人工地震动合成方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本公开提供了一种人工地震动合成方法、装置、电子设备及存储介质，本公开采用频域和时域联合调整的方法，通过匹配加速度反应谱和Arias能量累积曲线合成谱能双匹配的人工地震动；本公开采用迭代法来匹配目标地震动，每次迭代先后修正功率谱和加速度时程，以匹配加速度反应谱和Arias能量累积曲线，直到二者均与目标地震动匹配度较高时停止迭代，得到谱能双匹配的人工地震动，这种人工地震动与实测地震动的特性更加接近，能够为工程抗震设计提供更加丰富可靠的地震动数据。加丰富可靠的地震动数据。加丰富可靠的地震动数据。

【技术实现步骤摘要】
人工地震动合成方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术属于地震波合成
，特别涉及一种人工地震动合成方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]我国西南地区位于喜马拉雅火山地震带，地震活动强烈。该地区水能资源丰富，建设了大量的高坝水等水利工程。这些水利工程一旦在地震作用下失事，将对下游人民的生命财产安全造成巨大威胁，因此对这些工程结构进行抗震安全性分析极其重要。在对工程结构进行抗震设计和可靠度分析时，需要大量的强地震动。然而，现有的强震记录十分有限，并且由于场地条件的差异，满足工程抗震设计需要的强地震动更是少之又少。因此，通过人工方法来合成满足工程需要的地震动一直是地震工程的一个重要研究领域。
[0003]目前，工程应用中常用的人工地震动合成方法是通过频率不同、相位随机的三角级数进行叠加，再乘以一个强度包络线进行非平稳化。首先计算目标地震动的反应谱或选取标准反应谱作为目标反应谱，根据反应谱和功率谱之间的转换关系，通过迭代来使得人工地震动反应谱逼近目标反应谱。然而，这种方法生成的地震动虽然在频域上能够和目标地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工地震动合成方法，其特征在于，包括：(1)计算目标地震动的Arias能量累积曲线，并根据所述Arias能量累积曲线拟合得到目标地震动的强度包络线；(2)计算目标地震动的加速度反应谱，根据所述目标地震动的加速度反应谱估算目标地震动的功率谱，初始化人工地震动的功率谱为所述目标地震动的功率谱，并初始化人工地震动的功率谱修正因子；(3)使用所述人工地震动的功率谱修正因子对所述人工地震动的功率谱进行修正；根据所述人工地震动的功率谱计算每个频率下的余弦波，将所有频率成分的余弦波进行叠加，并乘以所述目标地震动的强度包络线，从而得到人工地震动的加速度时程；(4)计算人工地震动的Arias能量累积曲线，由所述人工地震动的Arias能量累积曲线和所述目标地震动的Arias能量累积曲线计算人工地震动的加速度时程修正因子，从而修正所述人工地震动的加速度时程，并计算修正后人工地震动的加速度反应谱；由所述目标地震动的加速度反应谱和所述人工地震动的加速度反应谱计算人工地震动的功率谱修正因子，用于下一次迭代修正人工地震动的功率谱；(5)重复执行步骤(3)～(4)，直到人工地震动的加速度反应谱和Arias能量累积曲线均与目标地震动相匹配，得到谱能双匹配的人工地震动。2.根据权利要求1所述的人工地震动合成方法，其特征在于，步骤(1)中，通过下式计算得到所述目标地震动的Arias能量累积曲线：式中，H
target
(t)为目标地震动的Arias能量累积曲线，是关于时间t的函数；g为重力加速度；a(τ)为目标地震动在τ时刻的加速度值，τ∈[0，t]；通过下式拟合得到目标地震动的强度包络线：通过下式拟合得到目标地震动的强度包络线：式中，q(t)为目标地震动的强度包络线；a1、a2和a3分别为目标地震动的强度包络线q(t)的第一系数、第二系数和第三系数；t5和t
95
分别为目标地震动的Arias能量为其总能量的5％和95％处对应的时间点；t
′5和t
′
95
分别为目标地震动的强度包络线q(t)的5％和95％强度处对应的时间点。3.根据权利要求2所述的人工地震动合成方法，其特征在于，步骤(2)中，通过下式根据所述目标地震动的加速度反应谱估算目标地震动的功率谱：式中，Δω为对目标地震动的圆频率进行离散处理采用的离散步长；ω
i
和ω
n
分别为第i和第n个圆频率，G0(ω
i
)和G0(ω
n
)分别为第i个圆频率ω
i
和第n个圆频率ω
n
对应的目标地
震动的功率谱；Sa
target
(ω
n
)为第n个圆频率ω
n
对应的目标地震动的加速度反应谱；ζ为阻尼比；η为反应谱峰值因子，其计算公式为：比；η为反应谱峰值因子，其计算公式为：式中，n0是中间变量，δ是关于阻尼比ζ的常数。4.根据权利要求3所述的人工地震动合成方法，其特征在于，步骤(3)中，通过下式对所述人工地震动的功率谱进行修正：式中，G
k
‑1(ω
n
)和G
k
(ω
n
)分别为第k
‑
1和第k次迭代时圆频率ω
n
对应的人工地震动的功率谱，k≥2；为第k次迭代时圆频率ω
n
对应的人工地震动的功率谱修正因子；通过下式合成所述人工地震动的加速度时程：式中，a
k1
(t)为第k次迭代修正前的人工地震动加速度时程，φ
n
为第n个圆频率ω
n
的余弦波的初始相位角。5.根据权利要求4所述的人工地震动合成方法，其特征在于，步骤(4)中，通过下式计算人工地震动的加速度时程修正因子：ΔH
target
((j
‑
1)t
d
‑
jt
d
)＝H
target
(jt
d
)
‑
H
target
((j
‑
1)t
d
)ΔH
k
((j
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：黄杜若，金峰，杜三林，李林，梁婷，孙培贵，曹子龙，杨传根，封伯昊，林宁，
申请(专利权)人：华能集团技术创新中心有限公司清华大学，
类型：发明
国别省市：