JP3878626B2 - Impulse response calculation method, apparatus and program - Google Patents
Impulse response calculation method, apparatus and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP3878626B2 JP3878626B2 JP2004190946A JP2004190946A JP3878626B2 JP 3878626 B2 JP3878626 B2 JP 3878626B2 JP 2004190946 A JP2004190946 A JP 2004190946A JP 2004190946 A JP2004190946 A JP 2004190946A JP 3878626 B2 JP3878626 B2 JP 3878626B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impulse response
- dynamic stiffness
- data
- component
- time delay
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims description 252
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims description 76
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 28
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 description 35
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 29
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 25
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000011426 transformation method Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Description
本発明はインパルス応答演算方法、装置及びプログラムに係り、特に、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性を、前記関係を時間領域で表すインパルス応答へ変換するインパルス応答演算方法、該インパルス応答演算方法を適用可能なインパルス応答演算装置、及び、コンピュータを前記インパルス応答演算装置として機能させるためのインパルス応答演算プログラムに関する。 The present invention relates to an impulse response calculation method, apparatus, and program, and in particular, converts dynamic stiffness representing the relationship between an external force that vibrates an object and the behavior of the object in the frequency domain into an impulse response representing the relationship in the time domain. The present invention relates to an impulse response calculation method, an impulse response calculation device to which the impulse response calculation method can be applied, and an impulse response calculation program for causing a computer to function as the impulse response calculation device.
地震時に震源から地盤を伝播した地震動(地震波)は、表層地盤を介して建物の基礎に入射し、その一部は基礎によって反射され残りは建物上部へ伝達されて建物の振動を引き起こすが、地震動によって振動された建物は新たな震源となって地盤へ波動を放出する。このように、地震時には建物と地盤が互いに影響し合って振動するので、地震時の建物の挙動や耐震安全性等を地震応答解析によって解析・評価する際には、地震動に対する地盤の挙動(反力の特性)も考慮する必要がある。地震動と地盤の挙動との関係は地盤の動的剛性(地盤インピーダンスともいう)で表すことができる。地盤の動的剛性は、振動の周波数の変化に応じて実部及び虚部の値が変化する周波数領域の複素関数で表され、地盤のポアソン比ν、密度ρ、減衰率h、層厚H等に基づき演算によって求めることができる。 The ground motion (earthquake wave) that propagates from the ground to the ground during the earthquake is incident on the foundation of the building via the surface ground, part of which is reflected by the foundation and the rest is transmitted to the top of the building, causing the building to vibrate. The building that is vibrated by becomes a new epicenter and releases waves to the ground. In this way, the building and the ground are affected by each other and vibrate during an earthquake, so when analyzing and evaluating the behavior of the building and the seismic safety, etc. during an earthquake by seismic response analysis, Force characteristics) must also be considered. The relationship between seismic motion and ground behavior can be expressed by ground dynamic stiffness (also referred to as ground impedance). The dynamic stiffness of the ground is represented by a complex function in the frequency domain in which the values of the real part and the imaginary part change according to the change in the frequency of vibration, and the Poisson ratio ν, density ρ, damping rate h, layer thickness H of the ground Or the like based on the calculation.
また地震応答解析は、周波数領域で応答解析を行う周波数応答解析と、時間領域で応答解析を行う時刻歴応答解析とに大別される。前述のように、地盤の動的剛性は周波数領域の複素関数であるため、地震応答解析では地盤の動的剛性をそのまま利用可能な周波数応答解析も多用されている(例えば特許文献1を参照)。しかし、大きなエネルギーが建物に入力される大地震時等には、そのエネルギーの一部が、建物を構成する各部材の内部に亀裂を生じさせたり各部材を部分的に塑性化させる等によって消費されると共に、この亀裂発生や部分的な塑性化等に伴い各部材の破壊強度が低下することが繰り返されるというプロセスを経るため、建物の挙動は非線形性を有している。このため、地震時の建物の挙動等を高精度に予測解析するためには、時刻歴応答解析により、地震時の各時点での建物の状態(過去にどのような力が加わり、その力によってどのような状態になっているか)を考慮して各時点での建物の挙動を解析する必要がある。そして、時刻歴応答解析を行うにあたっては、周波数領域の複素関数である地盤の動的剛性を時間領域で表されるインパルス応答へ変換して用いる必要がある。 Earthquake response analysis is broadly divided into frequency response analysis in which response analysis is performed in the frequency domain and time history response analysis in which response analysis is performed in the time domain. As described above, since the dynamic stiffness of the ground is a complex function in the frequency domain, a frequency response analysis that can use the dynamic stiffness of the ground as it is is often used in the seismic response analysis (see, for example, Patent Document 1). . However, in the event of a large earthquake where a large amount of energy is input to the building, a part of the energy is consumed by causing cracks in the members that make up the building or by partially plasticizing each member. In addition, the behavior of the building has non-linearity because it undergoes a process in which the fracture strength of each member is repeatedly reduced due to the occurrence of cracks, partial plasticization, and the like. For this reason, in order to predict and analyze the behavior of a building at the time of an earthquake with high accuracy, the state of the building at each point in time of the earthquake (what force is applied in the past, It is necessary to analyze the behavior of the building at each point in time. In performing time history response analysis, it is necessary to convert the ground dynamic stiffness, which is a complex function in the frequency domain, into an impulse response represented in the time domain.
本願発明者は、地盤の動的剛性の周波数依存性が強い場合にも地盤の動的剛性を精度良くインパルス応答へ変換できる変換方法として、変位依存と速度依存の両方の時間遅れ成分を有する形式をインパルス応答F(t)の一般解として設定し(次の(5)式を参照)、 The inventor of the present application uses a displacement-dependent and speed-dependent time delay component as a conversion method that can accurately convert the dynamic stiffness of the ground into an impulse response even when the frequency dependency of the dynamic stiffness of the ground is strong. Is set as a general solution for the impulse response F (t) (see the following equation (5)),
(但し、u(t)は地盤の変位、u'(t)は速度、c(t0)及びk(t0)はインパルス応答の同時成分、c(t1),c(t2),…c(tn),k(t1),k(t2),…k(tn)はインパルス応答の時間遅れ成分、tj=Δt・jであり、(5)式の第1項は減衰項(速度依存項)の同時成分(時刻t=0の成分)を、第2項は剛性項(変位依存項)の同時成分を、第3項は減衰項の時間遅れ成分(時刻t>0の成分)を、第4項は剛性項の時間遅れ成分を各々表している)
設定したインパルス応答の一般解と、この一般解からインパルス応答の同時成分及び時間遅れ成分を用いて表される地盤の動的剛性S(ω)の式(次の(6)式を参照)
(Where u (t) is the displacement of the ground, u ′ (t) is the velocity, c (t 0 ) and k (t 0 ) are the simultaneous components of the impulse response, c (t 1 ), c (t 2 ), ... c (t n ), k (t 1 ), k (t 2 ), ... k (t n ) are time delay components of impulse response, t j = Δt · j, and the first term of equation (5) Is the simultaneous component of the damping term (speed-dependent term) (component at time t = 0), the second term is the simultaneous component of the stiffness term (displacement-dependent term), and the third term is the time-lag component of the damping term (time t > 0 component), and the fourth term represents the time delay component of the stiffness term)
The general solution of the set impulse response, and the equation of the dynamic stiffness S (ω) of the ground expressed from the general solution using the simultaneous component and the time delay component of the impulse response (see the following equation (6))
に基づき、ω0〜ωnの各周波数におけるN(=n+1)個の地盤の動的剛性のデータを用いて2N×2Nの係数マトリクスを有する連立方程式を立て(次の(7),(8)式を参照)、 Based on the above, a simultaneous equation having a coefficient matrix of 2N × 2N is established using the dynamic stiffness data of N (= n + 1) grounds at each frequency of ω 0 to ω n (the following (7), (8 ))),
この連立方程式を解くことでインパルス応答の成分を求める変換方法を提案している(非特許文献1を参照)。また本願発明者は、複数種の地盤モデルについて、地盤の動的剛性を時間領域に変換してインパルス応答の性状を評価すると共に、構造物の地震応答解析(時刻歴応答解析)を行うことで、上記の変換方法の有効性を確認している。
現実の地盤の動的剛性は個々の地盤毎に相違しているが、変換対象の地盤の動的剛性の特性によっては、非特許文献1等に記載の変換方法を適用してインパルス応答へ変換したとしても、精度の良いインパルス応答が得られないことがあった。また、精度の良いインパルス応答が得られないことがある、という問題は地盤の動的剛性をインパルス応答に変換する場合に限られるものではなく、例えば建物の制振装置として用いられている粘性ダンパー等の他の物体の動的剛性をインパルス応答に変換する場合にも、変換対象の動的剛性の特性によっては生じ得る問題であった。 The dynamic stiffness of the actual ground is different for each ground, but depending on the characteristics of the dynamic stiffness of the ground to be converted, the conversion method described in Non-Patent Document 1 etc. is applied to convert it into an impulse response. Even then, an accurate impulse response may not be obtained. In addition, the problem that an accurate impulse response may not be obtained is not limited to the case where the dynamic stiffness of the ground is converted into an impulse response. For example, a viscous damper used as a vibration control device for a building Even when the dynamic stiffness of other objects such as the above is converted into an impulse response, there is a problem that may occur depending on the characteristics of the dynamic stiffness to be converted.
本発明は上記事実を考慮して成されたもので、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性が、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性である場合にも、前記動的剛性から、前記外力と物体の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答を精度良く得ることができるインパルス応答演算方法、インパルス応答演算装置及びインパルス応答演算プログラムを得ることが目的である。 The present invention has been made in consideration of the above facts, and the dynamic stiffness representing the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object in the frequency domain corresponds to the upper limit and the lower limit of the frequency range to be calculated. Impulse response calculation method capable of accurately obtaining an impulse response representing the relationship between the external force and the behavior of the object in the time domain from the dynamic stiffness even when the real part value has a difference in frequency. It is an object to obtain an impulse response calculation device and an impulse response calculation program.
図1(A)に示すように、地盤の動的剛性の演算条件として、地震波の伝播速度Vs2=800(m/s)、ポアソン比ν=0.45、密度ρ=2.0(t/m3)、減衰率h=0%又は5%の地層と、地震波の伝播速度Vs2=400(m/s)、ポアソン比ν=0.45、密度ρ=2.0(t/m3)、減衰率h=0%又は5%、層厚H=20(m)の地層から成る地盤の上に50×50(m)の正方形の基礎が設けられている条件を想定し、この演算条件に従い薄層要素法によって減衰率h=0%の場合と減衰率h=5%の場合について各々求めた地盤の動的剛性の一例を図1(B)に示す。なお、図1(B)において、"Real"は動的剛性の実部を、"Imag"は動的剛性の虚部を各々意味している。 As shown in Fig. 1 (A), the conditions for calculating the dynamic stiffness of the ground are the seismic wave propagation velocity Vs 2 = 800 (m / s), Poisson's ratio ν = 0.45, and density ρ = 2.0 (t / m 3 ). , Stratum with attenuation h = 0% or 5%, seismic wave propagation velocity Vs 2 = 400 (m / s), Poisson's ratio ν = 0.45, density ρ = 2.0 (t / m 3 ), attenuation h = 0 % Or 5%, assuming the condition that a 50 × 50 (m) square foundation is provided on the ground consisting of a layer of H = 20 (m), and according to this calculation condition, An example of the dynamic stiffness of the ground obtained for each of the cases of the damping rate h = 0% and the damping rate h = 5% is shown in FIG. In FIG. 1B, “Real” means the real part of the dynamic rigidity, and “Imag” means the imaginary part of the dynamic rigidity.
本願発明者は、図1(B)に示す減衰率h=0%、5%での地盤の動的剛性を各々用い、0〜20(Hz)の周波数範囲内の0(Hz),0.25(Hz),1.0(Hz),2.0(Hz),…の計20種の周波数(但し、上限に相当する周波数20(Hz)は除く)における地盤の動的剛性の複素データを各々抽出し(計20個)、抽出した20個の複素データを用い非特許文献1等に記載の変換方法(以下「旧変換方法」と称する)によりΔt=0.05秒の条件で時間領域へ変換することでインパルス応答を各々求めた後に、求めたインパルス応答の精度を検証するために、求めたインパルス応答を周波数領域へ再変換することで動的剛性を再現し、再現した動的剛性を元の動的剛性(変換前の動的剛性)と比較した。再現された動的剛性を実部と虚部に分け「前変換法」と表記して図2〜図4に示す。なお、周波数領域への再変換では、インパルス応答を求めることで算出された変位依存の時間遅れ成分(前出の(5)式における第4項)及び速度依存の時間遅れ成分(前出の(5)式における第3項)のうち、演算対象とするデータの個数を制限しない場合(図2の「全項」)、5個に制限した場合(図2の「5項」)、2個に制限した場合(図4の「2項」)について各々演算を行った。 The inventor of the present application uses the dynamic stiffness of the ground at the damping rate h = 0% and 5% shown in FIG. 1B, respectively, and 0 (Hz), 0.25 (in the frequency range of 0 to 20 (Hz). Complex data of ground dynamic stiffness is extracted for each of 20 types of frequencies (Hz), 1.0 (Hz), 2.0 (Hz), etc. (excluding the frequency 20 (Hz) corresponding to the upper limit). 20), and the extracted 20 complex data is used to convert the impulse response to the time domain under the condition of Δt = 0.05 seconds by the conversion method described in Non-Patent Document 1 (hereinafter referred to as “old conversion method”). In order to verify the accuracy of the calculated impulse response, the dynamic stiffness is reproduced by reconverting the calculated impulse response to the frequency domain, and the reproduced dynamic stiffness is restored to the original dynamic stiffness ( Comparison with dynamic rigidity before conversion). The reproduced dynamic stiffness is divided into a real part and an imaginary part and is expressed as “pre-transformation method” and is shown in FIGS. In the re-conversion to the frequency domain, the displacement-dependent time delay component (fourth term in the above equation (5)) and the speed-dependent time delay component (the above ( Of the third term in equation (5), when the number of data to be calculated is not limited (“all terms” in FIG. 2), limited to five (“5 terms” in FIG. 2), two In the case of limiting to (2 items in FIG. 4), each calculation was performed.
図2〜図4では、変換前の動的剛性(インパルス応答の演算に用いたデータ)を「データ点」として示しているが、図2〜図4を参照しても明らかなように、旧変換方法で求めたインパルス応答を周波数領域へ再変換することで再現される動的剛性は、変換前の動的剛性に対して大きな振幅で振動する成分を加えたような変化を示しており(特に減衰率h=5%の条件では上記の変化が顕著に表れている)、変換前の動的剛性との偏差が非常に大きく、旧変換方法では、図1(B)に示すような特性の動的剛性をインパルス応答へ変換する際の精度が低いことが理解できる。 2 to 4, the dynamic stiffness before conversion (data used for impulse response calculation) is shown as “data point”, but as is apparent from FIG. 2 to FIG. The dynamic stiffness reproduced by re-transforming the impulse response obtained by the transformation method into the frequency domain shows a change such that a component that vibrates with a large amplitude is added to the dynamic stiffness before the transformation ( In particular, the above change appears remarkably under the condition of damping rate h = 5%), and the deviation from the dynamic rigidity before conversion is very large. With the old conversion method, the characteristics as shown in FIG. It can be understood that the accuracy in converting the dynamic stiffness of the motor into the impulse response is low.
本願発明者は、旧変換方法で変換精度が低くなる場合がある理由を確認するために、前出の(5)式のうち剛性項(変位依存項:(5)式における第2項及び第4項)のみから動的剛性を再現すると共に、減衰項(速度依存項:(5)式における第1項及び第3項)のみから動的剛性を再現し、再現した動的剛性と変換前の動的剛性との比較を0〜30(Hz)の範囲に亘って行った。結果を図5に示す。図5(B)からも明らかなように、特に減衰項のみから再現した動的剛性は周波数20(Hz)付近で著しい乱れが生じており、この減衰項(から再現した動的剛性)の著しい乱れが、旧変換方法における変換精度低下の原因と推察される。 In order to confirm the reason why the conversion accuracy may be lowered by the old conversion method, the inventor of the present application uses the rigidity term (displacement dependence term: the second term and the second term in the equation (5)) in the above equation (5). (4)) and the dynamic stiffness is reproduced only from the damping term (speed dependent terms: the first and third terms in equation (5)), and the reproduced dynamic stiffness and before conversion. Comparison with the dynamic rigidity of was performed over a range of 0 to 30 (Hz). The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 5 (B), especially the dynamic stiffness reproduced only from the damping term has a significant disturbance around the frequency 20 (Hz), and this damping term (the dynamic stiffness reproduced from) is remarkable. It is inferred that the disturbance is a cause of a decrease in conversion accuracy in the old conversion method.
図1(B)に示す変換前の動的剛性では、周波数0(Hz)でも実部が或る値を持っている(≠0)が、減衰項から再現された動的剛性の成分は周波数0(Hz)で0となるため、周波数0(Hz)における元の動的剛性の実部の値は、(5)式における剛性項のみによって再現されることになる。一方、剛性項から再現された動的剛性の成分は、周波数軸上で1/Δt(Hz)(上記の例ではΔt=0.05秒のため20(Hz))の1/jの周期(但し、jは自然数)で繰り返す周期関数となるため、20(Hz)における値は0(Hz)における値と同一になる。このため、変換前の動的剛性が、演算対象の周波数範囲のうちの上限及び下限に相当する周波数(この場合は0(Hz)及び20(Hz))における実部の値の差異が大きい特性である場合(図1(B)に示す変換前の動的剛性はこの条件に当てはまり、不均質性を有する地盤の動的剛性もその多くがこの条件に当てはまる)には、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における変換前の動的剛性の実部の値の差異が、(5)式における減衰項の実部によって再現されることになり、これが減衰項(から再現した動的剛性)に著しい乱れが生ずる理由と考えられる。事実、旧変換方法において、演算対象の周波数範囲のうち上限に相当する周波数のデータも用いて演算を行うと、求めたインパルス応答から再現した動的剛性が上限周波数付近で激しく乱れて発散等が生ずるため、上限周波数に相当するデータを用いずに(例えば演算対象の周波数範囲が0〜20(Hz)であれば、上限周波数である20(Hz)のデータを用いずに0〜19(Hz)のデータを用いて)演算を行っているのが実情であった。 In the dynamic stiffness before conversion shown in FIG. 1B, the real part has a certain value even when the frequency is 0 (Hz) (≠ 0), but the dynamic stiffness component reproduced from the attenuation term is the frequency. Since it becomes 0 at 0 (Hz), the value of the real part of the original dynamic stiffness at the frequency 0 (Hz) is reproduced only by the stiffness term in the equation (5). On the other hand, the dynamic stiffness component reproduced from the stiffness term has a period of 1 / j of 1 / Δt (Hz) on the frequency axis (in the above example, 20 (Hz) because Δt = 0.05 seconds). Since j is a periodic function repeated at a natural number), the value at 20 (Hz) is the same as the value at 0 (Hz). For this reason, the dynamic rigidity before conversion is a characteristic in which the difference in the value of the real part is large at frequencies corresponding to the upper and lower limits of the frequency range to be calculated (in this case, 0 (Hz) and 20 (Hz)). (The dynamic rigidity before conversion shown in FIG. 1B applies to this condition, and the dynamic rigidity of the ground having inhomogeneity also applies to this condition). The difference in the real part value of the dynamic stiffness before conversion at the frequency corresponding to the upper limit and the lower limit is reproduced by the real part of the attenuation term in the equation (5), which is reproduced from the attenuation term ( This is considered to be the reason why a significant disturbance occurs in the dynamic rigidity). In fact, in the old conversion method, if the calculation is performed using the frequency data corresponding to the upper limit of the frequency range to be calculated, the dynamic stiffness reproduced from the obtained impulse response is violently disturbed near the upper limit frequency, and divergence occurs. Therefore, without using data corresponding to the upper limit frequency (for example, if the frequency range to be calculated is 0 to 20 (Hz), 0 to 19 (Hz without using the upper limit frequency 20 (Hz) data) The actual situation is that the calculation is performed using the data of).
本願発明者は、図5に示す結果から以上のような知見を得て、インパルス応答の一般解の数式に、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における変換前の動的剛性の実部の値の差異を再現するための項を追加すれば、動的剛性を精度良くインパルス応答へ変換できることに想到して本発明を成すに至った。 The inventor of the present application obtains the above knowledge from the results shown in FIG. 5, and the dynamic stiffness before conversion at the frequency corresponding to the upper limit and the lower limit in the frequency range to be calculated is expressed in the general solution formula of the impulse response. By adding a term for reproducing the difference between the real part values, it is possible to convert the dynamic stiffness into an impulse response with high accuracy, and the present invention has been achieved.
上記に基づき請求項1記載の発明に係るインパルス応答演算方法は、物体を振動させる外力と前記物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性を、前記関係を時間領域で表すインパルス応答へ変換するにあたり、前記インパルス応答を規定する数式として、前記物体の変位に依存し同時成分と時間遅れ成分から成る剛性項と、前記物体の速度に依存し同時成分と時間遅れ成分から成る減衰項と、前記物体の加速度に依存し少なくとも同時成分を含んで成る質量項を含む数式を用い、前記振動が各周波数のときの前記動的剛性の値に基づいて前記インパルス応答を求めることを特徴としている。 Based on the above, the impulse response calculation method according to the first aspect of the present invention converts the dynamic stiffness representing the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object in the frequency domain to the impulse response representing the relationship in the time domain. In converting, the mathematical expression that defines the impulse response includes a stiffness term consisting of a simultaneous component and a time delay component depending on the displacement of the object, and an attenuation term consisting of a simultaneous component and a time delay component depending on the velocity of the object. The impulse response is obtained based on the value of the dynamic stiffness when the vibration is at each frequency, using a mathematical formula including a mass term including at least a simultaneous component depending on the acceleration of the object. .
請求項1記載の発明では、インパルス応答を規定する数式に、物体の加速度に依存し少なくとも同時成分を含んで成る質量項(この質量項についても同時成分と時間遅れ成分から構成されていてもよい)が含まれているので、インパルス応答へ変換すべき動的剛性が、インパルス応答演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性であった場合にも、動的剛性からインパルス応答への変換に際して上記の差異が質量項によって再現されることになり、求めたインパルス応答(を用いて再現した動的剛性)に、上記の差異を原因とする著しい乱れが生じることを防止することができる。従って、請求項1記載の発明によれば、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性が、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性である場合にも、動的剛性から、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答を精度良く得ることができる。 In the first aspect of the invention, the mathematical expression that defines the impulse response includes a mass term that includes at least a simultaneous component depending on the acceleration of the object (this mass term may also be composed of a simultaneous component and a time delay component). ) Is included, the dynamic stiffness that should be converted to the impulse response is a characteristic that has a difference in the value of the real part at the frequency corresponding to the upper and lower limits in the frequency range subject to impulse response calculation. However, when the dynamic stiffness is converted to the impulse response, the above difference is reproduced by the mass term, and the obtained impulse response (the dynamic stiffness reproduced using the) is remarkably caused by the above difference. Disturbance can be prevented from occurring. Therefore, according to the first aspect of the present invention, the dynamic stiffness representing the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object in the frequency domain is the actual stiffness at the frequency corresponding to the upper limit and the lower limit in the frequency range to be calculated. Even in the case of the characteristic having a difference in the value of the part, it is possible to accurately obtain an impulse response representing the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object in the time domain from the dynamic rigidity.
また、請求項2記載の発明に係るインパルス応答演算方法は、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性を、前記関係を時間領域で表すインパルス応答へ変換するにあたり、物体の変位に依存するインパルス応答の同時成分をk(t0)、物体の速度に依存するインパルス応答の同時成分をc(t0)、物体の加速度に依存するインパルス応答の同時成分をm(t0)、物体の変位に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をk(tj)、物体の速度に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をc(tj)(但し、jは自然数でtj=Δt・j)、時間領域での物体の変位をu(t)、速度をu'(t)、加速度をu"(t)としたときに、前記インパルス応答F(t)を規定する数式として、 According to a second aspect of the present invention, there is provided an impulse response calculation method for converting dynamic stiffness representing the relationship between an external force that vibrates an object and the behavior of the object in the frequency domain into an impulse response representing the relationship in the time domain. The simultaneous component of the impulse response depending on the displacement of the object is k (t 0 ), the simultaneous component of the impulse response depending on the velocity of the object is c (t 0 ), and the simultaneous component of the impulse response depending on the acceleration of the object is m (t 0 ), k (t j ) represents the time delay component of the impulse response that depends on the displacement of the object, and k (t j ), and c (t j ) represents the time delay component of the impulse response that depends on the velocity of the object. Where j is a natural number, t j = Δt · j), the displacement of the object in the time domain is u (t), the velocity is u '(t), and the acceleration is u "(t). As a formula defining F (t),
上記(1)式を用い、前記振動がN種(N=n+1)の周波数のときの前記動的剛性の値に基づいて前記インパルス応答を求めることを特徴としている。 The impulse response is obtained on the basis of the value of the dynamic stiffness when the vibration has N kinds of frequencies (N = n + 1) using the above equation (1).
請求項2記載の発明において、インパルス応答F(t)を規定する数式((1)式)の第1項「m(t0)・u"(t)」は、前述の請求項1記載の発明における質量項(の同時成分)に相当している(第2項は減衰項の同時成分に、第3項は剛性項の同時成分に、第4項は減衰項の時間遅れ成分に、第5項は剛性項の時間遅れ成分に各々対応している)ので、請求項1記載の発明と同様に、インパルス応答へ変換すべき動的剛性が、インパルス応答演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性であった場合にも、動的剛性からインパルス応答への変換に際して上記の差異が質量項によって再現され、求めたインパルス応答(を用いて再現した動的剛性)に、上記の差異を原因とする著しい乱れが生じることを防止できる。従って、請求項2記載の発明においても、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性が、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性である場合に、動的剛性から、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答を精度良く得ることができる。
In the second aspect of the invention, the first term “m (t 0 ) · u” (t) ”of the mathematical expression (equation (1)) defining the impulse response F (t) is the above-mentioned first aspect. The second term is the simultaneous component of the damping term, the third term is the simultaneous component of the stiffness term, the fourth term is the time delay component of the damping term, and 5 corresponds to the time delay component of the rigidity term), so that the dynamic stiffness to be converted into the impulse response is the upper limit and the upper limit of the frequency range of the impulse response calculation target, as in the first aspect of the invention. Even when there is a difference in the value of the real part at the frequency corresponding to the lower limit, the above difference is reproduced by the mass term when converting from dynamic stiffness to impulse response. Reproducible dynamic stiffness) prevents significant disturbances due to the above differences. It can be. Therefore, also in the invention described in
本願発明者は、本発明の効果を確認するために、図1(B)に示す減衰率h=0%、5%での地盤の動的剛性を各々用い、0〜20(Hz)の周波数範囲内の0(Hz),0.25(Hz),1.0(Hz),2.0(Hz),…の計21種の周波数(上限に相当する周波数20(Hz)も含む)における地盤の動的剛性の複素データを各々抽出し(計21個)、抽出した21個の複素データを用い前出の(1)式に基づく変換方法(以下「新変換方法」と称する)によりΔt=0.05秒の条件で時間領域へ変換することで各々インパルス応答を求めた後に、求めたインパルス応答を周波数領域へ再変換することで動的剛性を再現し、再現した動的剛性を元の動的剛性と比較した。再現された動的剛性を実部と虚部に分け「新変換法」と表記して図2〜図4に示す。なお、周波数領域への再変換では、変位依存の時間遅れ成分((1)式における第5項)及び速度依存の時間遅れ成分((1)式における第4項)のうち、演算対象とするデータの個数を制限しない場合(図2の「全項」)、5個に制限した場合(図2の「5項」)、2個に制限した場合(図4の「2項」)について各々演算を行った。 In order to confirm the effect of the present invention, the inventor of the present application uses the dynamic stiffness of the ground at the damping rate h = 0% and 5% shown in FIG. Dynamic stiffness of the ground at a total of 21 frequencies (including frequency 20 (Hz) corresponding to the upper limit) of 0 (Hz), 0.25 (Hz), 1.0 (Hz), 2.0 (Hz), etc. within the range Each of the complex data is extracted (a total of 21), and the extracted 21 complex data is used under the condition of Δt = 0.05 seconds by the conversion method based on the above formula (1) (hereinafter referred to as “new conversion method”). After each impulse response was obtained by conversion to the time domain, the dynamic stiffness was reproduced by reconverting the obtained impulse response to the frequency domain, and the reproduced dynamic stiffness was compared with the original dynamic stiffness. The reproduced dynamic stiffness is divided into a real part and an imaginary part and is expressed as “new conversion method” and is shown in FIGS. In the re-conversion to the frequency domain, a displacement-dependent time delay component (the fifth term in equation (1)) and a speed-dependent time delay component (the fourth term in equation (1)) are subject to calculation. When the number of data is not limited (“all items” in FIG. 2), limited to five (“5 items” in FIG. 2), and limited to two (“2 items” in FIG. 4), respectively. Arithmetic was performed.
図2〜図4を参照しても明らかなように、新変換方法で求めたインパルス応答を周波数領域へ再変換することで再現される動的剛性は、「データ点」として示している変換前の動的剛性と高い精度で一致しており、旧変換方法と比較して、図1(B)に示すような特性の動的剛性をインパルス応答へ変換する際の精度が大幅に向上していることが理解できる。 As is clear from FIG. 2 to FIG. 4, the dynamic stiffness reproduced by re-transforming the impulse response obtained by the new transformation method into the frequency domain is the pre-conversion shown as “data point”. Compared with the old conversion method, the accuracy at the time of converting the dynamic rigidity with the characteristics shown in Fig. 1 (B) into an impulse response is greatly improved. I can understand that.
また本願発明者は、前述した旧変換方法の場合と同様に、(1)式のうち剛性項(変位依存項:(1)式における第3項及び第5項)のみから動的剛性を再現すると共に、減衰項(速度依存項:(1)式における第2項及び第4項)のみから動的剛性を再現し、再現した動的剛性と変換前の動的剛性との比較を0〜30(Hz)の範囲に亘って行った。結果を図5に示す。図5(B)からも明らかなように、旧変換方法では減衰項のみから再現した動的剛性に周波数20(Hz)付近で著しい乱れが生じていたが、新変換法ではこの乱れが全く生じておらず、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における動的剛性の実部の値の差異が、旧変換方法における減衰項に代えて、新変換方法では本発明により新たに加えられた質量項によって再現されていることが理解できる。 In addition, as in the case of the old conversion method described above, the present inventor reproduces the dynamic stiffness only from the stiffness term (displacement dependence term: the third term and the fifth term in the formula (1)) in the formula (1). In addition, the dynamic stiffness is reproduced only from the damping term (speed-dependent term: the second term and the fourth term in the equation (1)), and the comparison between the reproduced dynamic stiffness and the dynamic stiffness before conversion is 0 to The measurement was performed over a range of 30 (Hz). The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 5 (B), in the old conversion method, the dynamic rigidity reproduced from the damping term alone was significantly disturbed near the frequency of 20 (Hz). However, the difference in the real part of the dynamic stiffness at the frequency corresponding to the upper limit and the lower limit in the frequency range to be calculated is replaced with the damping term in the old conversion method. It can be seen that this is reproduced by the added mass terms.
なお、請求項2記載の発明におけるインパルス応答の演算は、具体的には、例えば請求項3に記載したように、前記振動の角振動数をωとしたときに、前記(1)式に基づき、前記物体の動的剛性S(ω)を規定する数式として、
In addition, the calculation of the impulse response in the invention of
上記(2)式を用い、物体の動的剛性のデータから、前記振動がN種の周波数のときの動的剛性の値を表すN個の複素データS(ω1),…,S(ωN)を抽出し、抽出したN個の複素データを Using the above equation (2), N complex data S (ω 1 ),..., S (ω representing the value of the dynamic stiffness when the vibration has N frequencies from the data of the dynamic stiffness of the object. N ) and extract the extracted N complex data
前記(1)式及び(2)式から導出される上記(3)式及び(4)式へ代入して演算することで行うことができる。 The calculation can be performed by substituting into the above expressions (3) and (4) derived from the expressions (1) and (2).
また、請求項2又は請求項3記載の発明において、求めたインパルス応答を物体の時刻歴応答解析に用いる場合には、例えば請求項4に記載したように、求めたインパルス応答のうち、物体の変位に依存する時間遅れ成分k(tj)及び物体の速度に依存する時間遅れ成分c(tj)のデータから各々任意の個数のデータを演算対象として選択して物体の動的剛性を再現する演算を行い、再現した動的剛性と元の動的剛性との一致度に基づいて、前記時刻歴応答解析に用いる時間遅れ成分k(tj),c(tj)のデータの個数を設定することが好ましい。
Further, in the invention according to
図2〜図4を比較しても明らかなように、本発明に係るインパルス応答演算方法を適用して求めたインパルス応答についても、後段の処理(図2〜図4の例では周波数領域への再変換(動的剛性の再現))に用いる時間遅れ成分のデータの個数によって、後段の処理に用いるインパルス応答のデータが表すインパルス応答の精度が左右される(図2〜図4の例ではインパルス応答の精度を動的剛性へ置き換えて示している)。一方、時刻歴応答解析では、時間遅れ成分のデータの個数が増加するに従い演算負荷が飛躍的に増大するという性質があり、時刻歴応答解析に用いるインパルス応答のデータが表すインパルス応答の精度、すなわち時刻歴応答解析の解析精度と演算負荷はトレードオフの関係にある。 As is clear from comparison of FIGS. 2 to 4, the impulse response obtained by applying the impulse response calculation method according to the present invention is also processed in the subsequent stage (in the example of FIGS. The accuracy of the impulse response represented by the impulse response data used for the subsequent processing depends on the number of time delay component data used for reconversion (reproduction of dynamic stiffness) (in the examples of FIGS. 2 to 4, Response accuracy is replaced with dynamic stiffness). On the other hand, time history response analysis has the property that the computation load increases dramatically as the number of time delay component data increases, and the accuracy of the impulse response represented by the impulse response data used for time history response analysis, that is, The analysis accuracy of time history response analysis and the computation load have a trade-off relationship.
これに対して請求項4記載の発明では、求めたインパルス応答のうち時間遅れ成分k(tj),c(tj)のデータから各々任意の個数のデータを演算対象として選択して物体の動的剛性を再現する演算を行い、再現した動的剛性と元の動的剛性との一致度に基づいて時刻歴応答解析に用いる時間遅れ成分k(tj),c(tj)のデータの個数を設定するので、再現した動的剛性と元の動的剛性との一致度、すなわち時刻歴応答解析に用いるインパルス応答のデータが表すインパルス応答の精度を確保しつつ、時間遅れ成分のデータの個数がなるべく少なくなるように時間遅れ成分のデータの個数を設定することが可能となり、時刻歴応答解析の解析精度が極端に低下したり、時刻歴応答解析の演算負荷が極端に増大することを防止することができる。 On the other hand, in the invention according to claim 4, an arbitrary number of data is selected from the data of the time delay components k (t j ) and c (t j ) among the obtained impulse responses, and the object is detected. Data of time delay components k (t j ) and c (t j ) used for time history response analysis based on the degree of coincidence between the reproduced dynamic stiffness and the original dynamic stiffness. Therefore, while maintaining the degree of coincidence between the reproduced dynamic stiffness and the original dynamic stiffness, that is, the accuracy of the impulse response represented by the impulse response data used for time history response analysis, the data of the time delay component It is possible to set the number of time delay component data so that the number of time delays is as small as possible, and the analysis accuracy of time history response analysis is extremely reduced, and the computation load of time history response analysis is extremely increased. Can be prevented.
また、請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の発明において、例えば請求項5に記載したように、前記物体としては地盤を、前記外力としては地震動を適用することができ、この場合、求めた地盤のインパルス応答は、例えば建物の時刻歴地震応答解析に用いることができる。
Further, in the invention according to any one of claims 1 to 4, for example, as described in
請求項6記載の発明に係るインパルス応答演算装置は、物体を振動させる外力と前記物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性を、前記関係を時間領域で表すインパルス応答へ変換するインパルス応答演算装置であって、前記動的剛性のデータから、前記振動がN種(N=n+1)の周波数のときの動的剛性の値を表すN個の複素データS(ω1),…,S(ωN)を抽出する抽出手段と、物体の変位に依存するインパルス応答の同時成分をk(t0)、物体の速度に依存するインパルス応答の同時成分をc(t0)、物体の加速度に依存するインパルス応答の同時成分をm(t0)、物体の変位に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をk(tj)、物体の速度に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をc(tj)(但し、jは自然数でtj=Δt・j)としたときに、前記抽出手段によって抽出されたN個の複素データを、 The impulse response calculation device according to the invention of claim 6 is an impulse that converts a dynamic stiffness that represents a relationship between an external force that vibrates an object and a behavior of the object in a frequency domain into an impulse response that represents the relationship in a time domain. A response arithmetic unit comprising N complex data S (ω 1 ),... Representing dynamic stiffness values when the vibration has N kinds of frequencies (N = n + 1) from the dynamic stiffness data. The extraction means for extracting S (ω N ), the simultaneous component of the impulse response depending on the displacement of the object k (t 0 ), the simultaneous component of the impulse response depending on the velocity of the object c (t 0 ), The simultaneous component of the impulse response that depends on the acceleration is m (t 0 ), the time delay component of the impulse response that depends on the displacement of the object is k (t j ), and the impulse response that depends on the velocity of the object The time delay component is c (t j ) (where j is a natural number and t j = Δ t · j), the N complex data extracted by the extracting means
上記(3)式及び(4)式へ代入して演算することで、前記インパルス応答を求める演算手段と、を備えたことを特徴としているので、請求項1及び請求項2記載の発明と同様に、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性が、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性である場合にも、前記動的剛性から、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答を精度良く得ることができる。 As in the first and second aspects of the present invention, the apparatus includes an arithmetic means for obtaining the impulse response by substituting into the formulas (3) and (4). Furthermore, the dynamic stiffness representing the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object in the frequency domain is a characteristic in which the value of the real part at the frequency corresponding to the upper limit and the lower limit of the frequency range to be calculated is different. Even in this case, an impulse response that represents the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object in the time domain can be accurately obtained from the dynamic rigidity.
請求項7記載の発明に係るインパルス応答演算プログラムは、コンピュータを、物体を振動させる外力と前記物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性を、前記関係を時間領域で表すインパルス応答へ変換するインパルス応答演算装置として機能させるインパルス応答演算プログラムであって、前記コンピュータを、前記動的剛性のデータから、前記振動がN種(N=n+1)の周波数のときの動的剛性の値を表すN個の複素データS(ω1),…,S(ωN)を抽出する抽出手段、及び、物体の変位に依存するインパルス応答の同時成分をk(t0)、物体の速度に依存するインパルス応答の同時成分をc(t0)、物体の加速度に依存するインパルス応答の同時成分をm(t0)、物体の変位に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をk(tj)、物体の速度に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をc(tj)(但し、jは自然数でtj=Δt・j)としたときに、前記抽出手段によって抽出されたN個の複素データを、 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an impulse response calculation program that converts a computer to an impulse response that represents a dynamic stiffness representing a relationship between an external force that vibrates an object and a behavior of the object in a frequency domain, and representing the relationship in a time domain. An impulse response calculation program for functioning as an impulse response calculation device for conversion, wherein the computer calculates a value of dynamic stiffness when the vibration has N frequencies (N = n + 1) from the dynamic stiffness data. Extracting means for extracting N complex data S (ω 1 ),..., S (ω N ) to be represented, and simultaneous component of impulse response depending on the displacement of the object is k (t 0 ), depending on the speed of the object C (t 0 ), the simultaneous component of the impulse response depending on the acceleration of the object m (t 0 ), and the time delay component in Δt increments of the impulse response depending on the displacement of the object k (t j ), When the time delay component in increments of Δt of the impulse response that depends on the speed of the object is c (t j ) (where j is a natural number, t j = Δt · j), N extracted by the extraction means Complex data
上記(3)式及び(4)式へ代入して演算することで、前記インパルス応答を求める演算手段として機能させることを特徴としている。 By substituting into the above equations (3) and (4) and calculating, it is made to function as a calculation means for obtaining the impulse response.
請求項7記載の発明に係るインパルス応答演算プログラムは、コンピュータを、上記の抽出手段及び演算手段として機能させるためのプログラムであるので、コンピュータが請求項7記載の発明に係るインパルス応答演算プログラムを実行することにより、コンピュータが請求項6に記載のインパルス応答演算装置として機能することになり、請求項6記載の発明と同様に、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性が、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性である場合にも、前記動的剛性から、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答を精度良く得ることができる。 Since the impulse response calculation program according to the seventh aspect of the invention is a program for causing a computer to function as the extraction means and the calculation means, the computer executes the impulse response calculation program according to the seventh aspect of the invention. By doing so, the computer functions as the impulse response calculation device according to claim 6, and similarly to the invention according to claim 6, the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object is expressed in the frequency domain. Even when the dynamic stiffness is a characteristic that has a difference in the value of the real part at the frequency corresponding to the upper limit and the lower limit of the frequency range to be calculated, the external force that vibrates the object and the behavior of the object from the dynamic stiffness. An impulse response that expresses the relationship in the time domain can be obtained with high accuracy.
以上説明したように本発明は、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答を規定する数式として、物体の変位に依存し同時成分と時間遅れ成分から成る剛性項と、物体の速度に依存し同時成分と時間遅れ成分から成る減衰項と、物体の加速度に依存し少なくとも同時成分を含んで成る質量項を含む数式を用い、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性のうち前記振動がN種の周波数のときの動的剛性の値に基づいてインパルス応答を求めるようにしたので、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性が、演算対象の周波数範囲のうち上限及び下限に相当する周波数における実部の値に差異が有る特性である場合にも、前記動的剛性から、物体を振動させる外力と物体の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答を精度良く得ることができる、という優れた効果を有する。 As described above, the present invention is a mathematical expression that defines the impulse response that expresses the relationship between the external force that vibrates an object and the behavior of the object in the time domain. And an external force that oscillates the object and the behavior of the object using a mathematical expression that includes a damping term that depends on the speed of the object and consists of a simultaneous component and a time delay component, and a mass term that depends on the acceleration of the object and that includes at least the simultaneous component. Since the impulse response is obtained based on the value of the dynamic stiffness when the vibration has N kinds of frequencies among the dynamic stiffnesses in the frequency domain, the external force that vibrates the object and the behavior of the object Even if the dynamic stiffness representing the relationship in the frequency domain is a characteristic in which there is a difference in the value of the real part at the frequency corresponding to the upper and lower limits in the frequency range to be calculated, the dynamic stiffness An impulse response that represents the relationship between the behavior of the external force and the object to vibrate in the time domain can be obtained with high accuracy, has an excellent effect that.
以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図1には本発明を適用可能なパーソナル・コンピュータ(PC)10が示されている。PC10は、CPU10A、ROM10B、RAM10C及び入出力ポート10Dが、データバス、制御バス、アドレスバス等から成るバス10Eを介して互いに接続されて構成されている。また入出力ポート10Dには、各種の入出力機器として、CRT又はLCDから成るディスプレイ12、キーボード14、マウス16、プリンタ18、ハードディスクドライブ(HDD)20、CD−ROM22からの情報の読み出しを行うCD−ROMドライブ24が各々接続されている。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a personal computer (PC) 10 to which the present invention can be applied. The
PC10のHDD20には、後述する地震応答解析処理を行うための地震応答解析プログラムがインストールされている。この地震応答解析プログラムは、請求項7記載の発明に係るインパルス応答演算プログラムを含んで構成されている。地震応答解析プログラムをPC10にインストール(移入)するには幾つかの方法があるが、例えば地震応答解析プログラムをセットアッププログラムと共にCD−ROM22に記録しておき、該CD−ROM22をCD−ROMドライブ24にセットし、CPU10Aに対して前記セットアッププログラムの実行を指示すれば、CD−ROM22から地震応答解析プログラムが順に読み出され、読み出された地震応答解析プログラムがHDD20に順に書き込まれることで、インパルス応答演算プログラムを含む地震応答解析プログラムのインストールが行われる。PC10は、CPU10Aが地震応答解析プログラム(インパルス応答演算プログラム)を実行することで、請求項6記載の発明に係るインパルス応答演算装置として機能する。
An earthquake response analysis program for performing an earthquake response analysis process, which will be described later, is installed in the
なお、請求項7に記載のコンピュータはPC10に限られるものではなく、例えばワークステーションであってもよいし、汎用の大型コンピュータであってもよい。
The computer according to claim 7 is not limited to the
次に本実施形態の作用として、解析対象の建物の地震応答解析の実行を所望しているオペレータによってキーボード14又はマウス16を介して地震応答解析プログラムの実行が指示されることで、PC10のCPU10Aで実行される地震応答解析処理について、図7のフローチャートを参照して説明する。
Next, as an operation of the present embodiment, the execution of the earthquake response analysis program is instructed via the
ステップ100では、解析対象の建物の建設予定地における地盤(演算対象の地盤)の動的剛性を演算するための演算条件データを取得する。この演算条件データとしては、例えば図1(A)に示したように演算対象の地盤の地層構成、各地層の層厚H、地震波の伝播速度Vs、ポアソン比ν、密度ρ、減衰率h、解析対象の建物の基礎の形状やサイズ等のデータが挙げられる。これらのデータのうち、演算対象の地盤に関する各種データは、例えば解析対象の建物の建設予定地でボーリングを行い、このボーリングによって得られたサンプルに対して所定の試験を行うことで求めることができる。また、演算条件データは、サンプルに対して所定の試験を行うことで得られたデータをそのまま用いることに限られるものではなく、例えば比較的強い地震が起こった後の余震に対する解析対象の建物の挙動を解析したい等の場合には、比較的強い地震により演算対象の地盤の特性が変化することを想定し、所定の試験によって得られたデータに対し、特性変化に相当する値の変更を加えたデータを演算条件データとして用いてもよい。ステップ100では、上記の演算条件データをキーボード14を介してオペレータに入力させたり、予め演算条件データが記録された記録媒体(例えばCD−ROM等)から読み出すことによって取得し、取得した演算条件データをメモリ(RAM10C)又はHDD20に一旦記憶させる。
In
次のステップ102では、ステップ100で取得した演算条件データをメモリ又はHDD20から読み出し、読み出した演算条件データに基づいて、演算対象の地盤の動的剛性を、例えば薄層要素法等の演算方法を適用して演算し、演算によって得られた動的剛性のデータをメモリ又はHDD20に一旦記憶させる。これにより、例として図1(B)に示すように、地盤を振動させる外力(地震動)と地盤の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性のデータを得ることができる。なお、動的剛性のデータは演算によって求めることに限られるものではなく、実験を行って求めることも可能である。
In the
またステップ104では、ステップ102の演算によって得られた演算対象の地盤の動的剛性のデータをメモリ又はHDD20から読み出し、読み出した動的剛性のデータから、予め設定された演算対象の周波数範囲内のN種の周波数(N種の角振動数ω1,…,ωN)における動的剛性の値を表すN個の複素データS(ω1),…,S(ωN)を各々抽出し、抽出した複素データをメモリ又はHDD20に記憶させる。このステップ104は本発明に係る抽出手段に対応している。なお、演算対象の周波数範囲としては、例えば0〜20(Hz)の範囲を適用することができる。また、複素データの抽出を行うN種の周波数は、例えば演算対象の周波数範囲の上限及び下限に相当する周波数(例えば演算対象の周波数範囲が0〜20(Hz)であれば、上限周波数である20(Hz)及び下限周波数である0(Hz))を含むように設定することができる。また、地盤の動的剛性のデータから抽出した複素データはインパルス応答の演算に用いられ、この演算により時刻t=0及び時刻t=Δt・j(j=1,2,…)の各時刻における地盤のインパルス応答を表すインパルス応答データが得られるが、得られるインパルス応答データの個数は演算に用いる複素データの個数に応じて定まり(すなわちjの最大値jmax=複素データの個数−1(=n))、得られるインパルス応答データによって表される地盤のインパルス応答の時刻範囲も演算に用いる複素データの個数に応じて定まる(例えば複素データの個数が21個、Δt=0.05秒とすると、tmax=Δt・jmax=0.05×20=1秒となり、時刻t=0〜1秒の時刻範囲の地盤のインパルス応答を表す21個のインパルス応答データが得られる)ことになるので、地盤の動的剛性から抽出する複素データの個数(複素データの抽出を行う周波数の種類数)は、地盤のインパルス応答を算出すべき時刻範囲の長さも勘案して予め定めておくことができる。
In Step 104, the dynamic stiffness data of the calculation target ground obtained by the calculation in
次のステップ106では、地震動と地盤の挙動との関係を周波数領域で表す動的剛性を、地震動と地盤の挙動との関係を時間領域で表すインパルス応答へ変換するための本発明に係る連立方程式(2N×2Nの係数マトリクスを有する前出の(3)式及び(4)式)をHDD20から読み出し、読み出した連立方程式に、ステップ104で抽出したN個の複素データS(ω1),…,S(ωN)を代入し、この連立方程式の解を求めることで、地盤のインパルス応答を表すインパルス応答データを、予め設定されたΔt刻みで演算する。このステップ106は本発明に係る演算手段に対応している。この演算により、地盤のインパルス応答を表すインパルス応答データとして、地盤の変位に依存するインパルス応答の同時成分k(t0)、地盤の速度に依存するインパルス応答の同時成分c(t0)、地盤の加速度に依存するインパルス応答の同時成分m(t0)のデータが得られると共に、地盤の変位に依存するインパルス応答の時間遅れ成分k(tj)のデータがΔt刻みでn個(n=N−1)得られ、地盤の速度に依存するインパルス応答の時間遅れ成分c(tj)のデータがΔt刻みでn−1個得られることになる。そして、得られたインパルス応答データはメモリ又はHDD20に一旦記憶される。
In the next step 106, the simultaneous equations according to the present invention for converting the dynamic stiffness representing the relationship between the ground motion and the ground behavior in the frequency domain into the impulse response representing the relationship between the ground motion and the ground behavior in the time domain. (Formulas (3) and (4) having a 2N × 2N coefficient matrix) are read out from the
(3)式及び(4)式の連立方程式は、地盤のインパルス応答を規定する数式として、地盤の加速度に依存し同時成分のみから成る質量項が含まれた数式(前出の(1)式、質量項は(1)式の第1項に相当)を用い、この(1)式と、この(1)式におけるインパルス応答の同時成分k(t0),c(t0),m(t0)、インパルス応答の時間遅れ成分k(t1),k(t2),…,k(tn)及びc(t1),c(t2),…,c(tn-1)を用いて地盤の動的剛性S(ω)を規定する前出の(2)式から導出された数式であるので、演算対象の地盤の動的剛性が、演算対象の周波数範囲内の上限周波数及び下限周波数における実部の値に差異が有る特性であった場合にも、ステップ106における演算による動的剛性からインパルス応答への変換に際して上記の差異が質量項によって再現されることになり、上記の差異を原因とする乱れ等の無い高精度なインパルス応答(データ)を得ることができる。 The simultaneous equations of Equations (3) and (4) are equations that define the impulse response of the ground, and include a mass term consisting of only simultaneous components depending on the acceleration of the ground (Equation (1) above) , The mass term corresponds to the first term of the equation (1)), and the simultaneous components k (t 0 ), c (t 0 ), m () of the equation (1) and the impulse response in the equation (1) t 0), the component k (t 1 the delay time of the impulse response), k (t 2), ..., k (t n) and c (t 1), c ( t 2), ..., c (t n-1 ) Is used to define the dynamic stiffness S (ω) of the ground, so the dynamic stiffness of the ground subject to computation is the upper limit within the frequency range subject to computation. Even in the case of a characteristic having a difference in the value of the real part at the frequency and the lower limit frequency, the above difference is reproduced by the mass term upon conversion from the dynamic stiffness to the impulse response by the calculation in Step 106, Up It is possible to obtain a highly accurate impulse response (data) free from disturbance caused by the difference.
ステップ108では、ステップ106の演算によって得られたインパルス応答データのうち、地盤の変位に依存するインパルス応答の時間遅れ成分のデータk(tj)及び地盤の速度に依存するインパルス応答の時間遅れ成分のデータc(tj)から、時刻t1のデータを先頭として所定個数のデータを演算対象として各々選択する。そしてステップ108では、選択した時間遅れ成分のデータとインパルス応答の同時成分k(t0),c(t0),m(t0)のデータをメモリ又はHDD20から読み出し、読み出したデータが表す地盤のインパルス応答を周波数領域へ再変換することで、これらのデータが表す地盤のインパルス応答に対応する地盤の動的剛性を表すデータを求め、求めたデータをメモリ又はHDD20に一旦記憶させる。
In
次のステップ110では、ステップ108の演算によって得られた地盤の動的剛性(以下、これを「再現された動的剛性」と称する)のデータをメモリ又はHDD20から読み出すと共に、先のステップ102の演算によって得られた動的剛性(以下、これを「元の動的剛性」と称する)のデータをメモリ又はHDD20から読み出し、読み出した両データが表す再現された動的剛性と元の動的剛性との一致度を演算し、演算した一致度をメモリ等に記憶させる。なお、一致度としては、例えば演算対象の周波数範囲内の各周波数における再現された動的剛性と元の動的剛性との偏差の絶対値を積算した結果の逆数等、任意の物理量を適用することができる。またステップ110では、再現された動的剛性と元の動的剛性との一致度に基づいて、先のステップ108における時間遅れ成分のデータの選択個数を評価し、次のステップ112において、時間遅れ成分のデータの選択個数の変更が必要か否か判定する。そして、ステップ112の判定が肯定された場合はステップ114へ移行し、時間遅れ成分のデータの選択個数を変更設定した後にステップ108へ戻る。この場合、動的剛性の演算や一致度の演算等の処理が繰り返されることになる。
In the next step 110, data of the dynamic stiffness of the ground (hereinafter referred to as “reproduced dynamic stiffness”) obtained by the calculation in
例えば、再現された動的剛性と元の動的剛性との一致度が所定値以上の場合、現在のデータ選択個数の設定で地盤のインパルス応答を精度良く表せていると判断できるが、一方で、データ選択個数をより少なくしても再現された動的剛性と元の動的剛性との一致度が所定値以上となる可能性もある。このため、上記のような場合には、ステップ112の判定が肯定されてステップ114へ移行し、時間遅れ成分のデータの選択個数を減少させた後にステップ108へ戻る。また、例えば再現された動的剛性と元の動的剛性との一致度が所定値未満の場合は、現在のデータ選択個数の設定では地盤のインパルス応答を精度良く表せておらず、先のステップ108における時間遅れ成分のデータの選択個数が少なすぎる可能性があるので、ステップ112の判定が肯定されてステップ114へ移行し、時間遅れ成分のデータの選択個数を増加させた後にステップ108へ戻る。これにより、再現した動的剛性と元の動的剛性との一致度、すなわち設定した選択個数を越える時間遅れ成分のデータを除外したインパルス応答データが表すインパルス応答の精度を確保しつつ、時間遅れ成分のデータの選択個数がなるべく少なくなるように時間遅れ成分のデータの選択個数を設定することができる。上記のステップ108〜114は請求項4記載の発明に対応している。
For example, if the degree of coincidence between the reproduced dynamic stiffness and the original dynamic stiffness is greater than or equal to a predetermined value, it can be determined that the impulse response of the ground can be accurately expressed by setting the current data selection number, There is a possibility that the degree of coincidence between the reproduced dynamic rigidity and the original dynamic rigidity becomes a predetermined value or more even if the number of selected data is smaller. Therefore, in the above case, the determination in
なお、例えば図2を図3,4と比較しても明らかなように、時間遅れ成分のデータの選択個数が多くなるに従って、インパルス応答データが表すインパルス応答の精度が向上するとは限らない。図2の例では、時間遅れ成分のデータの選択個数が最大(データk(tj)の選択個数s=データk(tj)の個数n)であるにも拘らず、インパルス応答データが表すインパルス応答が、「旧変換方法」よりも振幅は大幅に小さいものの比較的短い周期で振動しており、時間遅れ成分のデータの選択個数がより少ない図3,4の例と比較してインパルス応答データが表すインパルス応答の精度が低く、再現された動的剛性と元の動的剛性との一致度も低下することになる。このため、時間遅れ成分のデータの選択個数を最小値から順次増加させながら動的剛性の演算及び一致度の演算を繰り返し、最初に一致度が所定値以上となった時点での選択個数を時間遅れ成分のデータの最終的な選択個数として設定するようにしてもよい。また、時間遅れ成分のデータの選択個数を最大値から最小値へ又は最小値から最大値へ変更しながら、動的剛性の演算及び一致度の演算を繰り返すことで、時間遅れ成分のデータの選択個数と一致度の関係を求め、求めた関係において一致度が所定値以上となる最小の選択個数を、時間遅れ成分のデータの最終的な選択個数として設定するようにしてもよい。 For example, as apparent from comparing FIG. 2 with FIGS. 3 and 4, the accuracy of the impulse response represented by the impulse response data does not necessarily improve as the number of selected time delay component data increases. In the example of FIG. 2, the impulse response data represents the selected number of time delay component data even though the selected number is the maximum (number of selected data s (data k (t j ) s = number of data k (t j ) n)). Impulse response is much smaller than the “old conversion method” but oscillates in a relatively short period, and the impulse response is smaller than the example of FIGS. The accuracy of the impulse response represented by the data is low, and the degree of coincidence between the reproduced dynamic stiffness and the original dynamic stiffness is also lowered. For this reason, the dynamic stiffness calculation and the coincidence calculation are repeated while sequentially increasing the selected number of time delay component data from the minimum value. You may make it set as the final selection number of the data of a delay component. In addition, by selecting the time delay component data from the maximum value to the minimum value or changing from the minimum value to the maximum value, the dynamic stiffness calculation and the coincidence calculation are repeated to select the time delay component data. The relationship between the number and the degree of coincidence may be obtained, and the minimum selection number that makes the degree of coincidence equal to or greater than a predetermined value in the obtained relationship may be set as the final selection number of the time delay component data.
上記のような処理を行うことで時間遅れ成分のデータの選択個数が確定すると、ステップ112の判定が否定されてステップ116へ移行し、確定した選択個数を越える時間遅れ成分のデータを除外したインパルス応答データをメモリ又はHDD20から読み出し、読み出したインパルス応答データを用いて解析対象の建物の時刻歴地震応答解析を行う。この時刻歴地震応答解析に用いるインパルス応答データは、本発明を適用して演算したデータであるので、演算対象の地盤の動的剛性が、演算対象の周波数範囲内の上限周波数及び下限周波数における実部の値に差異が有る特性であった場合にも、上記の差異を原因とする乱れ等が無く、地震動と地盤の挙動との関係を時間領域で精度良く表すデータであり、解析対象の建物の時刻歴地震応答解析を精度良く行うことができる。また、上記のインパルス応答データは、前述したステップ108〜114の処理により、データの精度に悪影響を及ぼさない範囲で時間遅れ成分のデータの個数がなるべく少なくされているので、解析対象の建物の時刻歴地震応答解析に際してPC10(のCPU10A)に多大な負荷が加わることも防止することができる。
When the number of selected time delay component data is determined by performing the above-described processing, the determination in
なお、上記では予め定められた個数Nの複素データを演算対象の動的剛性のデータから抽出する例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば演算対象の動的剛性が周波数の変化に対して複雑に変化する特性を有している等の場合、時間遅れ成分のデータの選択個数を変更しても、再現された動的剛性と元の動的剛性との一致度が所定値以上にならない(すなわち、本発明を適用して得られたインパルス応答データの精度が不足している)ことも生じ得るので、このような条件を満たした場合には、演算対象の動的剛性のデータから抽出する複素データの個数を増加させた後に、インパルス応答(データ)の演算を再度行うようにしてもよい。 In the above description, an example in which a predetermined number N of complex data is extracted from dynamic rigidity data to be calculated has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, if the dynamic stiffness of the calculation target has a characteristic that changes in a complex manner with changes in frequency, the reproduced dynamic stiffness and original Since the degree of coincidence with the dynamic stiffness of the motor does not exceed a predetermined value (that is, the accuracy of the impulse response data obtained by applying the present invention is insufficient), such a condition is satisfied. In this case, the impulse response (data) may be calculated again after increasing the number of complex data extracted from the dynamic rigidity data to be calculated.
また、上記で説明した地震応答解析処理では、ステップ108〜114でインパルス応答データが表すインパルス応答を周波数領域へ再変換することで動的剛性を求め、求めた動的剛性(再現された動的剛性)と元の動的剛性との一致度を演算して、時間遅れ成分のデータの選択個数を設定していたが、本発明において上記処理は必須ではなく、時間遅れ成分のデータの選択個数を予め固定的に設定しておくようにしてもよい。
In the earthquake response analysis process described above, the dynamic stiffness is obtained by re-converting the impulse response represented by the impulse response data in
また、上記では物体のインパルス応答F(t)を規定する(1)式においてN=n+1としていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、N>n+1とし、未知数の数より方程式の数が多い連立方程式を立て、最小二乗法等を適用して解くことでインパルス応答を求めることも可能である。 In the above, N = n + 1 in the equation (1) that defines the impulse response F (t) of the object. However, the present invention is not limited to this, and N> n + 1, and the equation can be calculated from the number of unknowns. It is also possible to obtain an impulse response by setting up simultaneous equations with many numbers and solving them by applying the least square method or the like.
更に、上記では物体のインパルス応答を規定する数式として、減衰項の時間遅れ成分(第4項)をj=1〜(n-1)の期間に亘って積算すると共に、剛性項の時間遅れ成分(第5項)をj=1〜nの期間に亘って積算する(1)式を用いていたが、これに限定されるものではなく、物体のインパルス応答を規定する数式として、以下の(9)式に示すように、減衰項の時間遅れ成分と剛性項の時間遅れ成分の積算期間を逆にした数式を用い、この(9)式と、(9)式から導出される物体の動的剛性を規定する次の(10)式に基づいて、物体のインパルス応答を求めるようにしてもよい。 Further, in the above description, the time delay component (fourth term) of the attenuation term is integrated over a period of j = 1 to (n−1) and the time delay component of the stiffness term as a mathematical expression that defines the impulse response of the object. (5) is integrated using the equation (1) over a period of j = 1 to n. However, the present invention is not limited to this, and the following ( As shown in Eq. 9), using an equation in which the integration period of the time lag component of the attenuation term and the time lag component of the stiffness term is reversed, this equation (9) and the motion of the object derived from equation (9) are used. The impulse response of the object may be obtained based on the following equation (10) that defines the mechanical rigidity.
また、上記では物体のインパルス応答を規定する数式として、同時成分(第1項)のみから成る質量項を含む(1)式を用いていたが、これに限定されるものではなく、物体のインパルス応答を規定する数式として、以下の(11)式に示すように、同時成分(第1項)と時間遅れ成分(第4項)から成る質量項を含む数式を用い(なお、(11)式において、2N=n1+n2+n3+3)、この(11)式と、(11)式から導出される物体の動的剛性を規定する次の(12)式に基づいて、物体のインパルス応答を求めるようにしてもよい。 Further, in the above, the equation (1) including the mass term consisting only of the simultaneous component (first term) is used as the equation defining the impulse response of the object. However, the present invention is not limited to this. As a formula for defining the response, a formula including a mass term composed of a simultaneous component (first term) and a time delay component (fourth term) is used as shown in the following formula (11) (note that formula (11) 2N = n 1 + n 2 + n 3 +3), the impulse response of the object on the basis of this equation (11) and the following equation (12) that defines the dynamic stiffness of the object derived from the equation (11) May be requested.
請求項1記載の発明は、上記の(9),(10)式又は(11),(12)式を用いて物体のインパルス応答を求めることも権利範囲に含むものである。 The invention according to claim 1 includes the scope of the right to obtain the impulse response of an object using the above-described equations (9), (10) or (11), (12).
また、上記では地盤の動的剛性から本発明を適用して地盤のインパルス応答を求め、求めたインパルス応答を解析対象の建物の時刻歴地震応答解析に用いる例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば建物の制振装置として用いられている粘性ダンパー等の他の物体の動的剛性をインパルス応答へ変換する際に本発明を適用することも可能であることは言うまでもない。 In the above description, the present invention is applied from the dynamic rigidity of the ground to determine the impulse response of the ground, and the example of using the determined impulse response for the time history earthquake response analysis of the building to be analyzed has been described. Needless to say, the present invention can also be applied when converting the dynamic stiffness of another object such as a viscous damper used as a vibration damping device of a building into an impulse response.
10 PC
12 ディスプレイ
14 キーボード
16 マウス
20 HDD
10 PC
12
Claims (7)
前記インパルス応答を規定する数式として、前記物体の変位に依存し同時成分と時間遅れ成分から成る剛性項と、前記物体の速度に依存し同時成分と時間遅れ成分から成る減衰項と、前記物体の加速度に依存し少なくとも同時成分を含んで成る質量項を含む数式を用い、前記振動が各周波数のときの前記動的剛性の値に基づいて前記インパルス応答を求めることを特徴とするインパルス応答演算方法。 In converting the dynamic stiffness that expresses the relationship between the external force that vibrates the object and the behavior of the object in the frequency domain into an impulse response that expresses the relationship in the time domain,
Formulas defining the impulse response include a stiffness term consisting of a simultaneous component and a time delay component depending on the displacement of the object, an attenuation term consisting of a simultaneous component and a time delay component depending on the velocity of the object, An impulse response calculation method for obtaining the impulse response based on a value of the dynamic stiffness when the vibration is at each frequency, using a mathematical formula including a mass term that depends on acceleration and includes at least a simultaneous component. .
物体の変位に依存するインパルス応答の同時成分をk(t0)、物体の速度に依存するインパルス応答の同時成分をc(t0)、物体の加速度に依存するインパルス応答の同時成分をm(t0)、物体の変位に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をk(tj)、物体の速度に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をc(tj)(但し、jは自然数でtj=Δt・j)、時間領域での物体の変位をu(t)、速度をu'(t)、加速度をu"(t)としたときに、前記インパルス応答F(t)を規定する数式として、
The simultaneous component of the impulse response that depends on the displacement of the object is k (t 0 ), the simultaneous component of the impulse response that depends on the velocity of the object is c (t 0 ), and the simultaneous component of the impulse response that depends on the acceleration of the object is m ( t 0 ), the time delay component of the impulse response depending on the displacement of the object by k (t j ), and the time delay component of the impulse response depending on the velocity of the object by the step of Δt c (t j ) (where j is a natural number, t j = Δt · j), the displacement of the object in the time domain is u (t), the velocity is u ′ (t), and the acceleration is u ″ (t). t)
求めたインパルス応答のうち、物体の変位に依存する時間遅れ成分k(tj)及び物体の速度に依存する時間遅れ成分c(tj)のデータから各々任意の個数のデータを演算対象として選択して物体の動的剛性を再現する演算を行い、再現した動的剛性と元の動的剛性との一致度に基づいて、前記時刻歴応答解析に用いる時間遅れ成分k(tj),c(tj)のデータの個数を設定することを特徴とする請求項2又は請求項3記載のインパルス応答演算方法。 The determined impulse response is used for time history response analysis of the object,
Of the obtained impulse responses, an arbitrary number of data are selected as calculation targets from the data of the time delay component k (t j ) depending on the displacement of the object and the time delay component c (t j ) depending on the velocity of the object. Then, an operation for reproducing the dynamic stiffness of the object is performed, and based on the degree of coincidence between the reproduced dynamic stiffness and the original dynamic stiffness, time delay components k (t j ), c used for the time history response analysis are performed. 4. The impulse response calculation method according to claim 2, wherein the number of data of (t j ) is set.
前記動的剛性のデータから、前記振動がN種(N=n+1)の周波数のときの動的剛性の値を表すN個の複素データS(ω1),…,S(ωN)を抽出する抽出手段と、
物体の変位に依存するインパルス応答の同時成分をk(t0)、物体の速度に依存するインパルス応答の同時成分をc(t0)、物体の加速度に依存するインパルス応答の同時成分をm(t0)、物体の変位に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をk(tj)、物体の速度に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をc(tj)(但し、jは自然数でtj=Δt・j)としたときに、前記抽出手段によって抽出されたN個の複素データを、
を備えたことを特徴とするインパルス応答演算装置。 An impulse response computing device that converts dynamic stiffness representing a relationship between an external force that vibrates an object and a behavior of the object in a frequency domain into an impulse response representing the relationship in a time domain,
From the dynamic stiffness data, N complex data S (ω 1 ),..., S (ω N ) representing dynamic stiffness values when the vibration has N frequencies (N = n + 1) are extracted. Extraction means to
The simultaneous component of the impulse response that depends on the displacement of the object is k (t 0 ), the simultaneous component of the impulse response that depends on the velocity of the object is c (t 0 ), and the simultaneous component of the impulse response that depends on the acceleration of the object is m ( t 0 ), the time delay component of the impulse response depending on the displacement of the object by k (t j ), and the time delay component of the impulse response depending on the velocity of the object by the step of Δt c (t j ) (where j is a natural number and t j = Δt · j), N complex data extracted by the extracting means are
An impulse response calculation device comprising:
前記コンピュータを、
前記動的剛性のデータから、前記振動がN種(N=n+1)の周波数のときの動的剛性の値を表すN個の複素データS(ω1),…,S(ωN)を抽出する抽出手段、
及び、物体の変位に依存するインパルス応答の同時成分をk(t0)、物体の速度に依存するインパルス応答の同時成分をc(t0)、物体の加速度に依存するインパルス応答の同時成分をm(t0)、物体の変位に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をk(tj)、物体の速度に依存するインパルス応答のΔt刻みの時間遅れ成分をc(tj)(但し、jは自然数でtj=Δt・j)としたときに、前記抽出手段によって抽出されたN個の複素データを、
として機能させることを特徴とするインパルス応答演算プログラム。 An impulse response calculation program that causes a computer to function as an impulse response calculation device that converts a dynamic stiffness that represents the relationship between an external force that vibrates an object and the behavior of the object in the frequency domain into an impulse response that represents the relationship in the time domain. There,
The computer,
From the dynamic stiffness data, N complex data S (ω 1 ),..., S (ω N ) representing dynamic stiffness values when the vibration has N frequencies (N = n + 1) are extracted. Extraction means to
The simultaneous component of the impulse response depending on the displacement of the object is k (t 0 ), the simultaneous component of the impulse response depending on the velocity of the object is c (t 0 ), and the simultaneous component of the impulse response depending on the acceleration of the object is m (t 0 ), k (t j ) represents the time delay component of the impulse response that depends on the displacement of the object, and k (t j ), and c (t j ) represents the time delay component of the impulse response that depends on the velocity of the object. However, when j is a natural number and t j = Δt · j), the N complex data extracted by the extracting means
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004190946A JP3878626B2 (en) | 2004-06-29 | 2004-06-29 | Impulse response calculation method, apparatus and program |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004190946A JP3878626B2 (en) | 2004-06-29 | 2004-06-29 | Impulse response calculation method, apparatus and program |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006010604A JP2006010604A (en) | 2006-01-12 |
| JP3878626B2 true JP3878626B2 (en) | 2007-02-07 |
Family
ID=35778015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004190946A Expired - Fee Related JP3878626B2 (en) | 2004-06-29 | 2004-06-29 | Impulse response calculation method, apparatus and program |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3878626B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4813991B2 (en) * | 2006-06-30 | 2011-11-09 | 株式会社竹中工務店 | Time history response analysis method, apparatus, and program |
| JP4850132B2 (en) * | 2007-06-05 | 2012-01-11 | 株式会社竹中工務店 | Time history response analysis method, apparatus, and program |
-
2004
- 2004-06-29 JP JP2004190946A patent/JP3878626B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006010604A (en) | 2006-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yoo et al. | Dynamic py curves for dry sand from centrifuge tests | |
| Al-Defae et al. | Aftershocks and the whole-life seismic performance of granular slopes | |
| Torabi et al. | Three dimensional finite element modeling of seismic soil–structure interaction in soft soil | |
| Mardfekri et al. | Modeling Laterally Loaded Single Piles Accounting for Nonlinear Soil‐Pile Interactions | |
| Jia | Dynamic and cyclic properties of soils | |
| Ibrahimbegovic et al. | Heterogeneities and material-scales providing physicallybased damping to replace Rayleigh damping for any structure size | |
| Erazo et al. | High‐resolution seismic monitoring of instrumented buildings using a model‐based state observer | |
| Madabhushi et al. | Seismic response of flexible cantilever retaining walls with dry backfill | |
| Chen et al. | Seismic system identification using centrifuge-based soil-structure interaction test data | |
| Yurchenko et al. | Approximate analytical mean-square response of an impacting stochastic system oscillator with fractional damping | |
| Bui et al. | Characterisation of vibration and damage in masonry structures: experimental and numerical analysis | |
| Feng et al. | Influence of pile end soil on torsional vibration of pile considering the stress diffusion | |
| JP2012037305A (en) | Sequential nonlinear earthquake response analysis method for foundation and storage medium with analysis program stored thereon | |
| Seyedi-Viand et al. | An alternative empirical function to predict air–water mixture bulk modulus for numerical modeling of liquefaction behavior of induced partially saturated sands | |
| JP3878626B2 (en) | Impulse response calculation method, apparatus and program | |
| JP4369333B2 (en) | Impulse response calculation method, apparatus and program | |
| Wang et al. | A modified displacement discontinuity method for seismic wave propagation across rock masses with thin-layer joints | |
| Soyoz et al. | Structural reliability estimation with vibration-based identified parameters | |
| JP4850132B2 (en) | Time history response analysis method, apparatus, and program | |
| Roten et al. | Quantification of cyclic mobility parameters in liquefiable soils from inversion of vertical array records | |
| Chen et al. | Numerical damage localisation for building systems including dynamic soil-structure interaction | |
| Oskay et al. | A survey of geotechnical system identification techniques | |
| JP4813991B2 (en) | Time history response analysis method, apparatus, and program | |
| JP4429118B2 (en) | Time history response analysis method, apparatus, and program | |
| Tasiopoulou et al. | Seismic performance of sheet-pile wall supporting liquefiable backfill: Blind predictions of centrifuge model tests using Ta-Ger constitutive model |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060517 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060808 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061031 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061102 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101110 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111110 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121110 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131110 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |