目标谱符合给定反应谱的非平稳地震动过程模拟

作     者：何颖 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁建文

授予年度：2006年

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

主      题：非平稳随机过程 地震动模拟 场地反应谱 Hilbert谱 谱表示 Hilbert-Huang变换 

摘      要：本文对目标谱符合给定反应谱的地震动模拟方法进行了研究,从真实地震动特征出发,基于Hilbert-Huang变换(HHT)提出了一种新的非平稳地震动过程模拟方法。通过与国内外本领域研究情况的比较,本文的研究工作能够更精确地模拟实际地震动的非平稳特征。首先回顾了具有统一统计特征的非平稳地震动过程模拟的研究状况,阐明了传统方法仅考虑了场地地震动幅值的非平稳性的不足之处。接着引用了一种模拟产生目标谱符合给定功率谱的新方法,该方法产生的模拟样本过程在幅值上和频率上均是非平稳的,幅值和频率的非平稳取决于目标时变功率谱。这是作者进行研究的理论基础之一。随后对Hilbert-Huang变换作了简要介绍,并与傅立叶变换和小波变换进行比较。HHT方法由经验模态分解(EMD)与经典的Hilbert变换结合而成。由HHT方法得到的Hilbert功率谱能清晰地显示随时间变化的频率特征,因而能更精确的表达地震动时程频域内非平稳的特性。本文在此基础上进行研究拓展,详细推导阐述了一种模拟非平稳地震动过程的有效方法。该方法以幅值谱修正方法为基础,结合HHT变换,引入Hilbert谱,保留了原始地震记录在幅值和频率上的非平稳特性。最后,论文以El Centro地震波的Hilbert功率谱为出发点,给定目标谱为第一类场地反应谱,对此方法进行了验证。验证结果表明,本文方法能够精确的反映实际地震动频率幅值的非平稳特征,值得进一步的研究应用。