小波理论在地震动合成中的应用研究

"这篇论文是关于基于小波理论的地震动合成方法的研究，发表于2007年的《振动与冲击》杂志，属于工程技术领域。文章由杨帆、邹立华和曾新发共同撰写，得到了兰州交通大学“青蓝”人才工程的支持。研究中，作者提出了一种新的地震动合成方法，该方法主要通过频带能量控制来模拟地震动，旨在更准确地反映地震动的时频非平稳性，从而提高在工程实际应用中的价值。" 在地震工程领域，正确合成地震动信号对于结构抗震设计和安全评估至关重要。传统的地震动合成方法，如三角级数合成，虽然可以生成非平稳函数，但未能充分捕捉到地震动的时频非平稳特性。小波分析，作为一种时频分析工具，弥补了这一不足。小波变换具有良好的时频局部化性质，能够在时间和频率两个维度上同时分析信号，因此特别适合处理像地震动这样具有复杂时变特性的信号。 论文中，作者基于小波模拟信号的基本原理，结合反应谱拟合法，提出了一种新的地震动合成方法。这种方法强调频带能量控制，通过对不同频率成分的能量分布进行精确调控，能够更好地模拟地震动的实际行为。合成公式虽未在此详细给出，但可以理解为通过调整小波系数来控制信号的频谱特性，确保合成地震样本能够准确反映地震动的瞬时频率特征。 为了验证该方法的有效性，论文中使用合成的地震样本进行了频谱特性分析。研究结果显示，所提出的合成方法确实能够有效地再现地震动的基本特性，尤其是其时频非平稳性。这对于结构抗震设计来说，意味着可以更准确地预测建筑物在地震作用下的响应，从而提高抗震设计的科学性和安全性。 关键词涉及到的小波变换、人工地震动、频带能量控制和反应谱等概念，都是该研究的核心。小波变换是实现时频分析的关键工具，人工地震动合成是模拟地震影响的基础，频带能量控制则是确保合成地震波符合实际地震特征的重要手段，而反应谱则用于评估结构在地震中的动态响应。 这项工作在地震动合成方法上取得了创新，提供了更符合实际地震特性的合成信号，对工程实践具有显著的指导意义。通过使用小波理论，不仅可以更精确地模拟地震动，还为结构工程抗震设计提供了更为可靠的输入数据。