Detection of the Non-Gaussian Phenomena in Civil Engineering Field and Development of Their Analytical Methods

土木工程领域非高斯现象的检测及其分析方法的发展

• 批准号: 21K04242
• 负责人: 佐藤 忠信
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kobe Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04242/
• 关键词: 非ガウス現象; アンラップ操作を行わない地震動位相の計算法; 位相平均勾配の確率特性; フーリエ変換実数部のモデル化; 因果性に基づく虚数部の再現; ヒルベルト変換; 観測記録からの確率特性の抽出; 多数の加速度時刻歴の模擬; 実数部の確率特性と不確実性; 自己回帰過程; 因果性; 虚数部の再現; フーリエ逆変換; 加速度時刻歴の模擬; 非ガウス事象; 確率過程; 地震動位相; 劣化過程; 非正規確率微分方程式

本研究の主目的は、土木工学における非正規確率現象を発見し、それを抽出・解析するための方法論を開発し、近代確率過程論の枠組みを超越する新しい確率過 程を構築することである。本年度の第一課題は、観測加速度時刻歴のフーリエ変換の実数部が振動数に関する定常過程であることを利用して、一観測記録から多数の加速度時刻歴を模擬する方法論を確立することである。そのために，実数部の角振動数に関する変動特性を抽出し、それを実数部の「変動過程」とする。変動過程で実数部を除したものを「標準化実数部過程」と名付け、これが定常な確率過程となることを確認する。一観測記録から得られる実数部の確率特性が分散値の異なる2つの正規分布の和として表現されることを明らかにする。その上で、実数部の模擬法を確立する。さらに、加速度時刻歴が因果性を有するものとし て、フーリエ変換の虚数部が実数部のヒルベルト変換により再構築できる方法論を確立する。 本年度の第二課題として地震動位相の非ガウス性を明確にする。まず、フーリエ変換により求まる偏角位相を線形位相遅れ部とそこからの変動部に分解し、変動部の角振動数に関する平均勾配(郡遅延時間の近似値)の確率特性が非ガウス性を示すことを明確にし、偏角位相の模擬法を非ガウス確率過程として模擬する方法論を確立する。応答スペクトル準拠の加速度時刻歴の形状はフーリエ位相スペクトルに大きく依存するの で、観測加速度時刻歴から位相平均勾配の確率特性を抽出し、それを用いて模擬されるフーリエ位相スペクトルを用い、応答スペクトル準拠の加速度時刻歴を多数模擬する方法論を確立する。多数の設計用応答スペクトル準拠の加速度時刻歴を模擬し、それらを用いて、フーリエ位相スペクトルの不確定性が構造物の非線形応 答特性に及ぼす影響を評価する。

The main purpose of this study is to discover the phenomenon of irregular accuracy in civil engineering, to develop the methodology of extraction and analysis, to construct a new process of accuracy in modern accuracy process theory, and to improve the accuracy of analysis. The first task of this year is to establish a methodology for the steady state process of measuring acceleration time and changing the number of parts and vibration number. The number of angular vibrations of the whole number of parts is related to the dynamic characteristics of the whole number of parts. The number of parts of the dynamic process is divided into two parts: the standardized number part process and the constant accuracy process. The accuracy of a measurement record is different from that of a normal distribution. Above all, several simulation methods have been established. The method of reconstruction of the acceleration time series is established. The second topic of this year is to clarify the nature of the earth vibration phase. The accuracy characteristics of the average matching (approximate value of delay time) of the angular vibration of the moving part and the decomposition of the linear phase of the moving part are established. The shape of the acceleration time profile of the sample is greatly dependent on the phase selection, and the accuracy characteristics of the phase average alignment of the measured acceleration time profile are extracted and simulated. The methodology of the phase selection and acceleration time profile of the sample is established. Most of the design parameters are used to simulate the acceleration time, the application, the uncertainty of the phase parameters, and the evaluation of the nonlinear response characteristics of the structure.

项目成果

加速度時刻歴のフーリエ変換実数部における非定常性のモデル化と確率特性の抽出

对加速度时程傅里叶变换实部的不稳定性进行建模并提取随机特征

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤 忠信;杉山 佑樹;室野 剛隆;坂井 公俊;Tadanobu SATO;佐藤忠信;Tadanobu SATO;Tadanobu SATO;Tadanobu SATO;Tadanobu SATO;杉山祐樹・佐藤忠信・室野剛隆・坂井公俊
• 通讯作者: 杉山祐樹・佐藤忠信・室野剛隆・坂井公俊

Simulation of Design Response Compatible Acceleration Time Histories Considering the Fourier Phase Uncertainty and Their Application for Dynamic Analysis of Srtucture System

考虑傅里叶相位不确定性的设计响应兼容加速时程仿真及其在结构系统动态分析中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 忠信;杉山 佑樹;室野 剛隆;坂井 公俊;Tadanobu SATO;佐藤忠信;Tadanobu SATO;Tadanobu SATO;Tadanobu SATO
• 通讯作者: Tadanobu SATO

東南大学/土木工学科(中国)

东南大学/土木工程系（中国）

MODELING THE REAL PART OF FOURIER TRANSFORM OF CAUSAL ACCELERATION TIME HISTORY—SIMULATION OF A CAUSAL ACCELERATION TIME HISTORY BY REPRODUCTION OF THE IMAGINARY PART BASED ON THE HILBERT TRANSFORM—

对因果加速时间历程的傅里叶变换的实部进行建模——通过基于希尔伯特变换再现虚部来模拟因果加速时间历程——

• DOI: 10.2208/jscejseee.78.2_203
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A1 (Structural Engineering & Earthquake Engineering (SE/EE))
• 作者: 佐藤 忠信;杉山 佑樹;室野 剛隆;坂井 公俊
• 通讯作者: 坂井 公俊

SIMULATION OF MANY ACCELERATION TIME HISTORIES WITH CAUSARITY FROM AN OBSERVED EARTHQAKE MOTION―Modeling of real part and reproduction of imaginary part by Hilbert transform―

根据观测到的地震运动对多个具有因果关系的加速时间历程进行模拟——通过希尔伯特变换对实部进行建模并再现虚部——

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤 忠信;杉山 佑樹;室野 剛隆;坂井 公俊;Tadanobu SATO;佐藤忠信;Tadanobu SATO;Tadanobu SATO
• 通讯作者: Tadanobu SATO