时程分析中计算结构动力响应的小波分析方法

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小波分析是近二十年来发展起来的一门新兴的数学理论和方法,被认为是傅里叶分析方法的突破性进展,具有良好的局部化特性和弹性的时—频窗特点。小波分析作为处理非平稳信号的强有力工具,同样适合于处理地震动加速度过程。将小波理论引入结构动力响应分析,从各式各样的小波函数中选取最适合我们任务需要的小波函数来建立地震动加速度过程的解析表达式,能给解析分析带来很大的方便。本文对钢筋混凝土结构弹塑性地震反应分析方法发展现状、优点以及存在的难题进行较全面论述。重点就常用数值积分方法的使用步骤及基本特性进行分析,比较各自的优缺点和实用性。数值积分方法是结构动力时程分析采用最多的计算方法,用这些方法求解地震反应方程时,必须探讨算法的收敛性、稳定性、解的精度以及会不会发生超越现象等一系列问题。再加上这些方法均具有算法阻尼,这种算法阻尼难以控制,这些问题的产生都源于差分格式的固有属性,它们会对求解成功与否产生很大的影响。不仅如此,一种特定积分方法的适用性要依赖于非线性类型和程度以及荷载特征等多种因素,经讨论表明数值积分法在应用方面存在局限性。用小波基数逼近不同类型的函数,是小波理论及其应用研究的一个重要方面。采用小波模拟的地震动加速度过程来求解结构动力响应,故不同于一般的数值积分方法,具有自身的优点。通过选择二阶基数B—样条小波来建立地震动加速度过程的解析表达式,将它代入地震反应方程求解,可以建立计算结构动力响应的精确解法。本文编制了单自由度结构线弹性地震响应分析的MATLAB程序,分析结果表明解的误差仅来自地震动加速度过程模拟的误差。该方法克服了数值积分法求解结构动力响应的不足。它不仅适合于弹性分析,同样也适合于弹塑性分析。
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