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地震正演模拟

地震正演模拟
地震正演模拟

模拟地震

【探究缘由】2004年12月26日的印度洋海域地震并引发的海啸,让全世界为之震惊。面对这样的自然灾害,人类的力量实在渺小。人地关系的和谐发展是我们追求的目标,先让我们进行一次地震模拟实验吧!【活动目的】地震是一种常见的、突发的自然灾害。在学习有关专题后,我们用实验模拟地震,以正确理解震级和烈度的关系,强化学生防灾减灾自我救护的意识。【知识整合】结合物理学中有关机械波的知识。【活动准备】地震模拟实验所需的基本材料有:一个高大中空的讲台、一把榔头、一堆木制积木、一堆乐高(有咬合口)积木等。【活动过程】1.在讲台上用普通的木制积木搭建一建筑物(表示建筑物抗震性能一般),榔头敲击讲台四周,模拟地震的发生。2.改变敲击力度,模拟震级升高,烈度加大,建筑物毁坏。3.改变震中距、震源深浅等地震要素,烈度随之改变。4.在讲台上用普通的木制积木搭建两个不同结构的建筑物,使之位于不同位置(如一位于桌角,另一位于桌中央),敲击讲台,观察结果。5.采用乐高积木(表示建筑物抗震性能良好)继续重复上述步骤,模拟实验。(填写表格略)【分析结论】改变震级、震中距、震源深浅、地质构造、地貌特点、地面建筑物的结构等要素,可理解地震、烈度与灾度的区别与联系,即每次地震只有一个震级,却有不同的烈度。【拓展建议】1.能否设计出更精准的实验敲击力度,使实验更具有可观测性和比较性。2.能否将两种积木结合,尝试搭建框架结构或钢筋混凝土结构建筑物,继续实验。【知识链接】震级·烈度·灾度一个地方发生了地震,它的强度有多大?破坏程度如何?灾损如何?这一切,都需要有一个衡量和界定的标准。这个标准,就是“震级”“烈度”和“灾度”。“震级”指的是地震的强度,它跟地震释放的能量有关。一次地震,只有一个震级。释放能量相同的地震,它们的震级相同。释放的能量越大,震级也越大。震级是根据台、站地震图上记录的最大振幅的地动位移及与之相应的周期,并考虑到地震波按震中距离而产生的衰减,按一定公式计算出来的。地震与所释放的地震波能量有固定的函数关系。震级每增大1级,其释放能量约增30~32倍。按震级定义和计算公式,震级没有上限。不过,到目前为止,世界上有记录可查的最大地震,是1933年3月2日的日本大地震和1960年5月22日的智利大地震,其震级为8.9级。[!--empirenews.page--]“烈度”是用来反映地震中地面受到的影响和破坏程度的一个概念。是用以表达地震强度的一种方式,是衡量地震在一定地域产生或可能造成的破坏程度的一种“尺度”。烈度的大小,主要是根据在一定地点地震对地面建筑物和地形的破坏程度,以及人的直觉反应等等来界定的。我国和世界上多数国家都把地震烈度划为12度:1度最轻,12度最强烈。●小于3度:人无感受,仅仪器能记录到;●3度:夜深人静时人有感受;●4~5度:睡觉的人惊醒,吊灯摆动;●6度:器皿倾倒、房屋轻微损坏;●6~8度:房屋破坏,地面裂缝;●9~10度:房倒屋塌,地面破坏严重;●10~12度:毁灭性的破坏。一次地震,震级只能是一个,但烈度则会因地而异。因为烈度不仅与震级的强弱有关,而且还与震源的深浅、距离震中的远近,以及地震波通过地段的“介质条件”等有关。一般地说,如果震级相同,震源浅的地震往往要比震源深的地震对地表的破坏程度大,烈度也高。“灾度”是指地震区所受到的灾害严重程度。不仅包括地表形态和地貌的被扭曲、断裂、陷落和崩塌程度,同时也包括各种建筑物、人员及经济的损害程度。灾度的大小不仅取决于震级的大小和烈度的高低,而且还与发震区的人口密度和经济发达程度密切相关。此外,与地震发生的时刻(白昼和黑夜),以及防灾救灾的具体措施是否得当等,也有很大的关系。

仿真地震模拟

Part 01公司简介

北京盛世民安科技发展有限公司 ↘北京盛世民安科技发展有限公司始于2009年,总部位北京经济技术发区(国 家级),是一家集的设计、研发、制造 的集成产业公司。公司主要技术人员主 要来自各大公司、各大院校,在研制、 生产、销售上有多年的综合管理经验, 多年的产品销售和优质售后服务,让很 多的行业对我公司产品有了更好的认识 和认可,在我公司自己的不断努力下和 客户们的拥戴下,在上海、南京、西安、成都等地区分别设立了办事处,为全国 24小时提供优质服务机制。公司涉及软 件、动漫、自动化、机械、液压、电子 等多个行业。↘公司主要产品有:模拟灭火、模拟报警、烟雾逃生、地震体验平台、地震体验小 屋、地震科普展品、仿真动感平台、三 自由度平 ↘台、六自由度平台等。客户已经遍布各大科技馆、展览馆、房地产、政府、企 业、文化影视等诸多领域和各行各业。

part02建设背景

↘地震模拟的宗旨就是真实的再现地震过程并使观众如身临其境般感受地震,其关键就是“真实”。基于地震模拟的宗旨,该产品通过模拟普通小屋模拟地震发生前、发生过程中和震后的整个过程,并提示观众在地震中如何躲避、如何逃生。 ↘地震体验模拟器包括整体建筑及屋内陈设、由虚拟显示技术和装饰模拟出的房屋窗体、房屋地板下面的六自由度液压运动平台及控制台。整体建筑基于戈壁滩小屋的构造。 展品通过小屋实体、液压运动平台、控制台并辅以视频及音响系统组成一个立体的地震环境,使观众与整个环境融为一体,从而全方位展示地震的全过程,使观众真实感受地震。其中液压运动平台按控制台的操作能提供相当于3-8级地震效果,包括横波与纵波,可以体验地震发生前、地震中及余震。

模拟地震波传播可视化

模拟地震波传播的可视化研究 摘要:实验中选取了与地壳平均波速相近的光学玻璃作样品,利用动态光弹的成像系统,来观测波在光学玻璃及波从光学玻璃透射到水中的传播过程,并记录0~50μs内的波的传播过程,以此来模拟地震波在地壳中反射、透射等传播行为。 abstract: the experiments selected optical glass similar with average velocity, and used imaging system of dynamic photoelasticity to observe the communication process of light in optical glass and light refraction from optical glass to water, and record the wave transmission during 0~50μs,for simulating reflection and transmission of seismic wave in crust. 关键词:地震波;动态光弹;反射;透射 key words: seismic waves;dynamic photoelastic;reflection;transmission 中图分类号:p315.3+1 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)04-0297-02 0 引言 在地震勘探中,通常是通过检波器来记录地下地震波带来的信息,根据相应的数学和物理模型进行复杂的计算机处理以获得地下的构造情况,虽然地震勘探的相关理论有很大的发展,但是由于理论结果难以获得,并且对于复杂形状的结构,解析方法变得相当繁

叠加地震记录的相移波动方程正演模拟数值模拟实验共22页

《地震数值模拟》实验报告 一、实验题目 叠加地震记录的相移波动方程正演模拟

二、实验目的 1.掌握各向同性介质任意构造、水平层状速度结构地质模型的相移波动方程正演模拟基本理论 2.实现方法与程序编制 3.由正演记录初步分析地震信号的分辨率。 三、实验原理 1、地震波传播的波动方程 设(x,z)为空间坐标,t为时间,地震波传播速度为v(x,z),则二位介质中任意位置、任意时刻的地震波场为p(z,x,t):压缩波——纵波。则二维各向同性均匀介质中地震波传播的遵循声波方程为 2、傅里叶变换的微分性质 p(t)与其傅里叶变换的P(w)的关系: 3、地震波传播的相移外推公式 令速度v不随x变化,只随z变化,则利用傅里叶变换微分性质把波动方程(变换到频率-波数域,得: 4、初始条件和边界条件 按照爆炸界面理论,反射界面震源在t=0时刻同时起爆,此时刻的波场就是震源。根据不同情况,可直接使用反射系数脉冲或子波作震源。如果直接使用反射系数作震源脉冲,则初始条件可表示为: 5、边界处理

(1)边界反射问题 把实际无穷空间区域中求解波场的问题化为有穷区域求解时,左右两边使用零边界条件。物理上假设探区距Xmin与Xmax两个端点很远,在两个端点上收到的反射波很弱。但是,上述条件在实际中不能成立,造成零边界条件反而成为绝对阻止波通过的强反射面。在正演模拟的剖面上出现了边界假反射干涉正常界面的反射。 (2)边界强反射的处理 镶边法、削波法、吸收边界都能有效消除边界强反射。 削波法就是在波场延拓过程中,没延拓一次,在其两侧均匀衰减到零,从而消除边界强反射的影响。假设横向总长度为NX,以两边Lx道吸波为例,有以下吸波公式: 四、实验内容

反应谱理论与人工模拟地震波技术简介

第33卷第26期?106?2007年9月山西建筑 SHANXIARCHITECTURE Vd33No.26 Sep.2007 文章编号:1009—6825{2007)26—0106—03 反应谱理论与人工模拟地震波技术简介 邱玉国王玉富 摘要:介绍了反应谱理论的发展历程和国内外研究现状,分析了研究问题的思路,指出了利用反应谱理论来解决实际工程时遇到的问题,并简单介绍了国外对人工模拟地震波技术的应用和研究,为抗震理论提供了参考依据。 关键词:反应谱理论,地震波,随机振动,非弹性地震波 中图分类号:TU352文献标识码:A 1概述 反应谱理论是建筑结构抗震设计的重要理论基础之一。从20世纪50年代开始,反应谱理论逐渐成为结构抗震设计的重要方法,经过50多年的发展,目前这种方法已经为世界上大多数国家的设计规范所采用。但是,由于地震产生机理和作用效果的复杂性,采用反应谱理论进行分析和设计与工程实践还存在很多与实际不相符合之处。此外,对于反应地震重要特性的时间问题,反应谱法也无能为力。 人工模拟地震波技术是近年来才发展起来的一项新的结构抗震设计的技术手段,目前主要用于计算机模拟和特别重要结构模型的振动台试验。它能够通过模拟地震波的特性来用于对结构进行时程分析,是~种新兴的、具有革命性意义的试验手段。 图2数值模拟结果2.3计算结果分析 通过数值模拟和试验得到瓦斯管承载力等数值如表2所示。 表2数值模拟和试验结果 I研究方法承载力仆但a最大应变/%最大剪应力/SPaI数值模拟7.14O.0842160室内试验6.620.0964 3结语 通过对丁集煤矿瓦斯管材质和整体抗外压的试验研究以及数值模拟分析,可以获得如下重要结论: 1)通过对管材材质的试验研究表明:工作管材质采用Q345,尺寸为柘30rfllTl×14inln,能够满足强度和稳定性要求。 2)瓦斯管整体抗外压试验结果表明:工作管抗外压承载力为6,62MPa;通过大变形有限元数值计算,采用变形稳定性控制其承载力,结果为7.14MPa,两者数值十分接近,说明用文中方法模拟大直径瓦斯管的承载力是可行的。 参考文献: [1]李正来.瓦斯抽排钻孔定向技术的改进[J].安徽科技,2006(3):49—50. [2]汪东生.瓦斯抽排技术治理本煤层采空区瓦斯涌出的实践[J].煤矿安全,2006(1):13—15. [3]张敦伍,任胜杰.瓦斯抽排钻孔防偏斜实践[J].矿业安全与环保,2005(8):67—68. [4]刘克功,范再良,赵新华.采空区瓦斯抽排法治理综放面瓦斯超限[J].煤,1998(2):48—50. Studyingonradialstabilitynumericalsimulationoflargepipeinmine TONGWen-lin Abstract:TheexperimentalandvaluesimulationmethodshavestudiedtheDingiicoalminelargediametergastubeundermechanicscharacter—istie.Resultindicated:thelargediametergastubeispresentedstabilityfailuremodelinencirclespressesshape,itssafetyfactorreaches3.0,itisdesignthelargediametergastubeandtheconstructpmvidesthereference. Keywords:largediametergastube,experimentalinlab,numericalsimulation,stabilityfailuremodel 收稿日期:2007.04.06 作者简介:邱玉国(1973。),男,工程师,辽宁工程技术大学软件学院,辽宁阜新123000 王玉富(1970.),男,工程师,中铁十九局集团第三工程有限公司,辽宁辽阳111000

碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析

碳酸盐岩储层地震波数值模拟影响因素分析 通过对比分析已有井的钻测井资料,建立了基于单井的正演模型以及区域连井地质-地球物理模型,并且两者的储层正演响应特征规律性一致。分析讨论了模型建立过程中需考虑的影响因素:子波选择与旁瓣,围岩的尺度、位置、形状。揭示了发育不同厚度时的地震响应特征,进而正确认识了储层的地震相,在实际应用中取得了良好的效果。 标签:地震波数值模拟;有限差分法;碳酸盐岩储层;影响因素 1 概述 在地震勘探中,地震波数值模拟又称地震正演,可供正确认识储层的地震响应特征,为储层预测提供基础。通过分析不同厚度、岩性组合对地震响应的影响,建立储层和地震响应特征之间的联系,為应用地震资料进行储层预测提供一定的依据。地震波数值模拟方法主要分为射线追踪法和波动方程法两类,而其中波动方程法因其能够提供更丰富的波场信息而得到了更加广泛的应用。基于波动方程的数值模拟按照算法不同又分为有限差分法、伪谱法、有限元法及谱元法等,其中有限差分法是最为流行的方法之一[1]。文章采用地震波数值模拟的最常用的波动方程有限差分法正演模拟对下二叠统的储层特征进行了正演影响因素分析实验。 2 基本原理 3 储层正演影响因素分析 在研究区范围内,栖霞组以深灰色厚层状石灰岩为主,含泥质条带及薄层,具灰黑色生物碎屑灰岩、藻灰岩、藻团粒灰岩互层。栖霞组与下伏梁山组黑色含煤岩系及上覆茅口组浅灰色块状灰岩均为整合接触。结合区域地质认识、地震、钻井、测井资料及已有研究成果,建立如图1所示的正演模型。茅口组整体发育大套灰岩,在茅口组底部普遍性发育的一套泥灰岩,由于物性差异较大,对实验结果影响较大。模型仅在透镜体一侧设计了一定厚度的泥灰岩,从实验结果中可以得到效果对比。储层发育在栖霞组上部,储层厚度透镜状变化由中间70米向两侧逐渐减薄,直至储层不发育。在下伏地层中,梁山组黑色含煤系地层虽然很薄(十米左右),但地震波阻抗差异更大,同样不可忽视。 根据上述建立的地质-地球物理正演模型,选用接近实际地震资料的子波进行正演实验。实验选用了30Hz理论Puzirov子波和Riker子波两种不同子波,其中,Puzirov子波波形与Riker子波波形相似均为零相位子波,但旁瓣能量较弱并且能量延续时间较短,具有更高的分辨率。两种不同子波模型正演结果分别如图2所示,图2a是选用30Hz Puzirov子波的结果,图2b则是同一频率常用的Riker 子波的正演结果。总体而言,选用Puzirov子波的正演剖面中,波形信息更加丰富,具有更高的分辨率。在细节刻画方面,图2a中随着储层厚度增大,储层顶

地震模型正演

地震模型正演与反演简介 一、地震模型正演(seismic forward modeling)的概念 如果我们已知地下的地质模型,它的地震响应如何?地震模型正演就是通过室内模拟得到地质模型对于地震波的响应。地震模型正演包括物理模拟和数值模拟,数值模拟就是应用相应的地球物理方程和数值计算求解已知的地质模型在假定激发源的作用下的地震相应。通常,我们针对特定的勘探区块,应用期望或实际的采集参数通过地震正演模拟野外地震采集,得到单炮记录,再通过速度分析、动校正、叠加、偏移等处理得到成像数据。图1为Marmousi速度模型,图2为正演得到的炮集记录,图3为正演得到的叠加剖面。 图1 Marmousi模型 图2正演炮集

图3 正演叠加剖面 二、数值模型正演方法 通常,我们提到的模型正演为数值模拟的模型正演,目前常用的数值模拟地震模型正演方法包括基于射线原理的射线追踪法,以及基于波动方程的有限差分法、有限元法、积分方程法、快速傅里叶变换法和拟谱法等。射线追踪法主要反映地震波的运动学特征,有限差分、有限元法则适合复杂地质构造的正演模拟,积分方程法涉及复杂的数学推导,快速傅里叶变换法在频率域计算得到正演数据。 三、数值模型正演的步骤 数值模拟求解地震模型正演问题的步骤主要包括以下三个方面: 1) 地质建模,根据研究对象和问题建立地球物理或地质模型; 2) 数学建模,根据应用的物理手段和地球物理模型建立相应的数学 模型; 3) 模拟计算,选择正演计算方法,编写计算程序进行数值模拟计算。 四、什么是地震反演 地震反演技术就是充分利用测井、钻井、地质资料提供的丰富的构造、层位、岩性等信息,从常规的地震剖面推导出地下地层的波阻抗、密度、速度、孔隙度、渗透率、沙泥岩百分比、压力等地球物理信息。反演就是由地震数据得到地质模型,进行储层、油藏研究。

基于MATCOM 平台的VC++与MATLAB混合编程地震正演模拟(完整版)

基于MATCOM 平台的VC++与MATLAB混合编程地震正演模拟 摘要:正演模拟是地震勘探的重要方法之一。为解决基于Matcom4.5的VC++与Matlab接口程序的地震正演模拟问题,通过用Matcom4.5与VC++结合编程的新方法实现EDA介质中的地震波正演模拟的实例,结果显示通过Matcom实现VC++与Matlab混合编程的可行性并提高了编程效率。 关键词: Matcom;VC++; Matlab;混合编程;正演模拟 MIXED PROGRAMMING OF SEISMIC FORW ARD MODELING BETWEEN VC++ Abstract: Forward modeling is one of the important means in seismic exploration. This paper in order to solve the interface program of seismic forward modeling between Matlab and VC++ based on Matcom4.5,by using an example which achieved the results of simulate the wave equation in EDA media by a new method which is mixed programming between Matcom4.5 and VC++,the results show the advantage of efficiency by mixed programming between Matlab and VC++ based on Matcom4.5. Keywords: Matcom;VC++;Matlab;Mixed programming;Forward modeling 0引言 近年来,随着勘探程度深入化和勘探目标的复杂化,地震勘探无论在采集、处理还是解释技术方面都面临越来越多的挑战。复杂构造油气田、岩性油气藏和裂缝性油气藏等隐蔽性油气藏的勘探与开发越来越受到地球物理工作者的重视。为此,需要发展复杂介质的地震波传播理论,使其进一步接近地下介质的实际情况。正演模拟研究对复杂介质中波的传播具有指导意义[1]。 目前在地震数据处理中应用比较广泛的软件是MATLAB,但由于MATLAB本身的程序编写的一些局限,使得它在处理许多应用问题时灵活性不够。本文引入MATCOM软件平台,它的功能相当强大,可提供近千个MATLAB的基本功能函数,通过必要的设置,可以直接实现与C++的混合编程,而不必再依赖MATLAB;笔者基于MATCOM4.5的VC++与MATLAB的接口技术实现EDA介质中的地震波正演模拟,此方法提高了代码的使用效率,说明MATCOM与VC++混合编程的可行性,取得较好的效果,为技术人员提供了另一种实现正演模拟的途径,同时也为开展相应其他研究工作奠定了基础[2]。 1VC++与MATLAB接口 Visual C++是Windows平台下主要的应用程序开发环境之一,它能方便地实现软件开发,开发的系统具有界面友好、执行速度快、易维护和升级等优点。C++

地震波数值模拟方法研究综述.

地震波数值模拟方法研究综述 在地学领域,对于许多地球物理问题,人们已经得到了它应遵循的基本方程(常微分方程或偏微分方程)和相应的定解条件,但能用解析方法求得精确解的只是少数方程性质比较简单,且几何形状相当规则的问题。对于大多数问题,由于方程的非线性性质,或由于求解区域的几何形状比较复杂,则不能得到解析解。这类问题的解决通常有两种途径。一是引入简化假设,将方程和几何边界简化为能够处理的情况,从而得到问题在简化状态下的解答。但这种方法只是在有限的情况下是可行的,过多的简化可能导致很大的误差甚至错误的解答。因此人们多年来寻找和发展了另一种求解方法——数值模拟方法。 地震数值模拟(SeismicNumericalModeling)是地震勘探和地震学的基础,同时也是地震反演的基础。所谓地震数值模拟,就是在假定地下介质结构模型和相应的物理参数已知的情况下,模拟研究地震波在地下各种介质中的传播规律,并计算在地面或地下各观测点所观测到的数值地震记录的一种地震模拟方法。地震波场数值模拟是研究复杂地区地震资料采集、处理和解释的有效辅助手段,这种地震数值模拟方法已经在地震勘探和天然地震领域中得到广泛应用。 地震数值模拟的发展非常迅速,现在已经有各种各样的地震数值模拟方法在地震勘探和地震学中得到广泛而有效

的应用。这些地震波场数值模拟方法可以归纳为三大类,即几何射线法、积分方程法和波动方程法。波动方程数值模拟方法实质上是求解地震波动方程,因此模拟的地震波场包含了地震波传播的所有信息,但其计算速度相对于几何射线法要慢。几何射线法也就是射线追踪法,属于几何地震学方法,由于它将地震波波动理论简化为射线理论,主要考虑的是地震波传播的运动学特征,缺少地震波的动力学信息,因此该方法计算速度快。因为波动方程模拟包含了丰富的波动信息,为研究地震波的传播机理和复杂地层的解释提供了更多的佐证,所以波动方程数值模拟方法一直在地震模拟中占有重要地位。 1地震波数值模拟的理论基础 地震波数值模拟是在已知地下介质结构的情况下,研究地震波在地下各种介质中传播规律的一种地震模拟方法,其理论基础就是表征地震波在地下各种介质中传播的地震波传播理论。上述三类地震波数值模拟方法相应的地震波传播理论的数学物理表达方式不尽相同。射线追踪法是建立在以射线理论为基础的波动方程高频近似理论基础上的,其数学表形式为程函方程和传输方程。积分方程法是建立在以惠更斯原理为基础的波叠加原理基础上的,其数学表达形式为波动方程的格林函数域积分方程表达式和边界积分方程表达式。波

正确选取地震波

地震波的选取方法(MIDAS (2009-05-16 22:51:32) 转载▼ 分类:结构专业 标签: 杂谈 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定,正确选择输入的地震加速度时程曲线,要满足地震动三要素的要求,即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。 频谱特性可用地震影响系数曲线表征,依据所处的场地类别和设计地震分组确定。这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同,简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。 加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。 持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。持时Td的定义可分为两大类,一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时,即指地震地面加速度值大于某值的时间总和,即绝对值|a(t)|>k*g的时间总和,k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时,即最先与最后一个k*amax之间的时段长度,k 一般取0.3~0.5。不论实际的强震记录还是人工模拟波形,一般持续时间取结构基本周期的5~10倍。 说明: 有效峰值加速度EPA=Sa/2.5 (1) 有效峰值速度EPV=Sv/2.5 (2) 特征周期Tg = 2π*EPV/EPA (3) 1978年美国ATC-3规范中将阻尼比为5%的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平均为Sa,将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱),上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。 上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV,1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。具体做法是:在对数坐标系中同时做出绝对加速度反应谱和拟速度反应谱,找出加速度反应谱平台段的起始周期T0和结束周期T1,然后在拟速度反应谱上选定平台段,其起始周期为T1(即加速度反应谱平台段的结束周期T1),结束周期为T2,将加速度反应谱在T0至T1之间的谱值求平均得Sa,拟速度反应谱在T1至T2之间的谱值求平均得Sv,加速度反应谱和拟速度反应谱在平台段的放大系数采用2.5,按公式(1)、(2)、(3)求得EPA、EPV、Tg。 在MIDAS程序中提供将地震波转换为绝对加速度反应谱和拟速度反应谱的功

使用ANSYS软件模拟地震荷载的方法

使用ANSYS模拟地震荷载的方法 选用东营胜利油田CB11B平台的ANSYS模型对模态分析和动力分析中的操作方法进行介绍。渤海CB11B平台是一座4腿导管架平台,包括上部甲板模块、导管架和桩基三部分。甲板面标高为+9.00m,水深为10.5m。桩腿的单向斜度10:1,入泥1.5m。 模拟地震荷载首先需要有地震的加速度数据,这里采用迁安波,迁安波为渤海的地震波,见文件eqq1.txt。其时程图见图1。注:该文件只有一列,即加速度值。 图1.加速度时程图 第一步要把地震加速度数据输入ANSYS软件。 下拉菜单中Parameters-Array Parameters-Define/Edit-Add, 在Par中输入所定义数组名称(eqq);输入数组选择Array;在I、H、K No.中输入数组的行数、列数、维数,所输入的行数应该与eqq1文件中的加速度数据个数相等,列数与

维数在这里均为1。 下拉菜单中Parameters-Array Parameters-Read From File, 选择Array,点击OK;ParR中输入数组名称(eqq);在File, ext, dir Read from file中浏览到地震加速度文件eqq1.txt所在的位置;Ncol Number of columns中输入1;最后一行中输入数据格式后点击OK(G10.4代表加速度数据总共十位,小数点后有四位.例如如:+1.2532,即G7.4)。 下拉菜单中Parameters-Array Parameters-Define/Edit-Add,选择数组文件名eqq后点击Edit,可以看到地震的加速度数据文件eqq1.txt已经被输入到数组eqq 中了。点击Close关闭。 第二步要把地震加速度数据输入结构。 注意首先要把water table清空。要以命令流的方式把地震加速度数据输入结构: FINISH /PREP7 NT=500 %总计算步数 DT=0.01 %时间步长,NT*DT即为总的计算时间 /SOLU ANTYPE,TRANS %以命令流的方式选择瞬态动力学分析 TRNOPT,FULL *DO,I,1,NT,1 %循环开始 TIME,I*DT KBC,0 NSUB,1 ALPHAD,0.1 %输入阻尼系数alpha BETAD,0.0028 %输入阻尼系数betad ACEL,EQQ(I),0,0 %输入X、Y、Z向的地震加速度数据,这里只在X方向加了加速度。注意这里要输入的数据名EQQ要与前面所定义数组名相同。 ALLS SOLVE *ENDDO %循环终止 第三步,观察结果。 以节点位移为例进行说明, TimeHist postproc——Define Variables——Add——Nodal DOF result——选择节点或者输入节点号——选择方向——在List

地震波波动方程数值模拟方法

地震波波动方程数值模拟方法 地震波波动方程数值模拟方法主要包括克希霍夫积分法、傅里叶变换法、有限元法和有限差分法等。 克希霍夫积分法引入射线追踪过程,本质上是波动方程积分解的一个数值计算,在某种程度上相当于绕射叠加。该方法计算速度较快,但由于射线追踪中存在着诸如焦散、多重路径等问题,故其一般只能适合于较简单的模型,难以模拟复杂地层的波场信息。 傅里叶变换法是利用空间的全部信息对波场函数进行三角函数插值,能更加精确地模拟地震波的传播规律,同时,利用快速傅里叶变换(FFT)进行计算,还可以提高运算效率,其主要优点是精度高,占用内存小,但缺点是计算速度较慢,对模型的适用性差,尤其是不适应于速度横向变化剧烈的模型. 波动方程有限元法的做法是:将变分法用于单元分析,得到单元矩阵,然后将单元矩阵总体求和得到总体矩阵,最后求解总体矩阵得到波动方程的数值解;其主要优点是理论上可适宜于任意地质体形态的模型,保证复杂地层形态模拟的逼真性,达到很高的计算精度,但有限元法的主要问题是占用内存和运算量均较大,不适用于大规模模拟,因此该方法在地震波勘探中尚未得到广泛地应用。。 相对于上述几种方法,有限差分法是一种更为快速有效的方法。虽然其精度比不上有限元法,但因其具有计算速度快,占用内存较小的优点,在地震学界受到广泛的重视与应用。 声波方程的有限差分法数值模拟 对于二维速度-深度模型,地下介质中地震波的传播规律可以近似地用声波方程描述: )()(2222222t S z u x u v t u +??+??=?? (4-1) (,)v x z 是介质在点(x , z )处的纵波速度,u 为描述速度位或者压力的波场,)(t s 为震源函数。 为求式(4-1)的数值解,必须将此式离散化,即用有限差分来逼近导数,用差商代替微商。为此,先把空间模型网格化(如图4-1所示)。 设x 、z 方向的网格间隔长度为h ?,t ?为时间采样步长,则有: z ?,i j 1,i j +2,i j +1,i j -

地震模拟振动台及模型试验研究进展

第22卷第6期2006年12月 结 构 工 程 师Structural Engineers Vol .22,No .6Dec .2006 地震模拟振动台及模型试验研究进展 沈德建 1,2 吕西林 1 (1.同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;2.河海大学土木工程学院,南京210098) 提 要 在介绍振动台本身发展的基础上,分析了振动台试验研究内容的扩展、振动台模型试验动态相 似关系研究进展、振动台试验方法的发展和振动台试验新的测量方法,提出了振动台模型试验中值得关注的一些问题。 关键词 振动台,模型试验,动态相似关系,试验方法 Research Advances on Si m ul ati n g Earthquake Shaki n g Tables and M odel Test SHEN Dejian 1,2 LU Xilin 1 (1.Research I nstitute of Structural Engineering and D isaster Reducti on,Tongji University,Shanghai 200092,China; 2.I nstitute of Civil Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China ) Abstract The devel opment of shaking table is induced first in this paper .The expansi on of the research scope of shaking tables is analyzed .The dynam ic si m ilitude relati onshi p fr om different authors is compared and re marked .The devel opment of testing method on shaking tables and ne w method on analyzing the result is als o p resented .Some valuable questi ons on shaking table test are induced and may be paid great attenti on by re 2searchers . Keywords shaking table,model test,dyna m ic si m ilitude relati onshi p,testing method 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50338040) 1 概 述 结构振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和破坏模式、评价结构整体抗震能力和衡量减震、隔震效果的重要手段和方法。然而,由于振动台本身承载能力、试验时间和经费等的限制,许多时候必须做缩尺模型试验,在坝工模型和高层、超高层建筑中更是如此。 一些新型结构形式,由于其超出了设计规范的要求,往往需要通过实验对其抗震性能做合理的评估。超高层建筑和超大跨度建筑,在理论分析还不完善的情况下,试验,特别是振动台模型试验,是分析其抗震能力的一种有效手段。 线弹性的缩尺模型相似关系已得到了较好的解决,但是许多复杂结构的相似关系、非线性动态 相似关系虽然进行了一些研究,但是还未能得到 较好的解决。一些劲性钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构和其他一些新型结构的动态相似关系的研究还不够深入,有些甚至才刚刚起步。 振动台试验较好地体现了模型的抗震性能,可我们更关心的是由模型的试验结果推算的原型结构的抗震性能,但在这方面尚未形成非常一致的结论,还存在一定的误差,因而精度还有待于进一步的提高。本文介绍国内外振动台模型试验的研究进展。 2 研究的最新进展 2.1 振动台本身的发展 作为美国NEES 计划的一部分,加州大学圣 地亚哥分校(UCS D )于2004年安装MTS 公司制

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