[发明专利]人工地震动合成方法、装置、电子设备及存储介质

权利要求书

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：

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t₉₅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：

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。