在1.8~2.2变化;桥梁结构不确定性和随机参数相关性对高墩桥梁地震响应极值分布和地震可靠度的影响较为显著,忽略桥梁结构的不确定性和随机参数相关性将高估桥梁结构的地震可靠度。     

非平稳随机过程功率谱密度初探

提出了非平稳过程功率谱密度的概念。证明路面谱密度就是非平稳随机过程Wiener过程的功率谱密度。该结果对路面仿真以及为车辆振动提供输入激励的实时性和真实性具有很重要实际价值。     

关于影像密度测量时光谱条件的探讨

本文概括阐明了由ISO规定,通常用在不同影像技术工作中的主要几种光学密度测量的光谱条件。如:视觉密度、1类型和2类型印片密度、A状态和M状态密度。同时也介绍了光谱乘积的简明定义和教学表达式以及相关数据,且附有有关问题的简单讨论。     

Constructing models of random processes with specified properties in the frequency domain

Problems of constructing models of random processes with specified statistical properties are considered. Examples are given of the construction of such models in the frequency domain. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 8, pp. 47–50, August, 2006.     

A technique of closure using a polynomial function of Gaussian process

The purpose of the paper is to present a closure technique based on the representation of the non-linear system response process to a random excitation by a polynomial function of Gaussian process. It is shown that for the unimodal and bimodal situations of the Duffing oscillator, the proposed technique can give good approximate response moments as well as the probability density function and power spectral density of the system response.     

转轴横向裂纹的振动分析诊断

从金属材料疲劳过程的特征出发，对具有横向裂纹转轴的运动情况进行了分析，研究了具有横向裂纹转轴在断裂过程中的振动频谱分布情况及其变化规律，给转轴横向裂纹的诊断提供了进一步的信息。     

含分数阶导数项的随机Duffing振子的稳态响应分析

本文对一个含有分数阶导数项阻尼的、Gaussian白噪声激励下的Duffing振子进行了稳态响应分析。首先,基于能量平衡理论,运用等效线性化方法,计算等效系统的线性阻尼及自然频率,建立统计意义下的等效线性化系统。然后,利用平均法建立随机Ito方程,得到随机响应的Markovian近似;给出描述振子振幅概率密度函数演化的Fokker-Planck方程,并得到它的稳态解。进一步,对于含有响应振幅的等效线性系统,借助由Laplace变换得到的转换函数,得到原系统的条件功率谱密度,结合振幅的稳态概率密度作为权重函数,给出原系统功率谱密度的估计,以及响应的统计量的估计。数值模拟的结果说明所提出的功率谱密度的近似解析表达式是可靠的,它甚至适用于Duffing振子具有强非线性回复力的情形,因为它可以较好的表现出功率谱密度共振频谱加宽及多峰现象的出现。     

用动力减振器消减建筑结构在地震波激励下的随机振动响应

本文提出了根据输入地震波的加速度功率谱密度设计用于消减结构随机振动的动力减振器的思想及设计方法，并利用多种不同地震波通过计算机仿真进行了验证。结果表明利用动力减振器消减建筑结构在地震波激励下的随机振动响应是完全可行的。     

Determination of the coherency matrix of a broadband stochastic electromagnetic light beam

The statistical ensemble of a fluctuating, statistically-stationary electromagnetic light beam is presented in terms of a 2 × 2 matrix, so-called coherency matrix. The method to determine such matrix for a quasi-monochromatic light beam has been proposed for many years. In this paper, we demonstrate that the method needs to be only slightly modified to determine the matrix elements of a broadband stochastic electromagnetic light beam, if one uses the representation of statistical wave fields in the space–frequency domain. The implementation of the method is demonstrated, and the coherency matrix measurement is validated using a well-defined elliptically polarized beam.     

随机振动响应下空间相机支撑结构设计与试验

针对某高分辨率空间相机结构随机振动加速度响应大的问题,对空间相机支撑结构进行了优化设计。(1)建立了基于随机振动响应分析的数学模型,推导了随机振动均方根响应表达式;(2)基于三点定位原理和双脚架柔性结构原理设计了相机支撑结构,以相机安装点RMS值最小为目标,基频作为约束,建立了相机支撑结构随机响应优化模型,对支撑结构柔性环节位置进行了尺寸优化设计,采用MSC.PatranNastran有限元分析软件对优化处理后的支撑结构进行了工程分析,相机安装点随机响应RMS值最大19.6 grms;(3)对相机支撑结构进行了随机振动试试验。结果显示:有限元分析结果与试验测量数据符合的较好,最大相对误差为8.2%,所设计的空间相机支撑结构满足空间相机使用要求,验证了所采用优化方法的可行性。     

振动分析的有效工具--功率谱密度

功率谱密度是评价流通环境过程中随机振动的有效工具.阐述了功率谱密度的基本理论、如何获得功率谱密度;介绍了功率谱密度的具体应用.从而使流通环境中的振动分析更精确,更可靠.