组合震源模式的数值模拟研究

针对随机介质模型和组合震源模型，应用二维网络系统有限元数值模拟方法，研究了微震的空间和时间分布序列及震级－频度关系。结果表明，微震从起初随机无序的空间分布状态逐渐向临震前主震源区域集中，呈现有序分布迁移，前兆具有“先外围，后震中”的传播特征。此外，震级－频度的线性关系只近似存在于中等震级范围内，对于高震级与低震级都有很大的偏移     

一种新的基于局部重力图逼近的组合匹配算法

惯性导航系统定位误差随时间积累发散,利用重力场辅助惯性导航已成为组合导航领域的新方向,该技术对实现潜艇无源定位意义重大.首先利用二维高斯基函数对局部离散格网重力异常基准图进行逼近获取其解析表达式,在此基础上对传统相关极值匹配算法进行重新建模,采用拟牛顿BFGS非线性寻优方法对该模型进行解算,最终完成基于连续解析形式重力异常基准图的相关极值匹配算法设计.为进一步提高算法性能进行以下两点改进:(1)采用TERCOM算法进行预匹配以缩小寻优范围提高寻优速度;(2)采用差分法减小实测过程中Eötvös效应对重力匹配的影响.最后在2'×2'卫星测高反演重力异常数据库基础上进行了三组对比仿真实验,从实验结果可以看出,在重力测量误差、系统误差及初始定位误差较大的情况下,通过该组合匹配算法获得的匹配定位仍能以较高的精度跟踪真实航迹,且其性能较传统单一匹配算法有较大提高.     

实时子结构实验Chang算法的稳定性和精度

与慢速拟动力子结构实验相比,实时子结构实验的优点在于它能真实地反映速度相关型试件的特性。实时子结构实验的逐步积分算法通常借用拟动力算法,但是目前液压伺服作动器很难实现速度反馈控制,因而试件速度不能实现原算法的假定值,这样一来算法的稳定性和计算精度将发生改变。台湾学者S.Y.Chang提出一种无条件稳定的显式拟动力算法,本文分析了这种方法应用于实时子结构实验时的稳定性和计算精度。研究发现在实时子结构实验中该方法由无条件稳定变成了有条件稳定的,精度也发生了改变。     

一种新的基于局部重力图逼近的组合匹配算法

惯性导航系统定位误差随时间积累发散,利用重力场辅助惯性导航已成为组合导航领域的新方向,该技术对实现潜艇无源定位意义重大.首先利用二维高斯基函数对局部离散格网重力异常基准图进行逼近获取其解析表达式,在此基础上对传统相关极值匹配算法进行重新建模,采用拟牛顿BFGS非线性寻优方法对该模型进行解算,最终完成基于连续解析形式重力异常基准图的相关极值匹配算法设计.为进一步提高算法性能进行以下两点改进:(1)采用TERCOM算法进行预匹配以缩小寻优范围提高寻优速度;(2)采用差分法减小实测过程中Eötvös效应对重力匹配的影响.最后在2'×2'卫星测高反演重力异常数据库基础上进行了三组对比仿真实验,从实验结果可以看出,在重力测量误差、系统误差及初始定位误差较大的情况下,通过该组合匹配算法获得的匹配定位仍能以较高的精度跟踪真实航迹,且其性能较传统单一匹配算法有较大提高.     

钻孔瞬变电磁法扫描探测RCQPSO-LMO组合算法2.5D反演

利用钻孔进行超前探测地质构造及含水体是地下开挖工程中的常规手段,如何利用这些钻孔进行钻孔瞬变电磁法扫描探测,从而实现钻孔孔壁外围地质异常体的精细探测,对实现地下工程地质透明化具有重要的指导意义.本文提出钻孔瞬变电磁法扫描探测2.5D反演的数据解译方法,首先针对随机性反演算法时效性低,易陷入局部最优解,而确定性反演算法依赖初始模型的问题,提出了组合策略的量子粒子群优化算法用来随机搜索最优初始模型.在此基础上,利用Levenberg-Marquarat方法求解Occam反演的目标函数,形成了RCQPSO-LMO组合算法进行2.5D反演,通过对比组合算法和单一算法,验证了组合算法具有更精确的反演结果.其次结合屏蔽条件下扫描探测,对比分析了有无屏蔽的2.5D反演结果,通过设定屏蔽系数对非探测方向信号进行部分压制,可以较好地解决钻孔径向扫描探测中对非探测方向信号部分屏蔽下的反演及成像.最后建立三组理论模型进行组合算法2.5D反演,结果表明：组合算法反演结果与理论模型的一致性较好,对低阻异常体的反演精度较高,验证了组合算法对钻孔孔壁外围低阻异常体具有较高的反演精度和分辨能力.

     

考虑组合效应的钢框架梁柱节点恢复力模型研究

为了研究考虑节点区组合效应后高层钢框架节点的抗震性能,根据钢框架节点在低周反复荷载作用下足尺模型试验研究成果,总结了各试验节点试件的滞回性能,包括节点的延性、耗能能力等指标.在试验滞回曲线的基础上,考虑试件强度、刚度退化等影响,建立了考虑组合效应的梁柱节点的恢复力模型,所建立的模型可以用于结构弹塑性时程反应分析和钢框架节点抗震设计.     

一族基于模型的积分算法在负刚度时的数值稳定性

在正刚度条件下,基于模型的积分算法兼具无条件稳定和显式的特性。为了研究基于模型的积分算法在负刚度条件下的数值稳定性,对一族新近提出来的GCR(generalized Chen-Ricles, GCR)算法进行分析。首先,推导出GCR族算法在负刚度条件下的稳定性准则,得到满足无条件稳定的参数取值范围。其次,通过分析积分参数、阻尼比及时间步长对GCR族算法数值稳定性的影响规律,验证推导的稳定性准则。再次,对多自由度体系负刚度条件下隐式算法和GCR族算法的数值稳定性进行分析和对比,并提出适用于正负刚度条件下GCR族算法的分析流程和策略。最后,通过2个典型算例验证了所提策略,表明GCR算法在正负刚度条件下可以同时满足稳定。     

绝对观测时段对地磁基线值观测质量影响的分析研究

基线值的观测质量是综合评价地磁台观测资料质量的一个重要指标。根据肇庆地磁台2007年9月18日进行的连续46组绝对观测数据．分析研究了相应时段基线值的稳定性及精度。研究结果表明,在磁静日的不同时段进行的绝对观测对基线值的稳定性影响较小,基线值观测精度较高。     

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。     

考虑场地液化影响的海堤工程震害预测方法研究

为合理进行海堤工程震害预测,通过改变液化土层力学参数的方法考虑场地液化对海堤抗滑稳定性的影响,综合海堤本体结构抗滑安全系数和场地液化程度,提出新的海堤工程震害预测方法,并给出海堤破坏等级划分标准。以某海堤工程为算例,采用理正岩土分析软件建立海堤抗滑稳定性分析模型,进行不同地震烈度下海堤震害预测。研究结果表明,场地液化对海堤地震稳定性有较大影响,依托的海堤工程满足当地7度抗震设防要求,但8度时可发生中等破坏,存在较高的地震灾害风险,宜采取有针对性的加固措施。     

氡气固体源的准确度、稳定性和重复性及其影响因素研究

通过实验、理论分析和结构解剖，对地震前兆观测台网中广泛使用的氡气固体源的准确度、稳定性和重复性进行了研究和论证，并找出了其主要影响因素是密封性、渗漏和堵塞，在此基础上给出了氡气固体源在使用过程中的维护对策。     

二维地震波场的组合型紧致有限差分数值模拟

地震波场数值模拟在地球物理勘探和地震学中具有重要的支撑作用.本文将组合型紧致差分格式用于声波和弹性波方程的数值模拟中.根据泰勒级数展开和声波方程,建立了位移场时间四阶离散格式,并将组合型紧致差分格式用于位移场空间导数的求取,然后对该差分格式进行了精度分析、误差分析、频散分析和稳定性分析.理论研究结果表明：①该差分格式为时间四阶、空间六阶精度,与常规七点六阶中心差分和五点六阶紧致差分相比,具有更小的截断误差和更高的模拟精度;②每个波长仅需要5.6个采样点,且满足稳定性条件的库郎数为0.792,可以使用粗网格和较大时间步长进行计算.所以该方法具有占用内存少、计算效率高和低数值频散等优势.最后,本文进行了二维各向同性完全弹性介质的声波和弹性波方程的数值模拟,实验结果表明本文提出的方法具有更高的计算精度,能够大幅度的节约计算量和内存需求,对于三维大尺度模型问题具有更好的适应性.     

Newmark精细积分格式及其在地震反应分析中的应用

在Newmark精细直接积分法的基础上,应用高斯积分与精细指数运算,提出该方法的两种逐步积分格式。文中对两种积分格式的稳定性和精度进行了分析。经过分析比较,第1种逐步积分格式计算精度较高,其稳定性明显地满足算法稳定性分析的条件;而第2种积分格式计算精度相对较差,且是不稳定的。因此本文将第1种积分格式应用于结构的地震反应分析中。算例表明,该逐步积分格式对地震作用有很好的适应性。     

不同掏蚀深度下古城墙的稳定性数值分析

以浙江良渚古城的宽顶古场面墙稳定性问题为研究对象,本文针对古城墙可能出现的不同深度的风沙掏蚀的实际工况,通过有限差分软件FLAC3D,建立计算模型进行了稳定性分析,探讨了不同掏蚀深度下城墙破坏机理和规律.研究表明:当城墙墙根掏蚀深度不是很大时,城墙整体稳定,土体开始出现比较小的位移量,掏蚀部位及其周围出现局部塑性破坏现象.随着掏蚀深度的增加,城墙塑性破坏区域不断向城墙体内部、顶部及顶部后缘范围发展,城墙上的土体位移量随着掏蚀深度的增加而呈数量级的增加,直至城墙出现整体崩塌破坏.掏蚀作用加剧了地震作用下城墙体的破坏,在掏蚀部位形成潜在破坏口,内部形成塑性贯通区,造成墙体整体崩塌.     

弹性波场数值模拟的隐式差分多重网格算法

为了得到稳定的弹 性波数值模拟,而不得不选择隐式差分方程;为了提高解的精度,又不得不增加节点数目, 但同时也降低了隐式迭代求解的收敛速度. 为此,本文使用隐式差分的多重网格算法进行弹 性波数值模拟,多重网格算法通过粗网格收敛较快的迭代过程求出近似解,以近似解为初值 使用细网格进行精确的迭代求解,从而加速了隐式迭代求解的过程,能够以较高计算速度、 精度、稳定性完成弹性波传播过程的数值模拟.     

分段光滑曲线边界波动方程数值模拟研究

矩形网格有限差分法在地震波传播数值模拟方面具有计算速度快的显著优势,但该方法在处理复杂边界问题上存在着效率低的严重缺陷.本文针对分段光滑曲线边界定义了尖点处的一种正则导数,给出了矩形网格情形分段光滑曲线网格边界点法向导数的一种插值计算方法.采用矩形网格有限差分法对复杂边界地球介质模型进行地震波场数值模拟,并采用波场系列快照技术揭示地震波在起伏地表和复杂介质中的传播规律.模拟结果表明：法向导数插值计算方法为矩形网格有限差分法处理复杂边界提供了有效途径,采用波场系列快照技术可以清晰地展现地震波在反射界面的反射和透射规律、在尖点的绕射规律以及在自由表面的直达波和多次反射规律.     

三角网格有限元法波动模拟的数值频散及稳定性研究

三角网格有限元法能够准确模拟复杂构造和复杂介质条件下的地震波场,数值频散和稳定性条件是地震波数值模拟中参数选择的主要依据.基于均匀的线性三角网格单元,根据结构刚度矩阵的组装原理以及平面波理论,推导了集中质量矩阵下两种网格结构的声波频散函数以及稳定性条件,并对数值频散特性以及稳定性进行了详细研究:三角网格单元中波动的数值频散除了受到空间采样间隔、单元网格纵横比和波传播方向等常规因素的影响外,还受到网格布局的影响,过锐或过钝的三角单元会对波动数值频散产生不良的影响,不同类型的单元网格、单元纵横比对应着不同的稳定性条件,正三角单元中的波动具有较好的数值频散特性,其数值各向异性(频散随波传播方向的变化)效应最弱,稳定性条件也较为宽松.最后通过数值模拟直观地验证了以上分析结果,为有限元正演三角网格的剖分和参数的设置提供一定的理论依据.     

变截面门式刚架稳定及地震反应研究进展

变截面轻钢门式刚架为我国单层大跨度工业和仓储建筑的主要结构形式.本文简要回顾了国内外变截面轻钢门式刚架稳定和地震反应研究的概况,介绍了其稳定分析及稳定设计方法的新进展以及地震反应理论分析、实验研究和分析方法的新进展,指出了目前在稳定和动反应研究及工程应用中存在的问题.针对我国相关现行规范在变截面门式刚架稳定和抗震设计方面规定的不足和存在的缺陷,提出了在稳定、地震反应及极限承载能力的判定方法等方面的研究建议.     

Numerical analysis of seismic wave amplification in Nice (France) and comparisons with experiments

The analysis of site effects is very important since the amplification of seismic motion in some specific areas can be very strong. In this paper, the site considered is located in the centre of Nice on the French Riviera. Site effects are investigated considering a numerical approach (Boundary Element Method) and are compared with experimental results. The experimental results are obtained thanks to real earthquakes (weak motion) and microtremor measurements. The investigation of seismic site effects through numerical approaches is interesting because it shows the dependency of the amplification level on such parameters as wave velocity in surface soil layers, velocity contrast with deep layers, seismic wave type, incidence and damping.In this specific area of Nice, experimental measurements obtained for weak motion lead to strong site effects. A one-dimensional (1D) analytical analysis of amplification does not give a satisfactory estimation of the maximum reached levels. A boundary element model is then proposed considering different wave types (SH, P, SV) as the seismic loading. The alluvial basin is successively assumed as an isotropic linear elastic medium and an isotropic linear viscoelastic solid with Zener type behaviour (standard solid). The influence of frequency and incidence is analysed. The thickness of the surface layer, its mechanical properties, its general shape as well as the seismic wave type involved have a great influence on the maximum amplification and the frequency for which it occurs. For real earthquakes, the numerical results are in very good agreement with experimental measurements for each motion component. The boundary element method leads to amplification values very close to the actual ones and much larger than those obtained in the 1D case. Two-dimensional basin effects are then very strong and are well reproduced numerically.     

Stability analysis of SDOF real‐time hybrid testing systems with explicit integration algorithms and actuator delay

Real‐time hybrid testing is a method that combines experimental substructure(s) representing component(s) of a structure with a numerical model of the remaining part of the structure. These substructures are combined with the integration algorithm for the test and the servo‐hydraulic actuator to form the real‐time hybrid testing system. The inherent dynamics of the servo‐hydraulic actuator used in real‐time hybrid testing will give rise to a time delay, which may result in a degradation of accuracy of the test, and possibly render the system to become unstable. To acquire a better understanding of the stability of a real‐time hybrid test with actuator delay, a stability analysis procedure for single‐degree‐of‐freedom structures is presented that includes both the actuator delay and an explicit integration algorithm. The actuator delay is modeled by a discrete transfer function and combined with a discrete transfer function representing the integration algorithm to form a closed‐loop transfer function for the real‐time hybrid testing system. The stability of the system is investigated by examining the poles of the closed‐loop transfer function. The effect of actuator delay on the stability of a real‐time hybrid test is shown to be dependent on the structural parameters as well as the form of the integration algorithm. The stability analysis results can have a significant difference compared with the solution from the delay differential equation, thereby illustrating the need to include the integration algorithm in the stability analysis of a real‐time hybrid testing system. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.