基于AR-EMD方法的扩展非平稳船舶运动极短期预报AR模型

准确的极短期预报技术能够提高对船舶摇荡运动敏感的海洋特种作业安全性和效率。自回归（auto-regressive,AR）预报模型由于其自适应性强、计算效率高而被广泛应用于船舶运动的极短期预报研究。但该模型基于平稳随机假设,因而在非平稳船舶运动的极短期预报中存在困难。针对非平稳船舶运动极短期预报,文章提出一种基于AR-EMD方法的扩展AR模型,称为EMD-AR预报模型。其中,AR-EMD方法是指在经验模态分解（empirical mode decomposition,EMD）的过程中,采用AR预报的方法处理端点效应问题。 EMD-AR预报模型将非平稳信号分解成若干平稳的固有模态函数分量及余项,然后对各个分量分别用AR模型预报,得到最终的预报结果,以此克服非平稳性对AR预报模型的影响。研究基于船舶试验数据将EMD-AR模型与线性AR模型、非线性支持向量机回归（support vector regression,SVR）预报模型进行对比分析,结果表明,AR-EMD方法能够有效处理船舶运动非平稳性对AR预报模型的影响,提高该模型的预报精度,且EMD-AR模型预报性能较线性AR模型和非线性SVR模型更优。     

时频分析在水雷信息处理中的应用

水雷声换能器接收到的舰船辐射噪声是一个非平稳过程,以傅立叶变换为基础的传统谱分析方法已经难以发挥作用。时频分析因其在时-频域都具有表征信号局部特征的能力而成为非平稳信号分析的有力工具。利用ZAM（Zhao-Atlas—Marks）变换对数据进行时频分析处理,通过试验表明：时频分析弥补了经典傅立叶分析在非平稳信号处理中的不足,直观的说明了频率和时间的关系,有利于水雷获取信号的分析及目标的识别分类。     

零相位数字滤波器在非平稳信号处理中的应用

研究零相位数字滤波器在进行非平稳信号滤波时的特点．选用一种典型带通零相位数字滤波器,以非平稳调幅信号作为滤波器输入,进行仿真分析．将零相位数字滤波器与小波包分解重构和经验模态分解方法的滤波能力进行了比较．探讨了零相位数字滤波器在处理非平稳调幅信号时存在的过渡过程,及对滤波结果幅值和频率的影响．论述了滤波误差与滤波器参数、输入信号特性和信噪比等因素的关系．提出了分段零相位滤波器方法,改善了滤波器性能．最后,以一个实测的振荡信号对上述分析进行了验证．为在非平稳信号处理中,正确使用零相位数字滤波器提供了参考．     

连续小波分析法在船体波激振动分析中的应用

小波分析法特别适用于非平稳信号的分析和处理,针对船体波激振动的响应特征,简单介绍了连续小波变换的基本理论,提出了用Morlet小波分析船体响应的方法和步骤.重点运用小波分析分析了不规则遭遇波浪和船体弯矩响应的时频特征,并且与傅立叶变换结果进行了对比,研究了波浪与弯矩的相关特征,提出了波激振动产生原因的新的解释,有利于船舶响应的预报理论和结构设计方法的进一步发展.     

基于多尺度小波谱的桥梁结构非一致地震响应分析研究

基于小波理论揭示了大跨度桥梁在非一致地震激励下的输入输出关系。在地震输入方面,利用小波理论,将地震波模拟为非平稳随机过程,在模拟过程中不但考虑了地震波幅值及频率的非平稳特性,而且该荷载模型可以同时考虑大跨结构多点激励问题;在结构的地震动响应方面,利用小波理论及结构的输入-输出关系,得到了结构在非一致地震激励下结构响应的瞬时功率谱密度及瞬时均方值的表达形式。最后,通过一座三跨连续刚构桥的数值算例,验证了所提出方法的准确性。     

Stochastic vibration of the vehicle–bridge system subject to non-uniform ground motions

A study of a train moving along a cable-stayed bridge is performed by considering both the stationary track irregularity and a non-stationary earthquake. A detailed bridge model with 3972 degrees of freedom is established while the train model consists of two locomotives and eight carriages. The equations of motion of the coupled system are obtained by using the displacement continuous condition at the contact, with track irregularities. The earthquake is assumed to occur once the train has entered the bridge. The pseudo-excitation method is used to find the random responses of the coupled system, and the results indicate that the effect of the earthquake is much greater than that of the track irregularities. The paper discusses the influence of the intensity of the earthquake, the wave propagation velocity, the speed of the train, and the dynamic interaction between the vehicles and the bridge.     

非线性系统非稳态随机响应的一种计算方法

本文给出了一种计算受调制白噪声激励的非线性系统非稳态响应的方法。考虑了等效线化系统的时变性，获得了位移，速度的均方和协方的递推关系。给出了一个算例，将计算结果与其它文献的结果进行了比较。证明该方法是简单，精确和有效的。     

A simplified calculation method for non-stationary random seismic response of jacket platform

Jacket platform was simulated by non-uniform cantilever beam subjected to axial loading. Based on the Hamilton theory, the equation of bending motion was developed and solved by the classical Ritz method combined with the pseudo-excitation method (PEM) for non-stationary random response with non-classical damping. Usually, random response of this continuous structure is obtained by orthogonality of modes and some normal modes of the structure are needed, causing inconvenience in the analysis of the non-uniform beam whose normal modes are not easy to be obtained. However, if the PEM is extended to calculate random respouse by combining it with the classical Ritz method, the responses of non-uniform beam, such as auto-power spectral density (PSD) function, croes-PSD and higher spectral moments can be solved directly avoiding the calculation of normal modes. The numerical results show that the present method is effective and useful in aseismic design of platforms.     

非平稳车载及抗力劣化进程下混凝土桥梁时变可靠性评估

为实现同时考虑车载过程及抗力劣化进程非平稳性的在役混凝土桥梁构件时变可靠性评估,首先,联合时域内的动态广义极值分布模型及蒙特卡洛模拟实现对连续非平稳车载过程的极值建模,介绍基于Gamma过程的在役混凝土桥梁构件抗力非平稳劣化模型的建立及更新;其次,综合考虑边际救生成本准则、个体风险准则及社会风险准则对运营阶段目标可靠度指标取值进行讨论,为时变可靠性评估提供基准安全边界;最后,在基于风险函数的时变可靠性分析方法框架之下建立同时考虑车载及抗力非平稳性的时变可靠性分析方法,其中借助高斯数值积分及泰勒级数展开解决时变可靠性的求解问题,并采用一个实桥分析案例对上述分析流程的应用进行说明。研究结果表明：当荷载参数截口分布呈现多峰形态时,可采用广义极值分布函数族中的极值Ⅰ型分布对其年最大分布进行描述;交通量的持续增长将导致变量年最大分布位置参数的不断提升及尺度参数的不断下降;综合考虑3种可靠度指标分析准则,建议在役混凝土桥梁构件运营阶段年目标可靠度指标取为3.98,具体评估工作中不能忽略基准期对目标可靠度指标的影响;通过时变可靠性评估工作的开展,可获取构件在未来较长服役期内可靠度指标的变化情况、服役状态达到临界安全水平所对应的时间节点以及构件可靠性冗余度的时变情况;该类结果的获取可为在役桥梁全寿命维养策略制定等工作提供直接参考。