申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2020-02-26

公开（公告）日：2022-09-20

公开（公告）号：CN111259568B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F111/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.09.20#授权;2020.08.04#实质审查的生效;2020.06.09#公开

摘要：本发明属于核电设备工程抗震安全分析与评价技术领域，涉及一种构造多参数化时域调整曲线的多阻尼人工波拟合方法。该窄带时程构造方法，其在时域和频域内均具有窄带特性，且避免了由于傅里叶变换导致的振铃效应，这种新的窄带时程被称为标准输入时程；使用每个频率控制点每个阻尼比单独叠加标准输入时程的方式粗略调整人工波；之后，寻找绝对偏差最大的频率控制点，使用模拟退火算法寻找此频率处，各个阻尼比的标准输入时程的最优权重组合，以同时叠加多个阻尼比的标准输入时程，从而控制时域调整过程中叠加时程对响应谱的影响，进而提高此频率处所有阻尼比反应谱的拟合精度；寻找相对偏差最大的频率控制点，以同样的方式循环调整；最后，在后处理模块调整人工波，使其满足规范要求，并进一步提高拟合精度。本发明将由频率和阻尼比构成的多阻尼人工波拟合问题降维处理，简化为只需关注频率的一维问题，可生成高精度拟合多阻尼核电设计谱的人工地震波。

主权项：1.一种构造多参数化时域调整曲线的多阻尼人工波拟合方法，其特征在于包含以下步骤：第一步，按如下公式构造所有频率控制点和阻尼比处的标准输入时程： 式中，hζi,ωj,t为赵凤新2010构造的增量窄带时程；mt为截断函数；Cζi,ωj为幅值标准化系数；赵凤新2010利用三角函数和傅里叶正逆变换构造具有窄带特性的校正时程，以在时域内调整人工地震波，其构造的增量窄带时程hζi,ωj,t如下所示： 式中，t0为所有带宽中最小带宽所对应的周期，即t0＝2πminωb1,ωb2,...,ωbM；显然，函数hζi,ωj,t的峰值时间为t0，且标准输入时程的峰值时间也为t0；使用截断函数mt在一个完整周期处截断增量窄带时程hζi,ωj,t，其表达式如下所示： 幅值标准化系数Cζi,ωj的作用为调整标准输入时程的幅值，从而使其响应时程的峰值为1；幅值标准化系数Cζi,ωj的计算方法如下： 式中，Hζi,ωj,tmaxζi,ωj为增量窄带时程hζi,ωj,t的响应时程Hζi,ωj,t在其峰值时刻tmaxζi,ωj处的值，即响应时程Hζi,ωj,t的峰值；第二步，使用预处理模块粗略调整初始地震波；预处理模块的主要作用为当初始波的拟合误差过大时，使用每个阻尼比、每个频率控制点循环迭代调整的策略叠加标准输入时程；其具体叠加方式如下所示： 式中，为第k次迭代调整后的人工波；Skζi,ωj为第k次迭代调整中标准输入时程的幅值调整系数；为移动后的标准输入时程；幅值调整系数ΔSkζi,ωj的计算方法为： 式中，STζi,ωj为在阻尼比ζi、频率控制点ωj处的设计谱值；为在阻尼比ζi、频率控制点ωj处时程的计算反应谱值；为符号函数，其含义如下所示： 为在阻尼比ζi、频率控制点ωj处的响应时程，tmaxζi,ωj为响应时程的峰值时间，故为在阻尼比ζi、频率控制点ωj处的响应时程的峰值；当时域调整曲线的峰值时间与原时程的峰值时间接近时，才能达到预期的调整效果；因此，在叠加标准输入时程时，需将其沿时间轴平移，从而调整其峰值时间；移动距离Δt由下式计算：t＝tmaxζi,ωj-t08式中，t0为式2.5中的标准输入时程的峰值时间；故移动后的标准输入时程的峰值时间为tmaxζi,ωj；第三步，使用模拟退火算法寻找最优权重：1确定初始温度T0、可接受温度Tf、降温系数a、初始权重α0以及变量x的初始值；2确定值域空间，即标准输入时程的权重系数αkζi,ωj的取值范围；其中：0＜αkζi,ωj≤19其中，k表示此标准输入时程第k个被接受的权重系数；3构造目标函数表达式，即根据值域空间构造符合要求的权重系数的函数表达式；本文中，假设权重系数服从均值为0、标准差为的正态分布，其由下式确定： 4由如下概率表达式判断是否接受α*作为一个新解αk+1： 式中，ηjαk表示以权重αk叠加标准输入时程后的人工波，在频率控制点ωj处的所有阻尼比的计算反应谱与设计谱的误差的平方和；5进行热传递，即若接受α*作为一个新解αk+1，则温度发生如下变化：Tk+1＝aTk12式中，a为降温系数；6判断温度Tk是否小于可接受温度Tf，若Tk＞Tf，则由二分法生成新的变量x，并重复上述过程；若Tk≤Tf，则降温过程结束，此时的权重系数αkζi,ωj为模拟退火算法得到的最优权重，记为αoptζi,ωj；第四步，使用核心模块中最大绝对偏差调整同时叠加多个阻尼比的标准输入时程；绝对偏差的定义如下式所示： 计算输入的人工波在全部阻尼比和控制频率处的绝对偏差，寻找最大绝对偏差所对应的控制频率；然后，依据步骤三所示的模拟退火算法具体步骤，寻找此频率控制点处所有阻尼比的标准输入时程的最优权重组合，按照下式叠加： 式中，αoptζi,ωj为模拟退火算法寻找的最优权重，ΔSkζi,ωj为式6计算得到的幅值调整系数，为按式8计算的移动后标准输入时程；第五步，使用核心模块中最大相对偏差调整同时叠加多个阻尼比的标准输入时程；相对偏差，即拟合误差，其计算方法如下式计算： 计算输入的人工波在全部阻尼比和控制频率处的相对偏差，寻找最大相对偏差所对应的控制频率；然后，依据步骤三所示的模拟退火算法具体步骤，寻找此频率控制点处所有阻尼比的标准输入时程的最优权重组合，按照式14同时叠加此频率控制点处的所有阻尼比的标准输入时程，以进一步提高人工波对多阻尼设计谱的拟合精度；第六步，在后处理模块，将美国核电规范委员会的标准评定大纲USNRCSRP3.7.1中给出的人工地震动的计算反应谱包络设计谱的条件：1计算反应谱值低于设计谱值的频率控制点不超过五个；2计算反应谱值最小不低于相应频率控制点的设计谱值的90％；以及作为地震动输入的同一组人工地震波的相关系数不得大于0.16，归纳为如下多目标优化模型：Find:γi,jSubjectto: ρ≤0.16 之后，按下式调整人工波： 重复上述过程，直至满足多目标优化模型所示的约束条件并且人工波的拟合精度不再提高后，调整过程结束，输出最终结果。

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百度查询： 大连理工大学 一种构造多参数化时域调整曲线的多阻尼人工波拟合方法

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