基于速率-状态依赖摩擦本构关系研究不同因素对断层黏滑运动的影响

采用弹簧-滑块断层运动模型和速率-状态依赖摩擦本构关系,用数值模拟方法,模拟计算研究了构造应力加载速度、静态和动态应力扰动对断层黏滑运动的影响.结果显示,当模拟构造应力加载速度v0幅度增大时,断层的摩擦滑动由稳滑形式逐渐向黏滑运动形式转变;模拟静态应力扰动的正应力阶幅度的大小对断层黏滑出现的时间、黏滑应力降的幅度和黏滑运动周期均有较明显的影响;当断层受到方波形式的正应力扰动时,无论是应力扰动的波峰阶段还是波谷阶段,均出现了断层黏滑运动.     

龙门山断裂带深部构造变形的粘弹性模拟分析

根据龙门山断裂带地区的构造特征,建立该地区二维有限元模型.在考虑到深部构造发生粘弹性蠕动的条件下,利用粘弹性接触的有限元方法模拟计算上、下地壳和上地幔的滑动情况.模拟结果表明,龙门山断裂带及周围是应力集中区域,且随着时间的推移应力集中程度加剧.模拟还表明龙门山断裂带断层深处滑动速率比地表的滑动速率大,平均为3倍左右.因此,在龙门山断裂带地表滑动速率较小的情况下,速率较大的断层深部物质在滑动过程中则会产生能量高度的积聚,当能量积累超过极限强度,断层产生滑动,从而引发了地震.     

非线性转子-机匣系统碰撞稳定性分析

转子与机匣的碰撞在一定条件下可能诱发转子失稳.以转子-机匣系统为研究对象,将转子和机匣视为弹性体并考虑了阻尼的效应,建立了非线性转子-机匣系统的碰磨模型和动力学方程.利用Lyapunov运动稳定性理论和Routh-Hurwitz稳定性准则分析了系统的碰撞和失稳条件,通过数值方法和Matlab程序得到了碰撞和失稳的临界转速以及系统参数对临界转速的影响.理论分析和实例计算表明,转子及机匣的刚度和阻尼对临界转速的影响较大,增大机匣刚度和转子的阻尼可以增大碰撞的临界转速,失稳发生在转速较高时,且失稳的临界转速比碰撞得临界转速高的多.具有重要的工程实用价值,为旋转机械的设计和参数优化提供了理论基础.     

本构参数对断层成核周期影响的模拟研究

基于描述断层摩擦滑动的速率-状态依赖性摩擦定律,采用数值模拟法检验了相关本构参数对断层成核失稳周期的影响.模拟结果表明,a-b的值对于断层成核失稳是一个比较敏感的参数,不仅决定了黏滑成核是否发生,还对滑移的量级产生一定的影响;临界滑移距离L值不仅决定断层是否会产生黏滑,还决定了断层成核是否有具有稳定的周期,也是一个临界滑移位移量,是断层的固有性质;成核尺度d主要影响断层的成核周期和滑移量的大小.     

玉树巴塘断裂晚第四纪滑动速率及其构造意义

玉树巴塘断裂是甘孜-玉树断裂带玉树段的一条主要的分支断裂, 沿线发育第四纪巴塘盆地、波洛滩和当涌滩。通过遥感影像解译、野外构造地貌填图、断层剖面分析以及断错地貌面的光释光和14C年代测定, 发现该断裂沿线河流阶地、洪积扇断错明显, 是一条以左旋走滑为主, 兼具逆冲分量的全新世活动断裂。该断裂最新活动时代为全新世晚期, 距今2.72 ka。晚更新世晚期以来的左旋滑动速率为2.3~3.7 mm/a, 垂直滑动速率为0.2~0.6 mm/a, 该断裂在甘孜-玉树断裂带玉树段起着变形分解作用, 吸收了玉树段内约1/3的走滑变形。研究结果可以解释甘孜-玉树断裂带内玉树断裂走滑速率偏小的构造现象, 并为评价甘孜-玉树断裂带玉树段的地震危险性提供基础资料。     

渤中凹陷石南地区古近系断层活动特征及其对沉积相的控制

利用三维地震、钻/测井等资料,对渤中凹陷古近系石南地区的构造、地层及沉积进行详细解释,运用断层活动速率法,系统分析了古近系石南断层活动特征及其对沉积相的控制.结果表明:石南地区由西向东依次发育近EW、NNE、EW走向的分支断层.古近系沉积演化过程中,石南断层活动强度呈"弱—增强—减弱—最强—减弱—最弱"的变化趋势;随着断层活动速率的降低,沉积相依次为扇三角洲、冲积扇、曲流河三角洲、辫状河三角洲、滩坝等相类型.     

主动变刚度·阻尼系统的滑动模态控制

采用滑动模态控制理论设计主动变刚度·阻尼系统的开关控制律 ,并在此基础上提出一种旨在减少开关切换次数的界限开关控制律 ,并进行了计算机仿真分析     

东昆仑断裂玛尼段震间形变场的INSAR观测及断层滑动率初步估计

利用干涉雷达方法(INSAR)产生跨越1997年11月8日东昆仑断裂玛尼地震(Mw7.5)主破裂位置的震间视线向(LOS)形变场,形变的时间跨度为1.63 a,距玛尼地震发生前71 d.通过消除卫星轨道相位误差、相位解绕误差,以及部分大气水蒸气延迟作用引入的相位误差,获得了较高信噪比的INSAR震间形变场.从形变场中选取垂直断层的一条220 km长、11 km宽的形变剖面,求得与断层平行的地表水平形变量和形变速率;再从上述剖面选取主要反映构造形变的部分(115 km),结合玛尼地震同震反演结果,基于反正切弹性位错模型反演断层的锁定深度和断层滑动速率.结果表明,若断层闭锁深度为18 km,得到的玛尼段震间滑动速率为(10.2±0.4)mm/a,与地质观测比较一致;同时没有发现任何震前断层形变突然加剧的迹象,"形变前兆"说不成立.     

系统参数对自激振动系统动力学稳定性的影响

为了研究机床进给系统的黏滑运动特性,建立了基于Stribeck摩擦模型的具有代表性的质体-弹簧-传送带摩擦自激振动模型.利用李雅普诺夫稳定性判据对自激振动系统的平衡点进行了稳定性分析,获得了系统的临界失稳速度,又经过理论公式推导出了系统的临界黏滑速度.从数值仿真得到的相图和Poincare截面图可以看出,随着系统进给速度、阻尼和传动刚度的增大,动、静摩擦差值的减小,系统的黏滞运动持续时间变短,即系统的稳定性增强;低速状态下的自激振动分为黏滑和纯滑动两个阶段,且均为准周期运动;系统进给速度是影响系统稳定性的主要参数.     

断层-围岩系统的形成过程及快速回跳数值模拟

采用FLAC模拟了断层-围岩系统的形成过程及位移的分布规律.计算中采用了莫尔-库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后岩石本构关系为线性应变软化.两条断层带(或剪切带)汇交时系统形成,之后其承载能力下降.在断层带左侧,由于在系统承载能力降低的过程中,弹性应变的快速恢复,出现了快速回跳现象(系统失稳).在断层带之外,位移分布是均匀的.在断层带位置,存在较大的位移梯度.系统承载能力越低,位移梯度越大.远离加载端的区域先回跳,然后回跳区域逐渐扩大,向加载端传播,直到整个系统都回跳.上述过程持续的时间步数较少,说明了系统失稳的突发性.系统整体回跳发生于应变软化阶段.     

高速水润滑止推轴承的滑移润滑性能研究

建立了多种具有不同滑移区域分布特征的推力瓦数学模型,在考虑流体边界滑移效应、扩展了经典Reynolds方程并设定合理边界条件的基础上,借助MATLAB软件对模型进行数值仿真求解,研究了滑移区域分布方式、面积占比及滑移长度对轴承动压润滑性能的影响。结果表明,在靠近流场入口处沿周向分布滑移区域能显著提升不同转速条件下的推力瓦面承载力;当滑移区域面积占瓦面面积比介于0.3~0.4且滑移长度为1000nm时,轴承推力瓦面具有最优动压润滑性能。     

扰动作用下矿柱滑移失稳的理论分析

动力扰动作用下,处于高静载状态的岩石极易沿已有裂缝产生滑移,造成滑移型岩爆等动力灾害。通过能量分析和变分原理对动力扰动诱发高应力矿柱断裂滑移失稳（滑移型岩爆）的力学机理进行分析,得出了动力扰动条件下矿柱失稳的充要条件。通过开展动静组合荷载作用下的矿柱滑移失稳试验,验证了理论分析的正确性。研究表明：矿柱的动力滑移失稳只会发生在峰后阶段,对于处在峰前稳定平衡状态的矿柱,若要发生动力滑移失稳,需要爆破振动、巷道断裂等人工或者自然活动所产生的动力扰动达到一定量值,同时还需满足加载刚度k1小于峰后的滑移刚度k2。因此,对矿柱断裂滑移型岩爆量级的预测则须准确地确定过剪应力的量值。     

基于快速终端滑模状态观测器 的车轮滑移率跟踪控制

针对自动驾驶电动汽车对车轮滑移率跟踪控制的需求,提出一种基于快速终端滑模状态观测器的全状态反馈车轮滑移率跟踪控制器.首先,以车轮制动力矩导数为控制输入,建立车轮滑移率跟踪控制模型,避免车轮滑移率跟踪控制器设计过程中引入不连续项对系统稳定性和控制性能的影响.随后,利用有限时间稳定和快速终端滑模控制理论设计具有有限时间收敛特性的快速终端滑模状态观测器,实时观测未知的系统状态信息.以此为基础,采用模块化思想独立设计快速终端滑模跟踪控制律,实现车轮滑移率的连续、快速的跟踪控制.最后,结合车辆动力学仿真软件建立模型在环测试系统,仿真验证本文提出的车轮滑移率跟踪控制器的可行性和有效性.     

污泥壁面滑移特性检测研究

为了检测城市脱水污泥(含水率80％)是否存在和聚合物HDPE一样的壁面滑移特性,采用旋转流变仪和毛细管流变仪对其壁面滑移现象进行分析研究.结果发现,在旋转流变仪试验的总应力波形中,当应变γo=6.28时应力幅值随时间逐渐下降,不同角频率在三种间距下的剪切应力/速率曲线对间距有明显依赖性,发生壁滑现象.在毛细管流变仪试验...     

螺旋油楔轴瓦界面滑移现象分析

针对螺旋油楔滑动轴承非金属材料轴瓦的界面滑移现象,基于极限剪应力模型得到轴瓦表面考虑周向和轴向滑移的数学模型,并运用有限差分法,研究了界面滑移对二维螺旋油楔滑动轴承周向压力、滑移速度、承载力、端泄量和摩擦阻力的影响.结果表明:考虑界面滑移时,螺旋油楔滑动轴承的周向压力、承载力和摩擦阻力有所降低,端泄量有所提高;偏心率的提高使初始极限剪应力临界值有所增加,即轴瓦表面更加不易发生界面滑移;螺旋角的提高对初始极限剪应力临界值的影响不大;滑移首先发生在封油面区域.     

基于摩擦滑移的板式橡胶支座耗能试验

地震作用下支座剪切滑移可以耗散部分能量,减轻桥梁下部结构损伤。为研究中小跨径梁桥板式橡胶支座剪切滑移耗能性能,采用3组不同轴向压应力单面滑动支座与1组无滑移支座试验。分析了不同轴向压应力下支座剪切滑移现象、滞回曲线、等效刚度、等效阻尼比。结果表明:随着轴向压应力降低,支座的滑动位移显著增大,脱空明显,滞回曲线面积增大,耗能能力显著增强;但限制了支座自身等效剪切变形与等效刚度的发挥。中小跨径桥梁可利用支座摩擦滑移耗散地震中的能量,该研究成果为进一步评价服役混凝土梁桥的安全性和可靠性提供了量化力学指标。     

钢板-混凝土组合抗弯加固中滑移分布分析

钢板-混凝土组合抗弯加固中,钢板与混凝土之间的滑移会影响加固后钢筋混凝土构件的性能。通过对组合加固后构件的理论分析,建立滑移微分方程,模拟真实的边界条件,得到了滑移沿梁跨的分布曲线。为了验证理论分析的合理性,采用有限元分析软件AN SY S建立模型计算,其结果与理论计算结果吻合良好。根据计算结果及其比较分析可知,钢板与混凝土间栓钉连接件的抗剪刚度、间距,以及加固钢板的厚度、长度等参数均会影响滑移分布。在进行组合加固时,存在一个合理的钢板厚度,而钢板的长度则应尽可能地靠近支座。     

采用双天线GPS/INS系统的汽车侧偏角和轮胎侧偏刚度估测法

介绍了测姿原理,分析了采用单天线GPS/INS组合测量方式的运动学卡尔曼滤波器在车辆侧倾和传感器发生漂移时存在的加速度偏差测量的延时问题,提出了直接测量车辆侧倾角和传感器漂移的双天线GPS/INS测量方法,并利用该测量方法对车辆和轮胎的侧偏角以及轮胎的侧偏刚度进行了估测.测试结果表明:采用双天线GPS方法测量的侧偏角和...     

钢与高强混凝土预应力组合梁滑移性能试验研究

为了对钢与高强混凝土预应力组合梁的受力性能做出正确评价,在试验基础上,根据其实际受力特征以及组合梁弯矩与曲率关系、交接面应变变化及内力平衡条件,建立预应力组合梁在不同载荷作用下交界面滑移计算公式,以承受对称集中荷载为例,理论公式的计算结果与试验结果吻合良好.研究结果表明,交接面相对滑移沿梁长分布呈现出中间大,两端小的鼓状分布;在其他条件相同情况下,交界面滑移随着连接刚度增大而减小.