基于结构健康监测的苏通大桥实测强风演变功率谱 被引量：4

1

作者 王浩 程怀宇 +1 位作者 茅建校 李爱群 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期838-844,共7页

对基于小波变换的非平稳时间序列演变功率谱密度函数的估计方法进行了总结.以苏通大桥结构健康监测系统实测的台风达维、海葵以及冬季强北风数据为研究对象,基于Morlet小波计算了上述3个实测典型强风的演变功率谱密度函数.实测风演变谱... 对基于小波变换的非平稳时间序列演变功率谱密度函数的估计方法进行了总结.以苏通大桥结构健康监测系统实测的台风达维、海葵以及冬季强北风数据为研究对象,基于Morlet小波计算了上述3个实测典型强风的演变功率谱密度函数.实测风演变谱在时域内的均值与傅里叶谱吻合良好,验证了演变谱估计结果的准确性.实测强风的演变功率谱分析结果表明,脉动风的能量主要集中在低频部分,且脉动风速功率谱随时间变化显著,具有较强的非平稳特性.基于平稳随机过程假设的传统风谱计算方法无法准确描述实测强风风谱的非平稳特征.研究结论可为桥址区三维非平稳脉动风场的准确模拟以及强/台风作用下苏通大桥的非平稳抖振分析提供实测参考. 展开更多

关键词 非平稳随机过程 脉动风速 演变功率谱 小波变换 苏通大桥 结构健康监测系统

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爆破地震地面运动的演变功率谱密度函数分析 被引量：7

2

作者 田运生 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期7-11,共5页

按照Priestly提出的演变随机过程理论,对非平稳随机过程的演变功率谱密度函数进行了理论推导,并给出了定义。在此基础上,建立了基于均匀调制随机过程的爆破地震动演变功率谱密度函数。经对比发现,理论模型计算值与实验测试结果具有较好... 按照Priestly提出的演变随机过程理论,对非平稳随机过程的演变功率谱密度函数进行了理论推导,并给出了定义。在此基础上,建立了基于均匀调制随机过程的爆破地震动演变功率谱密度函数。经对比发现,理论模型计算值与实验测试结果具有较好的一致性。 展开更多

关键词 爆炸力学 演变功率谱 随机振动 爆破地震效应 地面运动

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相关演变随机激励下响应演变谱矩阵的表达式 被引量：3

3

作者 方同 孙木楠 张天舒 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期351-354,共4页

引入演变频率响应矩阵的概念,时不变线性系统在矢量演变随机激励下的响应演变功率谱矩阵有十分简洁的形式,与平稳随机响应-激励功率谱矩阵的关系式十分相似。实质不同在于:此处的演变频率响应理应定义为零初始条件下、系统对演变复谐和... 引入演变频率响应矩阵的概念,时不变线性系统在矢量演变随机激励下的响应演变功率谱矩阵有十分简洁的形式,与平稳随机响应-激励功率谱矩阵的关系式十分相似。实质不同在于:此处的演变频率响应理应定义为零初始条件下、系统对演变复谐和激励的确定性瞬态响应。因此,演变随机响应问题就归结为相关演变复谐和激励下的确定性瞬态响应问题。响应演变谱矩阵的一般表达式覆盖了非均匀调制与均匀调制随机激励两种情形的结果。而同源演变随机激励情形只是其特例。 展开更多

关键词 演变随机激励 响应演变功率谱 演变频率响应 同源随机激励

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非平稳地震动过程模拟的谱表示-随机函数方法 被引量：31

4

作者 刘章军 曾波 吴林强 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期411-417,共7页

在Priestley演变谱理论的基础上,采用随机函数的思想,建立了一类新的全非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法。在谱表示-随机函数方法中,实现了用2个基本随机变量即可精确表达原随机过程的目的。通过选取基本随机变量的离散代表点集,可... 在Priestley演变谱理论的基础上,采用随机函数的思想,建立了一类新的全非平稳过程模拟的谱表示-随机函数方法。在谱表示-随机函数方法中,实现了用2个基本随机变量即可精确表达原随机过程的目的。通过选取基本随机变量的离散代表点集,可以直接由演变功率谱密度函数生成具有给定赋得概率的代表性样本集合。以全非平稳地震动加速度过程的演变功率谱为例,验证了方法的有效性和优越性。最后,结合概率密度演化方法,进行了Duffing振子的随机地震反应分析与抗震可靠度计算。 展开更多

关键词 非平稳地震动 随机函数 演变功率谱 概率密度演化方法 DUFFING振子

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非平稳非高斯随机过程插值模拟方法

5

作者 盛向前 虞跨海 +1 位作者 范文亮 牛兰杰 《振动工程学报》 北大核心 2025年第8期1827-1838,共12页

针对非平稳非高斯随机过程模拟中存在的随机变量数目过多和潜在高斯随机过程的功率谱计算耗时大的问题,本文结合随机谐和函数,提出一种基于样本插值的非平稳非高斯随机过程快速模拟方法。在已知非高斯随机过程的目标演变功率谱和目标密... 针对非平稳非高斯随机过程模拟中存在的随机变量数目过多和潜在高斯随机过程的功率谱计算耗时大的问题,本文结合随机谐和函数,提出一种基于样本插值的非平稳非高斯随机过程快速模拟方法。在已知非高斯随机过程的目标演变功率谱和目标密度函数的前提下,通过Mehler公式建立非高斯随机过程和潜在高斯随机过程的相关函数方程,并采用插值求解的方式提出潜在高斯随机过程的演变功率谱快速计算方法,结合随机谐和函数提出非平稳非高斯随机过程快速模拟方法,采用单点均匀调制非高斯随机过程和多点非均匀调制非高斯随机过程模拟验证该方法的有效性。结果表明:在保证计算精度的前提下,插值求解潜在高斯随机过程的演变功率谱的计算耗时低于Mehler公式求解的耗时,且随着激励数目的增多,插值求解计算潜在高斯随机过程的演变功率谱的效率更为明显;所提非平稳非高斯随机过程快速计算方法,能够有效模拟具有目标演变功率谱和目标密度函数的非高斯随机过程。 展开更多

关键词 随机振动 非高斯随机过程 非平稳 演变功率谱 随机谐和函数

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高速铁路桥上目标残余轨道不平顺的构造方法研究

6

作者 余建 周旺保 +1 位作者 蒋丽忠 冯玉林 《土木工程学报》 北大核心 2025年第10期110-127,共18页

桥上目标残余轨道不平顺构造是开展高速铁路桥梁震后行车性能设计的关键,目前缺乏合理的构造方法研究。文章提出了基于平移高斯脉冲的零相位角分布假设,实现了非平稳信号和演变功率谱密度之间的相互转换,利用平移高斯脉冲技术构造了高... 桥上目标残余轨道不平顺构造是开展高速铁路桥梁震后行车性能设计的关键,目前缺乏合理的构造方法研究。文章提出了基于平移高斯脉冲的零相位角分布假设,实现了非平稳信号和演变功率谱密度之间的相互转换,利用平移高斯脉冲技术构造了高速铁路轨道-桥梁系统的目标残余轨道不平顺时域非平稳样本,对目标残余轨道不平顺的构造参数设置展开了讨论。研究结果表明:基于平移高斯脉冲技术重构的残余轨道不平顺与初始残余轨道不平顺重合度较高,2种残余轨道不平顺的列车振动幅值误差小于5%;目标残余轨道不平顺激励下的列车响应峰值对残余轨道不平顺集具有良好的包络性,目标残余轨道不平顺具有合理的安全性余量;残余轨道不平顺最小样本量、二次采样空间间隔、窗函数跳跃距离建议取为40组、0.25m和1,高斯窗长度建议控制在41到61之间。 展开更多

关键词 高速铁路桥梁 震后行车性能 非平稳信号 演变功率谱密度 残余轨道不平顺

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基于规范反应谱的全非平稳地震动过程模拟 被引量：18

7

作者 刘章军 刘子心 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期457-465,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 地震动 全非平稳过程 演变功率谱 谱表示-随机函数 规范反应谱

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结合小波变换分析系统在演变非平稳随机激励下的响应 被引量：1

8

作者 李方兵 张天舒 方同 《东华大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期32-36,41,共6页

针对非均匀调制演变非平稳随机激励,提出一种分析系统演变非平稳随机响应问题的一般方法.在演变非平稳随机激励模型的基础上,通过小波变换建立起演变非平稳随机激励的演变功率谱,然后进行随机响应分析,得到系统在非均匀调制演变非平稳... 针对非均匀调制演变非平稳随机激励,提出一种分析系统演变非平稳随机响应问题的一般方法.在演变非平稳随机激励模型的基础上,通过小波变换建立起演变非平稳随机激励的演变功率谱,然后进行随机响应分析,得到系统在非均匀调制演变非平稳随机激励下的响应.结合具体算例,通过数值仿真说明所提方法的有效性和正确性. 展开更多

关键词 演变非平稳随机响应 小波变换 演变功率谱密度

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苏通大桥桥址区实测强风非平稳风特性分析 被引量：10

9

作者 王浩 杨敏 +1 位作者 陶天友 茅建校 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期312-318,共7页

以2012年"达维"和"海葵"台风期间苏通大桥SHMS实测风数据为研究对象,采用游程检验法对桥址区实测风速进行了平稳性检验,对比分析了基于平稳和非平稳风速模型计算得到的平均风速风向(时变)、紊流强度、紊流功率谱密... 以2012年"达维"和"海葵"台风期间苏通大桥SHMS实测风数据为研究对象,采用游程检验法对桥址区实测风速进行了平稳性检验,对比分析了基于平稳和非平稳风速模型计算得到的平均风速风向(时变)、紊流强度、紊流功率谱密度等风特性,并采用基于小波变换(WT)的演变功率谱密度(EPSD)估计方法,进行了实测强风非平稳演变功率谱分析。结果表明,实测风速表现出明显的非平稳特性;由于时变趋势项的引入,非平稳风速模型比传统平稳风速模型能更好地表征实测强风特性;所得演变功率谱密度直观地展示了实测脉动风速能量的时频分布,EPSD均值与傅里叶变换谱吻合良好,验证了EPSD估计的可靠性。研究结果可为今后非平稳风场实测分析及数值模拟提供参考。 展开更多

关键词 苏通大桥 非平稳风特性 台风 演变功率谱密度 小波变换

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大跨悬索桥三维非平稳耦合抖振分析 被引量：1

10

作者 林家浩 刘高 王秀伟 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期143-149,共7页

基于Priestley(1967)演变功率谱模型,并采用Lin和Yang(1983)的建议,建立了脉动风速的非平稳功率谱模型。依据此模型,采用三维有限元法,建立了大跨桥梁非平稳耦合抖振运动方程。然后,将虚拟激励法和精细时程积分法相结合,建立了求解桥梁... 基于Priestley(1967)演变功率谱模型,并采用Lin和Yang(1983)的建议,建立了脉动风速的非平稳功率谱模型。依据此模型,采用三维有限元法,建立了大跨桥梁非平稳耦合抖振运动方程。然后,将虚拟激励法和精细时程积分法相结合,建立了求解桥梁三维非平稳耦合抖振运动方程的快速算法。以某大跨悬索桥为例,分析了该桥的非平稳耦合抖振响应,并与平稳耦合抖振响应进行了比较。计算结果表明:随着脉动风速平稳部分持时的增大,非平稳抖振分析结果逐渐收敛于平稳抖振分析结果;但若脉动风速的平稳部分持时较短,非平稳抖振分析结果将低于平稳抖振分析结果。 展开更多

关键词 大跨悬索桥 演变功率谱模型 虚拟激励法 耦合抖振分析 精细时程积分法 桥梁抖振

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基于强震记录的多维地震动降维建模 被引量：4

11

作者 刘章军 姜云木 +1 位作者 刘子心 岳庆霞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第18期244-251,共8页

地震动具有多维性,如何合理建立多维地震动是复杂工程结构精细化抗震分析的基础。首先,以1 766组实测多维强震记录为依据,建议了一类多维地震动的迟滞相干函数模型;其次,研究地震动平动分量在幅值、持时及频谱之间的关系,建立了多维地... 地震动具有多维性,如何合理建立多维地震动是复杂工程结构精细化抗震分析的基础。首先,以1 766组实测多维强震记录为依据,建议了一类多维地震动的迟滞相干函数模型;其次,研究地震动平动分量在幅值、持时及频谱之间的关系,建立了多维地震动的演变功率谱模型;最后,基于本征正交分解的随机向量过程降维方法,实现了仅用两个基本随机变量即可有效模拟多维地震动过程。数值算例表明,降维方法生成的多维地震动代表性时程具有良好效率,且平动分量的相干性、反应谱以及幅值谱均与实测记录拟合一致,验证了多维地震动降维模型的精确性和工程适用性。同时,采用降维方法生成的多维地震动代表性时程具有赋得概率,并构成一个完备的概率集,可与概率密度演化理论相结合,进而为复杂工程结构抗震可靠性精细化评价提供有效途径。 展开更多

关键词 多维地震动 实测强震记录 相干函数 演变功率谱 降维模拟

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考虑跨数和墩高随机的目标震致轨道几何不平顺研究 被引量：6

12

作者 余建 蒋丽忠 +3 位作者 周旺保 冯玉林 赖智鹏 刘祥 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期123-132,共10页

我国高速铁路规划布局逐渐向西部地震地区延伸,列车震后速度阈值计算的关键在于目标震致轨道几何不平顺的确定。基于短时傅里叶变换和零相位分布假定,提出一种目标震致轨道不平顺的计算方法,探讨考虑跨数和墩高随机的目标震致轨道不平... 我国高速铁路规划布局逐渐向西部地震地区延伸,列车震后速度阈值计算的关键在于目标震致轨道几何不平顺的确定。基于短时傅里叶变换和零相位分布假定,提出一种目标震致轨道不平顺的计算方法,探讨考虑跨数和墩高随机的目标震致轨道不平顺等效方法。研究结果表明:震致轨向不平顺幅值显著,其余不平顺幅值基本为零;震致轨道几何不平顺的低频成分在演变功率谱密度密度中占据主导地位;震致轨道几何不平顺集的演变功率谱密度具有稳定性,满足对数正态分布假定;计算目标震致轨道几何不平顺时,跨数随机结构可按照9跨进行等效,墩高随机结构可按照与其最高墩高度相同的等墩高结构等效。 展开更多

关键词 随机地震 震致轨道几何不平顺 短时傅里叶变换 演变功率谱密度 假设检验

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桥梁结构非平稳随机抗震分析 被引量：1

13

作者 但庆文 张传勇 刘章军 《三峡大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第5期58-62,共5页

基于平稳地震动过程的Kanai-Tajimi功率谱密度函数,建立了一类时-频非平稳地震动过程的演变功率谱模型.结合公路工程抗震规范和非平稳过程模拟的随机函数-谱表示方法,生成了610条桥梁抗震设计所用的地震动概率模型的代表性时程集合,通... 基于平稳地震动过程的Kanai-Tajimi功率谱密度函数,建立了一类时-频非平稳地震动过程的演变功率谱模型.结合公路工程抗震规范和非平稳过程模拟的随机函数-谱表示方法,生成了610条桥梁抗震设计所用的地震动概率模型的代表性时程集合,通过代表性时程的均值、标准差及平均反应谱值与目标值的比较验证了本文方法的有效性.在此基础上,结合概率密度演化方法,对范和港跨海斜拉桥随机地震反应与抗震可靠度进行了精细化的分析,为桥梁结构抗震分析提供参考. 展开更多

关键词 非平稳地震动 时-频非平稳性 演变功率谱 桥梁结构 抗震可靠度

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非负矩阵分解在地震作用下结构随机响应分析中的应用 被引量：2

14

作者 徐梓栋 王浩 梁瑞军 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期188-192,共5页

地震动作为一类典型的非平稳随机过程可由演变谱刻画其能量的时-频分布。然而,演变谱的时-频耦合特性却限制了经典谱表示法的模拟效率。为提高非平稳地震动模拟效率,简化非平稳地震作用下结构随机响应分析,提出了基于非负矩阵分解(nonne... 地震动作为一类典型的非平稳随机过程可由演变谱刻画其能量的时-频分布。然而,演变谱的时-频耦合特性却限制了经典谱表示法的模拟效率。为提高非平稳地震动模拟效率,简化非平稳地震作用下结构随机响应分析,提出了基于非负矩阵分解(nonnegative matrix factorization,NMF)的地震动演变谱解耦方案,使结构在非平稳地震作用下的响应计算简化为各项均匀调制激励下的结构随机响应叠加。分析结果表明,基于非负矩阵分解的地震动演变谱解耦具有良好的精度,快速傅里叶变换技术的引入提高了经典谱表示法的模拟效率,模拟样本自相关函数与目标值吻合良好,非平稳地震作用下结构随机响应频域分析得到简化。 展开更多

关键词 演变功率谱 非负矩阵分解(NMF) 快速傅里叶变换 地震动模拟 随机响应分析

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沙尘暴天气下实测强风非平稳特性研究

15

作者 杨汉 郅伦海 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第12期1660-1667,共8页

文章基于小波变换及非平稳风速模型,对北京325 m气象塔实测强风数据进行统计分析,获得湍流度、阵风因子、演变功率谱等非平稳强风的湍流特征参数,并对比研究了平稳风速模型和非平稳风速模型的风特性分析结果。结果表明,沙尘暴天气下实... 文章基于小波变换及非平稳风速模型,对北京325 m气象塔实测强风数据进行统计分析,获得湍流度、阵风因子、演变功率谱等非平稳强风的湍流特征参数,并对比研究了平稳风速模型和非平稳风速模型的风特性分析结果。结果表明,沙尘暴天气下实测强风表现出较强的非平稳性,基于非平稳风速模型统计的湍流度和阵风因子与平稳风速模型的分析结果存在明显差异,利用小波变换估计的演变功率谱呈现明显的时域变化特征,传统平稳风速模型难以准确描述实测非平稳强风的风场特性。 展开更多

关键词 非平稳风特性 湍流度 阵风因子 小波变换 演变功率谱

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