阶跃响应测定地震计周期与阻尼的精度研究

对阶跃响应波形的时域测定与频域测定两种方法进行对比计算,结果表明,频域测定法的计算精度提高约1个数量级。研究地震计周期与阻尼参数的影响因素,应优先选用频域测定法。     

复阻尼振动方程频域解法中有关问题的研究

以地震反应谱的形式，阐述了复阻尼系统在频域求解过程中容易出现的问题。通过理论与计算分析得知，这些问题对反应谱计算有很大的影响。另外，还初步分析了时域精确法及频域分析方法的计算效率，认为时域精确法比频域分析方法的计算效率高。     

无限域波传播分析的高精度连分式人工边界条件

针对无限域波传播问题的频域解析动力刚度关系,提出一种新的连分式逼近来代替频域动力刚度,建立了基于动力刚度连分式的高精度时域人工边界条件。该边界条件能够与有限元法无缝结合,通过引入一定数量的辅助变量,避免频域人工边界条件直接转化到时域内高计算和存储成本的卷积运算。数值算例表明,该边界条件具有较高的计算精度和良好的稳定性。     

边坡振动台模型实验动位移的加速度时程积分探讨

受数据采集条件限制,振动台模型实验的速度和动位移时程一般由实测加速度时程信号进行积分得到。通过理论分析和实验实测数据计算,认为动位移的频域积分法误差来源是低频截止频率的选取,特别当低频频率接近零时,传统二阶频域积分可产生较大的动位移低频振荡和峰值误差。提出利用时域与频域混合的方法,即频域一时域混合积分法,来克服积分过程带来的误差,其在对加速度两次积分中,分别进行一次频域积分和一次时域积分。地震模拟振动实验的台面实测加速度数据积分与台面动位移计实测数据的对比表明,较之传统的二阶频域积分,采用频域一时域混合积分时误差可明显减小。     

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。     

单自由度系统地震动力反应的实时计算方法

本文对计算单自由度系统地震动力反应的频域方法和时域方法进行了分析比较。说明了目前时域方法所存在的问题,指出寻找一种在计算精度上与频域方法等价的时域算法是一个值得研究的重要课题。据此,本文提出了一套能较精确模拟单自由度系统传递函数的时域方法。其计算格式采用具有较高计算效率的递归格式。理论分析与数值试验表明,该方法具有精度优于其他时域算法、速度快的特点,可应用于强震观测台网中强地震动参数的实时计算。     

频域透射边界

本文将时域透射边界应用于频域。首先讨论了频域透射边界的精度,并用一维波动模型详细论证了它的精度和可行性。然后,用软地基上加桩单层厂房地震反应计算实例说明频域透射公式对于处理复杂工程问题的实用性。     

利用零偏移距VSP资料在小波域计算介质Q值

讨论了地震子波为一般零相位子波情况下,利用零偏移距垂直地震剖面(VSP)资料在时-频域计算Q值方法．以Morlet小波为基本小波,基于单程波传播理论, 在地震子波为一般的零相位子波情况下,推导出了在时-频域计算Q值的公式．通过对横坐标作恰当的非线性变换后,该公式在形式上与地震子波为脉冲时的计算公式类似．文中采用VSP正演记录,验证了本文提出的方法的正确性．文中还讨论了在时-频域恰当地选择有效频带,降低反射波对Q值计算结果影响的方法．     

汕头地区地壳平均波速比的联合测定

本文根据汕头传输台网测定的96次地震走时数据,用联合测定法计算了该区地壳波速比,得到地壳平均波速比为1.707±0.005。此值较华南区域平均波速比1.692略高。因研究时段区内无M≥5级地震,故1.707±0.005应视为该区地壳波速比正常背景值。     

地震和爆破时频域能量分布特征的对比分析

运用小波分析方法计算和分析了CDSN乌鲁木齐台记录的天然地震和人工爆破在时频域的能量分布特征,分析结果表明,在震中距大致相同的范围内,同一台站记录的不同当量的人工爆破具有相似的时频变化规律,而天然地震能量分布却存在较大差别。天然地震与人工爆破的时频域能量分布谱图存在比较明显的差异。     

关于复阻尼理论的几点注记

给出了复阻尼本构方程在全频域的表达式，完成了向时域表达式的转换。中指出，基于Fourier频域的本构不能用于求解由初值确定的自由振动，只有延拓至复频域，才具备概括自由振动与强迫振动两种工况的能力。为了满足热力学定律的约束，对复频域本构必须附加限制条件。离散计算时，由于未实施这一限制条件，一定会导致失稳。中对解决失稳问题提出了若干建议。     

求解结构-无限地基动力相互作用的高阶透射边界频域方法

基于比例边界有限元法(scaled boundary finite element method,SBFEM)对结构-无限地基系统进行了频域的动力相互作用分析。通过一种新的高阶透射边界对无限地基进行模拟,该透射边界是基于无限域动力刚度矩阵的连分式解形式,连分式的系数通过以动力刚度矩阵表示的比例边界有限元方程递推计算。通过数值算例验证了该高阶透射边界的收敛性,并与解析解进行了比较,表明该方法具有较高的精度。最后对重力坝-库水-无限地基系统进行了频域分析,将计算结果与无质量地基模型进行了对比。对比结果表明,所提地基模型计算的结果与无质量地基模型的计算结果相比降低约20%。该方法可以有效地进行二维和三维大型结构-地基相互作用分析。     

内蒙古数字地震台网快速测定速报震级结果评估

利用2014—2018年内蒙古及邻省数字地震台网108个宽频带固定地震台站的事件波形数据,分别采用快速测定速报震级方法和常规速报震级测定方法对85例有效速报地震进行分析,测定两种方法的震级偏差,给出震级校正值,并对结果进行对比。结果表明:(1)快速测定法的结果与常规速报震级方法测定结果相比整体偏小,震级差绝对值介于0~0.5之间,平均震级差为0.25,对不同震级差频度分布进行高斯分布函数拟合,震级差分布符合高斯正态分布;(2)分别测算两种方法量取振幅测定震级的时间,快速测定法用时为常规速报震级方法的3/5,平均节约时间90 s左右,减少速报报出时间;(3)对于地震震级偏小并且垂直分量的S波发育不完全的地震事件,不建议采用快速测定速报震级方法测定震级;(4)采用校正后的震级测定结果,精度有所提高,减小了震级偏差对地震速报的影响,因此该方法适用于地震台网速报的处理要求,可以提供较为可靠的参考。     

断层土壤气CO2含量快速测定法关键问题探讨

为了提高断层土壤气CO2含量观测数据的映震效能,从测点选择、装置布设、观测方法、辅助测项4个方面对断层土壤气CO2含量快速测定法的关键问题做了全面研究,得出结论：（1）断层土壤气CO2含量测点应选择在活动断层破裂带上或紧邻破裂带的敏感地带,在测点选择时应结合地质资料和钻孔资料对预选址的地下岩石结构及其破裂程度进行研究或有效探测,不宜仅为了观测方便在现有地震台站随便选址;（2）断层土壤气CO2含量快速测定法的装置要尽可能布设得深人地下,至少应使测定孔深度超过地表以下0．5m,最好能够选择深人地表以下2．0m以上的深度,以尽量减少或不受地表生物层的影响,但在装置布设时也要充分考虑地下水位的变化情况;（3）在使用断层土壤气CO2含量快速测定法观测CO2含量变化的过程中应努力消除人为因素的影响,避免主观随意性,特别是应将CO2含量快速测定管放置到靠近测定孔的孔底位置,快速测定管底部开口应尽量保持一致且要使开口口径最大化,避免快速测定管触底;（4）测定孔内温度与断层土壤气CO2含量变化呈正相关,降雨量对断层土壤气CO2含量测值有负面的影响,同步进行测定孔内温度和降雨量辅助观测是必须的。鉴于气压变化与断层土壤气CO2含量变化有较强的负相关,建议在机理上进一步研究其影响,同时还应引入湿度作为断层土壤气CO2含量观测的辅助测项。     

线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法

提出一种线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法．首先，用近场波动数值模拟解耦技术求得在短时脉冲作用下采用Rayleigh阻尼系统的时域解；再对时域解进行富立叶变换得到相应频域解；然后根据阻尼与系统动力反应结果的关系，利用泰勒级数展开技术得到具有复阻尼系统的频域解．这一方法充分利用了时域解耦显式算法的优点，提高了线性土 结构动力相互作用分析的计算效率．      

台站地震资料的时频域自适应极化分析和滤波

提出一种自适应协方差的时频域极化滤波方法。该方法在广义S变换时频方法的基础上,构造时频域自适应协方差矩阵,通过特征分析计算时频域瞬时极化参数,设计极化滤波器,实现多分量地震极化分析和滤波。其优势在于协方差矩阵的分析时窗的长度由多分量地震数据的瞬时频率确定,可以自适应于有效信号的周期,在每个时频点计算极化参数不需要进行插值处理;结合时间频率信息,解决在时间域或频率域波形或频率重叠的信号具有明显的直观性。模型数据及实际三分量台站地震数据处理结果表明,该极化滤波方法在台站地震资料分析和处理方面具有很好的直观性和较高的分辨率。     

硬场地实测记录下几种土层地震反应分析程序可靠性对比

以日本KiK-net强震观测台网中硬场地井下记录为样本，对传统等效线性化方法LSSRLI-1（频域）、SHAKE2000，时域非线性方法DEEPSOIL和频域一致等效线性化方法SOILQUAKE等几种计算程序在硬土场地地震反应分析中的可靠性进行对比检验。检验工况包括KiK-net井下台网中地表峰值加速度不小于0.05g的水平硬场地的总计344台次的加速度记录，涉及5个台站，土层厚度6~50m，地表峰值加速度范围0.050~0.805g。结果表明:认为硬土场地以往计算方法能够体现土层放大的认识是片面的，在中强地震动情况下，现有流行方法计算出的地表响应会偏小，强地震动下会严重偏小，会给工程抗震设计提供偏于危险的输入；硬场地中烈度8度以下（地表PGA在0.19g以下），SHAKE2000和DEEPSOIL、LSSRLI-1（频域）计算结果与实际记录差距可以接受，但烈度8度以上，计算出地表响应均较实际记录明显偏小，且随地震动强度增加差距急剧增大；硬场地中，无论何种烈度，SOILQUAKE16计算的地表加速度响应与实测相当，可体现出土层放大作用。     

窗函数对地基阻尼比测试的影响

根据某块体基础的实测数据,讨论了常见平滑方法对时域对数衰减法和频域点峰法竖向阻尼比测试的影响。结果表明,无论采用时域方法还是频域方法,分别对测试曲线进行相邻三点的滑动平均、汉宁窗、哈明窗平滑,阻尼比计算数值差别很小。平滑次数对时域阻尼比结果有影响,平滑次数越多,时域阻尼比有减少的趋势,而频域阻尼比有增大的趋势。滑动平均方法和平滑次数的合理选取,应通过理论和试验方法的研究进一步确定。     

基于谱元区域分解法中频域弹性波问题的求解技术

文章提出一种基于谱元法的区域分解算法(DDM-SEM),并将其用于频域弹性波问题的计算.该方法结合了谱元法的高精度以及区域分解法的高并行特性,适合于大尺度弹性波问题的高精度和高效率计算.在DDMSEM算法中,原始的大尺度问题被分解为若干个子区域,每个子区域采用谱元法独立求解,子区域之间的交界面通过频域黎曼传输条件连接.本文提出的区域分解方法在不同的子区域不仅可采用非匹配网格,而且还可以选取不同的插值阶数,实现计算效率最大化.通过对每个子区域的内部自由度和边界自由度进行分离,结合高效和天然并行性的分块LDU直接求解器能快速求解系统矩阵.数值结果验证了该方法的精度和效率,同时也表明DDMSEM算法在计算大规模、多尺度的弹性波模型中展现出数值方法的优越性.同时,本文提出的方法对于频域下多源地震波反问题的计算具有潜在的应用价值.     

不同土层地震反应计算程序对比分析

目前在中、美两国场地土层地震反应分析中,应用比较广泛的计算软件为ESE和SHAKE,两者均采用频域等效线性化方法处理非线性的土层动本构关系。本文采用上述软件分别对三种典型场地进行计算,分析两者差别及造成差别的原因。研究结果表明,SHAKE软件在深软场地时,计算反应谱和加速度峰值均与实际统计结果差别较大,不适合工程应用。ESE软件计算结果比较合理。