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2007-06-24 | 人工模拟地震波程序
 Generation of Artificial Earthquake Wave |
| （一）前言 |
地震及其破坏性是众所周知的，在工程设计中，建筑物是否能抵御地震的破坏是不可忽视的设计技术指标，有些建筑工程在设计工作完成以后往往还需进行原型或模型的抗震试验，以检验地震对建筑物的破坏程度。
目前我国已制造及引进了各种振动试验设备，特别是大型模拟地震振动台的建造和引进，使在实验室内模拟实际地震成为现实。为了模拟地震，一般可采用由地震现场记录到的实际地震波来做为振动试验设备的输入信号。但在实际工程设计、试验及计算中仍希望根据预定条件来生成人工模拟地震波。
我们知道地震振动可描述为一个时间函数或反应谱（富氏谱或功率谱）。反应谱可以这样计算：几个具有相同阻尼比和不同自振频率的单自由度振动系统（弹簧--阻尼系统），在相同地震激励信号的作用下，记录各振动系统的最大反应（例如：加速度），并将其绘制在自振频率图上，这就是关于特定阻尼下振动系统的反应谱。
本程序是用期望地震反应谱做为生成地震波的基础，期望地震反应谱可以根据建筑工程结构、地质条件、设计规范及综合各种地震反应谱等设计。
生成人工模拟地震波程序是在我们编制的Vib'SYS数字信号分析、处理程序支持下的应用程序，程序由两部分组成：
① 输入地震波期望反应谱程序
② 生成人工模拟地震波程序
| （二）生成人工模拟地震波原理 |
地震反应谱是用实际地震波时域信号计算得到的，而该运算是不可逆的。在生成地震波前，先用给定的期望地震反应谱来计算功率谱，再根据功率谱生成人工地震波。
对于给定自振频率和阻尼的单自由度振动系统，建立其标准差 与反应谱 关系式
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(1) |
对于系数项 到目前为止还没有准确的方法来计算，所以我们用近似方发来逼近 。
首先解释标准差 ，对于窄带白噪声（均值为零）的方差表示为
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(6) |
为自振角频率 ω为强迫振动角频率
ξ为阻尼比
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