CN119397151A 基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法、系统及终端 （哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院)）

基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震本发明公开了基于傅里叶变换和S变换的反应谱，在需要进行幅值调整的频率点处进行S变换，通过对S变换系数进行幅值调整后积分得到发明将S变换和傅里叶变换二者的优势结合，利用快速傅里叶变换极大提升计算效率，利用S变进行S变换系数幅值调整的频率点处进行局部S高精度并最大程度保留原始地震动时频非平稳2获取种子地震动和目标反应谱，对所述种子地震动进行傅所述幅值放缩函数判断是否需要对S变换系数进行幅在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行S变换，得到所述种子地震动对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变2.根据权利要求1所述的基于傅里叶变换和对所述种子地震动xoa(qA)进行傅里叶变换，得到所述种子地震动的傅里叶系数根据单自由度线性弹性系统的动力分析响应理论，计算所述3.根据权利要求2所述的基于傅里叶变换征在于，所述根据所述目标反应谱和所述实际反应谱，计算得到S变换系数的幅值放缩函根据所述目标反应谱Rr(f(s),)和所述实际反应谱RA(m(s)A,⃞)，计算得到比例因子:;3;对于每个频率点par，若⃞-1Rnou(PA,aA)*N，说明实际反应谱在频率点par处的值4.根据权利要求3所述的基于傅里叶变换和S变换的反在每个需要进行幅值调整的频率点hAf处对所述种子地震动进行地震动的S变换系数xsou(hA,qA)：;;将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数X(hA)：。5.根据权利要求4所述的基于傅里叶变换征在于，所述将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数根据实数信号傅里叶变换的频率共轭对称性，令负频率的傅里叶系数等于正6.根据权利要求5所述的基于傅里叶变换和S变对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变4在所有需要进行反应谱匹配的频率点处，判断中间地震动的地震动的实际反应谱值与目标反应谱值的最大相对误差不大于设定的误7.根据权利要求2所述的基于傅里叶变换所述根据单自由度线性弹性系统的动力分析响应理论，计算所述种对于单自由度线性弹性系统，受到地震加速度的作用，所述单自;;通过数值求解函数求解所述无量纲的运动方程，得到系统在不同周期下的位移响应u(t)，取最大值得到最大位移响应unax(T)：;将最大位移响应乘以得到最大加速度响应，记最大加速度响应。数据获取及预处理模块：用于获取种子地震动和目标反应谱，到所述种子地震动的S变换系数，利用所述幅值放缩函数对所述S变换系数进行幅值调整，将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后5在所述处理器上运行的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序，所述基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序被所述处理器执行时实现如权利要求1_7任一项所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动地震动生成程序被处理器执行时实现如权利要求1_7任一项所述的基于傅里叶变换和S变6[0001]本发明涉及抗震设计技术领域，特别涉及一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱则根据结构自振周期下峰值响应发生的时间和反应谱与规范反应谱的比值，迭代调整S变代调整S变换系数时都要对整个频域的频率点进行S变换以得到S变换系数，这极大地增加[0005]本发明的主要目的在于提供一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生易破坏地震动的强度非平稳特性和基于S变换的反应谱匹配[0006]为实现上述发明目的，本发明提供一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地根据所述幅值放缩函数判断是否需要对S变换系数进在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行S变换，得到所述种子地7对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变换，将获取的种子地震动记为xoa(qA)，将获取的目标反应谱记为Rr(f(s),)，s=对所述种子地震动xoa(qA)进行傅里叶变换，得到所述种子地震动的傅里叶系数根据所述目标反应谱Rr(f(s),)和所述实际反应谱RA(m(s)A,⃞)，计算得到比例因;的值与目标反应谱在频率点PAr处的值不相等，则频率点PAr为需要进行幅值调整的频率8种子地震动的S变换系数xsou(hA,qA)：;;将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数X(hA)：。[0010]可选地，所述将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶根据实数信号傅里叶变换的频率共轭对称性，令负频率的傅里叶系数等对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变换，对于单自由度线性弹性系统，受到地震加速度的作用,所述单自由度线性弹性系9;;应u(t)，取最大值得到最大位移响应unax(T)：;。[0013]为实现上述发明目的，本发明还提供一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配幅值调整模块：用于在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行S变存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序，所述基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序被所述处理器执行时实现如上所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生存储介质存储有基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序，所述基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序被处理器执行时实现如上所述的基于傅里叶变断是否需要对S变换系数进行幅值调整；在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震精度并最大程度保留原始地震动时频非平稳特性的[0017]图1是本发明基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法的较佳实施图2是本发明基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法的较佳实施图10是本发明基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法的较佳实施图11是本发明基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成系统的较佳实施规范反应谱与种子地震动的反应谱在一系列特定频率点处的比值作为幅值调整比例因子，动的反应谱与规范反应谱拟合，将迭代调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变换（Inverse反应谱匹配算法，基于结构自振周期下峰值响应发生的时间和反应谱与规范反应谱的比是在每次迭代调整S变换系数时都要对整个频域的频率点进行S变换以得到S变换系数，这极大地增加了计算时间和对算力的要求。S变换本质上是短时傅里叶变换和连续小波变换[0021]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹断是否需要对S变换系数进行幅值调整；在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震精度并最大程度保留原始地震动时频非平稳特性的[0023]本发明基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法的较佳实施例，如n(s)表示n(s)A:对应的采样间隔数。[0026]S2：根据所述目标反应谱和所述实际反应谱，计算得到S变换系数的幅值放缩函S21：根据所述目标反应谱Rr(f(s),)和S22：根据所述比例因子，计算得到S变;;S23：对于每个频率点par，若⃞-1Rnou(PA,qA)*N，说明实际反应谱在频率点子根据比例因子获得S变换系数的幅值放缩函数，利用幅值放缩函数判断相关频率点是种子地震动的非平稳特性，并且解决了现有的基于S变换的反应谱匹配算法在每次迭代调整S变换系数时都要对整个频域的频率点进行S变换以得到S变换系数的问题，仅在需要进后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后系数进行幅值调整，将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系所述种子地震动的S变换系数xsou(hA,qA)：;;S33：将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数;可以将两种变换的优点结合起来，利用快速傅里叶变换对计算效率的极大提升以及S变换度并最大程度保留原始地震动时频非平稳特性的[0032]在本实施例的一个实现方式中，所述将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得S35：根据实数信号傅里叶变换的频率共轭对称性，令负频率的傅里叶系数X(-hA)等于正频率的傅里叶系数的共轭：S41：对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶直至中间地震动的实际反应谱指与目标反应谱值的最大相对误差不大于设定的误差容许谱匹配结果收敛时，最终得到的地震动信号xnew(qA)即为反应谱匹配后的目标地震动信匹配后的目标地震动与种子地震动的性状对比图。图5为反应谱匹配后的目标地震动的反为反应谱匹配后的目标地震动的时频功率谱密度图。图7为反应谱匹配后的目标地震动与种子地震动的速度时程对比图。图8为反应谱匹配后的目标地震动与种子地震动的位移时;;位移响应u(t)，取最大值得到最大位移响应unax(T)：;。傅里叶幅值谱和相位谱，对于需要进行幅值调整的频率点处进行S变换得到其S变换系数，还相应提供了一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成系统，所述基于傅里换系数的幅值放缩函数，并根据所述幅值放缩函数判断是否需要对S变换系数进行幅值调幅值调整模块03：用于在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行S误差要求的中间地震动作为反应谱匹配后的目标[0044]存储器20在一些实施例中可以是终端的内部存储单元，例如终端的硬盘或内存储器20在另一些实施例中也可以是终端的外部存储设备，例如终端上配备的插接式硬行基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序[0047]在一实施例中，当处理器10执行存储器20中基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序40时实现如上述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方