基于折線包絡的經(jīng)驗模態(tài)分解方法及其應用.pdf

1、Hilbert-Huang變換(HHT)是一種新的非平穩(wěn)信號處理方法，它由經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD)與Hilbert譜分析(HSA)兩部分組成。HHT方法自提出后已經(jīng)在地震動工程特性的研究及結(jié)構系統(tǒng)識別等領域得到了應用。本文即圍繞HHT方法及其應用展開研究工作。 作為對HHT方法的研究，針對傳統(tǒng)的經(jīng)驗模態(tài)分解方法在處理長周期信號時所面臨的問題，本文提出了一種分解效率更高的基于折線包絡的EMD方法，利用具有明確解析表達式的函數(shù)驗證了該

2、方法所得結(jié)果的數(shù)學意義，并且討論了該方法分解地震波所得本征模態(tài)分量(IMF)的波形與頻譜特征。 為了深入驗證該方法所得結(jié)果的物理意義，本文將所提出的基于折線包絡的經(jīng)驗模態(tài)分解方法應用于分析線性時不變和線性時變單自由體系(SDOF)的動力響應，并對其動力特性進行識別。其研究結(jié)果表明：在規(guī)則輸入下，基于折線包絡EMD方法能夠?qū)Ⅲw系動力反應中的穩(wěn)態(tài)反應與瞬態(tài)反應部分分解出來：穩(wěn)態(tài)反應部分能夠提供有關輸入頻譜特性方面的信息；瞬態(tài)反應部分

3、則能夠提供有關體系動力特性方面的信息。這部分研究不僅深入驗證了基于折線包絡的經(jīng)驗模態(tài)分解方法應用于基本的結(jié)構動力學問題所得結(jié)果的物理意義，而且也為該方法在結(jié)構系統(tǒng)識別領域的深入應用提供一定的基礎。 最后，作為此基于折線包絡EMD方法在地震動工程特性研究中的應用，本文利用該方法分析了1999年臺灣Chi-Chi地震中記錄到的含速度脈沖的近斷層地震記錄，從中識別出了加速度脈沖，并利用反應譜討論了加速度脈沖對近斷層脈沖型地震動工程特性