非线性振动输入反演的时频域法

本文是文献〔2〕的继续。该文献中作者们提出在频域反演求输入的方法,误差一般在10％左右,主要来自所采用的等效线性化方法。为了减小这一误差,本文采用一种时域频域的混合法,在时域中进行正演计算,在频域中进行反演计算,假设传递函数在一轮迭代之内是不变的。从计算结果来看,误差大为减小。     

非线性地震道的混沌反演——Ⅱ.关于Lyapunov指数和吸引子

在本文上篇《非线性地震道的混沌反演——1.理论和数值试验》中讨论了非线性反问题逐次线性化方法及迭代过程的系统特性、递推法和广义线性反演法输出波阻抗序列的特征。本篇参照混沌理论中关于Lyapunov指数、相空间和吸引子的概念,深入研究逐次线性化迭代的状态变化的阶段性及其定量描述.当引用相空间描述系统的演化时,对于随迭代变化的阻尼因子可以发现几种吸引子.最后,总结了非线性地震混沌反演的要点,指出非线性反演迭代的复杂阶段性要川混沌理论来描述,而Lyapunov指数等才是控制迭代过程的实质性参数.     

非线性地震道的混沌反演——Ⅱ.关于Lyapunov指数和吸引子

在本文上篇《非线性地震道的混沌反演--1.理论和数值试验》中讨论了非线性反问题逐次线性化方法及迭代过程的系统特性、递推法和广义线性反演法输出波阻抗序列的特征。本篇参照混沌理论中关于Lyapunov指数、相空间和吸引子的概念,深入研究逐次线性化迭代的状态变化的阶段性及其定量描述.当引用相空间描述系统的演化时,对于随迭代变化的阻尼因子可以发现几种吸引子.最后,总结了非线性地震混沌反演的要点,指出非线性反演迭代的复杂阶段性要川混沌理论来描述,而Lyapunov指数等才是控制迭代过程的实质性参数.     

单相介质AVO反演的精度分析

振幅随偏移距变化（AVO）反演是一个非线性的组合最优化过程,理论上可先将该非线性问题线性化,然后求解线性问题;或者直接利用非线性的模拟退火、遗传算法等方法求解.但无论哪种反演思路,实际中影响其精度的因素很多,因此分析AVO反演中的误差来源对提高反演精度和评价反演方法的可靠性非常重要.本文对能造成反演误差的主要因素,噪音、薄层调谐、地震数据处理中的误差、入射角范围等进行了分析,讨论了这些因素可能对反演结果造成的影响,发现在AVO反演过程中可以从优化参数选择和针对性处理方面来减小这些误差,提高反演精度.     

地震道的非线性混沌反演——Ⅰ.理论和数值试验

全文以地震道反演的数值实验为例,根据混沌理论讨论了非线性地震反演的以下特性:1.对于带误差的地震数据和极其平滑的初始模型,逐次线性化的迭代过程产生的输出序列最终走向无序,这是非线性反演系统本身的特性决定的;2.迭代（非线性反演）系统是由Poin-care映的或系统方程描述的;3.可以根据地震反问题的特点,用多种不同的方法定义相应的Lyapunov指数,它们的数值和组合是非线性反演系统状态的有效指示;4.取决于系统参数的选取,发现在二维相空间有奇异吸引子的对应物.总之,从混沌理论的角度来研究纯数学的非线性地震反问题,可以揭示某些过去鲜为人知的内在规律性.本文为全文的上篇,主要讨论前两个问题,即理论和地震道反演数值试验结果.     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

利用有限元通用软件ANSYS,对一中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构自振特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构自振特性的影响.结果表明:自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性.研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

在连续变频振动作用下弹塑性体系的反应跃迁及反常跃迁现象

本文介绍作者1983年作为访问学者在美国康奈尔大学所作的振动台试验:一个结构模型在渐增频率的输入作用下,发生的反应跃迁现象以及在一定条件下的反常跃迁。文中探讨了跃迁及反常跃迁的机理。实验及分析结果表明:弹塑性(软化)体系无论跃迁或反常跃迁,都是振动过程中结构刚度退化的结果,且都必定发生在输入频率接近而未达到结构当前自振频率的某个值上。反常跃迁发生于输入振幅达到某一临界值之后,且其图形包络线有类似于硬化体系的特征。这两点并不意味着结构的硬化,而恰恰表明刚度有剧烈的下降。跃迁与反常跃迁是结构输入频率与结构当前自振频率二者在动的过程中发生交互跨越的结果,它体现了弹塑性结构对振动的自我保护能力。     

海洋平台结构地震反应的近似计算

本文对海洋平台结构地震反应运动方程中的非线性流体阻力项,按振动一周力作功相等的原则,等效为线性的粘滞阻尼力。在等效的过程中,作者提出了所谓“拟静态位移”的概念,用它代替等效粘滞阻尼系数中与频率有关的位移幅值,从而使计算大为简化。文中还以一简单的海洋工程结构为例,按该近似方法计算了它在某地震记录输入下的反应,并与“Fourier变换-时域迭代混合法”计算的结果进行了对比。结果表明:利用本文的近似方法计算海洋平台结构的地震反应不仅速度快、费用少,而且具有较高的精度。 该法还可以推广应用于同时受地震荷载及波浪荷载作用的海洋平台结构的反应分析。     

考虑水-桩-土相互作用的单桩式海上风机结构系统自振频率解析解

海上风机结构系统频率是海上风机结构和基础设计考虑的关键因素之一,桩-土相互作用对海上风机结构系统频率影响显著。基于欧拉-伯努利梁理论和传递矩阵方法,考虑水-桩-土相互作用及塔筒变截面特性,建立单桩式海上风机结构系统横向振动自振频率特征方程;将桩-水相互作用等效为附加质量、桩-土相互作用等效为线性弹簧,变截面塔筒等效为多段均匀梁,利用MATLAB中fsolve函数求解固有频率。通过与有限元分析结果进行对比,验证本文方法精度与有效性,并将本文方法应用于实际工程中,研究桩基础埋深、上部质量、转动惯量和桩-水相互作用对单桩式海上风机结构系统自振频率的影响。     

基于MATLAB和ABAQUS的土体等效线性化方法二次开发

本文基于ABAQUS的UMAT子程序,利用MATLAB编写主程序,自动修改INP文件,生成并修改UMAT子程序所需的非线性状态变量文件,自动调用ABAQUS进行迭代计算,并判断迭代收敛,实现了土的等效线性模型的动力分析。通过与SHAKE91和费康等编写的子程序计算结果的对比,验证了程序的正确可靠性,改变了等效线性化方法在ABAQUS上运行时需每轮人工输入的弊端,减少了人工处理数据的出错概率,提高了研究分析工作的效率,并且为ABAQUS二次开发提供了新的思路。     

电阻率二维神经网络反演

由于非线性特性地球物理反演一直以来都是一个比较困难的问题. 近十年来,非线性反演方法如人工神经网络、遗传算法在地球物理数据解释中得到越来越多的应用,但目前基本仍限于一维反演问题. 对于二维反问题,反演参数较多,神经网络反演运用较少. 本文利用BP神经网络优化方法,实现了电阻率二维非线性反演. 与传统线性化的迭代反演比较,神经网络反演能够克服传统方法的不足、获得更好的反演结果.     

高分辨率的频率空间域声波全波形速度反演-理论模型

使用最速下降法进行二维频率空间域声波波动方程全波形速度反演,讨论了如何快速实现高精度的二维频率空间域声波波动方程全波形速度反演.多尺度的思想耦合在反演框架中.把非线性问题化为逐步线性问题是我们关注的焦点,目的是把整个非线性反演的黑匣子转化成为每一步可控的过程,尽可能得到想要的反演解.仅仅使用3个离散的频率,每个频率迭代...     

等效线性化方法在地震输入能量谱中的应用

建立弹塑性单自由度系统的地震输入能量谱是基于能量抗震设计的核心问题之一,而等效线性化方法是一种简化计算弹塑性结构地震响应的实用方法,但其在弹塑性系统地震输入能量谱中的应用尚不成熟。目前基于位移一致提出的等效性线性化方法已有很多,选取其中有代表性的4种方法将弹塑性结构简化为弹性结构进行地震输入能量的计算,比较各种方法的计算精度和适用范围,同时分析和讨论了结构参数对各种等效线性化方法计算误差的影响。结果表明:所选4种等效线性化方法均对短周期结构的能量谱预测误差较大;对中等周期和中长周期下的结构其计算误差较小,其中Caltrans法和Iwan法的误差相对稳定,且平均值在10%以内。基于以上分析结果,采用遗传算法对Iwan法进行了修正,改进了其对短周期范围弹塑性结构能量谱的计算精度。     

地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析

传统低层建筑砌体结构动力特性分析中,易受到外界环境的干扰,砌体结构的完整性欠缺,导致动力特性分析的准确度较低。为提高低层建筑砌体结构的抗震性能,提出地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析方法。首先利用低层建筑砌体结构反应自功率谱,完成砌体结构的自振频率辨认;然后通过941B型超低频率测振仪测试自振频率,筛出振动波形中噪声干扰的区域,获取时域波形和频域波形;最后依据时域波形和频域波形塑造低层建筑砌体三维精细化模型,在该模型基础上,通过子空间迭代算法获取低层建筑砌体结构的模拟结果,分析地震作用下芯柱、圈梁等构造措施对建筑砌体结构动力特征的影响,完成砌体结构的动力特性分析。实验结果表明,利用所提方法对地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性进行分析,得到的分析结果准确度较高。     

叠前地震资料AVA变参数反演方法

线性AVA反演将纵横波速度比作为常数,从而把非线性AVA反演问题线性化,以得到稳定的反演结果.为突破这一假设条件对AVA反演的限制,本文把纵横波速度比作为未知量,通过变换反演参数,将非线性AVA反演问题线性化,再利用广义线性反演方法求解,得到合理稳定的储层参数.利用实际工区井数据考察了方法的可行性和抗噪性.最后,将该方法应用到实际地震数据,得到了合理的反演结果,说明本反演方法的可靠性与适用性.     

二维地震折射层析成象

本文提出了由地震折射波初至走时确定二维速度结构的一种迭代层析成象反演方法。该方法适宜源检距密于常规剖面的折射剖面,反演方法基于线性化问题的迭代解,可用来确定连续变化的速度和亚水平(Subhorizontal)介面的几何形状。每次迭代中,都用试射法,进行两点射线追踪以构成线性方程组。速度场用速度梯度为常数的三角单元的速度来确定,射线路径可解析计算。根据正问题的各别的线性化公式,考虑了两种不同的反演方法。用线性化走时-速度雅可比行列武反演比用类似于普通级数展开法的慢度公式得到的结果要好。有关分辨率的实例表明,由于射线几何特性、分辨率随深度而下降,引起了水平模糊以及源-     

利用阵列感应测井仪信号反演非均匀分布地层电导率

基于非线性积分方程,利用井轴上阵列感应成像测井仪（AIT）的单频测量信号,将变形玻恩（Bom）迭代方法用于地球物理测井反演,用正则化方法求出地层电导率分布。文中首先给出对于未知电导率分布的非线性积分方程,然后用玻恩近似使非线性积分方程线性化,求出电导率分布。在迭代过程中,数值模式匹配法用于求解阵列感应的正演问题。数值计算表明,用井轴上 AIT 的单频测量信号得到的成像结果与真电导率剖面分布吻合较好。     

基于改进的贝叶斯推断和最小二乘支持向量机的非线性多波联合AVO反演（英文）

多波地震资料采集和处理技术的发展促进了联合PP波和PS波数据的多波联合AVO反演的应用,常规多波联合反演是线性的,通常基于Zoeppritz方程近似式进行多次迭代,导致其在远炮检距情况下求解得到的纵、横波速度和密度等参数精度不高。多波联合反演存在非线性问题。为此,本文提出了一种基于精确Zoeppritz方程的非线性反演方法。该方法结合改进的贝叶斯推断和最小二乘支持向量机方法来求解非线性反演问题。首先,采用粒子群算法来优化贝叶斯推断的参数初始值。改进的贝叶斯推断是通过最大化超参数的后验概率来获得最小二乘支持向量机的最优参数,提高了最小二乘支持向量机的学习和泛化能力。然后,利用此最优参数建立PP波、PS波反射振幅与弹性参数之间的最优非线性最小二乘支持向量机模型,从而提高了多波联合反演的精度。该方法只需训练一次模型,就可以解决多波联合反演的非线性问题。模型测试表明,利用该方法反演出的弹性参数精度要高于仅用PP波进行贝叶斯线性近似式反演得到的结果。此外加噪模型数据的反演结果表明,该方法具有较好的抗噪性。实际多波资料的应用进一步验证了方法的可行性及其相对于PP波贝叶斯线性近似式反演的优势。     

深厚软土场地基岩地震动反演——以天津波为例

根据天津波地表加速度记录和相应实测场地钻孔资料,采用等效线性化方法模拟土体非线性,进行了深厚软土场地基岩地震动反演,研究了频率截断对深厚软土场地基岩地震动反演的影响,为天津波地表加速度记录提供了相应的基岩地震动输入。研究表明:不同截断频率情况下,反演得到的基岩地震动峰值和反应谱曲线形状均相差悬殊,但反演后再正演所得到的地面运动与原地表记录相比,加速度时程曲线形状和峰值大小、反应谱曲线形状和峰值大小均非常接近;可根据工程需要对地表加速度记录进行不同频率的截断,反演得到所需强度的基岩地震动。     

非线性层析反演速度建模技术

深度速度模型的构建仍然是地震成像中的巨大挑战,获得一个精确的深度速度模型和减少深度成像项目周期都是至关重要的。常规层析反演速度建模每次迭代相当于一次线性反演,且需要重新的拾取工作,导致非常耗时,效率低下。本文提出非线性层析反演速度建模技术来建立速度模型。拾取共成像点道集的RMO量,转换到叠前域,作为运动学不变量,通过层析反演迭代进行模型更新。用一个多次的线性反演来逼近一个非线性的物理过程,避免重复的拾取工作,大大提高项目的运转效率。通过实例证明该方法的有效性。