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[岩土力学] 地震斜坡振动台试验 数据处理探讨

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发表于 2011-3-16 15:18:54 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 四川成都
自2009年就一直从事斜坡的地震动力响应研究,先后进行了两次斜坡的大型振动台模型试验,耗资巨大。振动台试验采集到了大量的加速度、位移和应力数据。对这些数据的处理,对一个学岩土工程而非数字信号处理的学生来讲,实在难度太大。因为试验完后,承担试验方仅提供最原始的数据,我们拿回来后,首先要学会消除基线漂移,然后滤波,然后做频谱转换。而这几个过程中,涉及到很多数字信号处理的内容,查阅了很多书籍和资料,也仅是提及一些特殊的例子,征对振动台试验数据处理方面的介绍很少,以至于到现在,还是有好些问题不能解决,想在此希望得到高手的指点。
(1)刚看了一下"岩土体的共振效应" 的帖子,很有感触。在进行振动台试验前,一般首先要利用数值模拟求得所模拟斜坡的自振频率和振型(ANSYS的模态分析模块可以很好地解决这一问题),然后再确定试验输入的激励波频率,从而保证模型在振动过程中不发生共振。这里我有个疑问,也是我导师问过我的一个问题,我对采集到的加速度波数据进行傅里叶转换后,获得了一个卓越频率,这个频率是否就反映了模型的自振频率?换句话说,即使我在试验前未做模态分析,根据采集数据的傅里叶谱,我是否可以大概地判断模型的自振频率就是卓越频率?因为按照共振放大的理解,当输入的外激励波频谱成分接近模型自振频率时,模型会对这一频率的波明显放大。
(2)振动台本身有一个工作频率,比如工作频率上限为70HZ。而试验中输入的地震波包括水平分量和竖直分量,按照相似比算下来,卓越频率分别为20HZ和80HZ(相似比为10)。然后,又存在一个采样频率98HZ,采集的加速度数据直接做傅里叶变化,则取采样频率的一半,48HZ以上的都将被截掉。这样一来,就存在两个问题,第一,振动台工作频率小于竖直向分量的卓越频率,不就存在竖直向波形失真的问题?第二,傅里叶谱的频率轴最大为48HZ,也小于竖直向的卓越频率,是否也不能反映竖直向的真实响应?
(3)对于第二个问题,在此举一例子加以说明。振动台的工作频率上限80HZ,输入地震波的卓越频率为8HZ和32HZ(相似比为4)。采样频率512HZ。
图1给出了竖直Z向加速度时程图。
图2给出了Z向相应的傅里叶谱(未经过任何处理)
从傅里叶图中可以看出,在50HZ和100HZ两处均具有较大的幅值。地震波的常见频率为10HZ以下,按照相似比4计算则为40HZ以下,那么50HZ和100HZ两处不应该成为卓越频率的,但是如果都滤掉的话,又似乎不对。据我的理解,50HZ一般为电网工频,其相应的谐波100HZ都应该看做干扰信号,应该滤掉,但我不敢轻易下结论,怕滤掉有用的信息,所以在此请教,50HZ和100HZ两处出现较大值是否正常?而如果要滤波的话,又应该采用多少的截止频率呢?

谢谢指点!

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发表于 2011-4-6 13:28:22 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
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哥们 能否留个qq号呢
我这也刚做完一个模型地震反应实验,也要处理实验数据,和你交流下.
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发表于 2014-4-17 15:59:35 | 显示全部楼层 来自 陕西西安
学习了,非常好
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