GEOSS条件下固体地球灾害的广义遥感监测

地质灾害、地震灾害与矿山灾害是中国的主要固体地球灾害,地壳运动变化与岩石受力灾变是固体地球灾害发生的根源。通过分析岩石受力灾变辐射异常实验研究及固体地球灾害遥感监测实践研究的国内外现状,提出了综合多种电磁与非电磁手段,构建全方位、多层次的卫星-航空-地表-地下四位一体、立体协同的广义遥感监测体系。论述了突破经典遥感信息融合的局限,从时间、空间和物理尺度研究和挖掘广义遥感信息中多种物理量之间及岩石灾变前兆之间的内在机理与关联规律的必要性。为提高固体地球灾害前兆识别的可行性与可靠性,分析了在GEOSS条件下构建固体地球灾害广义遥感监测体系的有利契机和若干前沿问题,包括广义遥感信息融合理论、固体地球灾害前兆识别模型等。     

非均匀脆性介质损伤演化的一维准静态线性失稳及其发展

非均匀脆性介质的局部化转变及其发展是非均匀介质通向灾变破坏的一个重要途径,对于均匀场失稳及其发展的认识是理解局部化触发灾变破坏的根本。本文通过微扰分析方法,基于损伤演化方程,分析了非均匀脆性介质的均匀场在微小扰动下的线性失稳问题,指出一维弹脆性系统的损伤演化最大应力点后可能发生失稳。基于分区平均场近似和弹脆性模型分析了系统发生一部分加载另一部分卸载的非均匀演化问题,结果表明均匀场发生这种非均匀转变并继续发展的状态是可以存在的。而发生这种分叉失稳后,系统中出现部分弹性卸载和部分继续损伤的非均匀性会进一步发展和增强。     

奇妙的分形与分维--固体"类流态"在地震研究中的运用

简单介绍分形理论,运用自相似理论将固体"类流态"的研究同地震的孕震机理研究联系起来.在Cu-Zn-Al合金中观察到由固体"类流态"胞区活动引起的天然破裂,这种天然破裂在时间、空间、强度上有典型的分形特征,在破裂区介质的硬度变化上呈现典型的非线性变化,将其运用到地震的孕震机理研究中,从地震开裂的破裂规律和地震活动在时间、空间、前兆场变化和前兆异常等方面比较两者的相似性,在实际运用中取得了很好效果.     

颗粒材料热力学理论在简单剪切流中的应用

颗粒物质由大量离散的粗大固体颗粒聚集而成,在外界作用下可能发生准静态变形、变形局部化和破坏,直至流动,其中采用固体力学和流体力学对准静态变形和流动开展的研究较为系统,而变形局部化和破坏的研究非常薄弱．分析内部结构演化规律,建立颗粒体系非平衡态热力学,统一描述颗粒体系力学行为是重要的基础研究课题,Granular Solid Hydrodynamics（GSH）理论为该研究提供了基础．本文完善了该理论涉及的颗粒温度表达式,确定了相应参数数值;与动理学理论和离散元模拟一起对恒定体积简单剪切流进行了分析,对比了三种方法得到的正应力与颗粒体积分数的关系,发现由于基本假设的限制,动理学理论只能适用于稀疏颗粒流,而完善后的颗粒体系热力学理论比动理学涵盖范围更广,可以从稀疏体系到密集体系．这样该理论可以连贯地描述颗粒体系准静态变形、变形局部化和破坏,直至流动的力学行为．     

奇妙的分菜与分维——固体“类流态”在地震研究中的运用

简单介绍分形理论，运用自相似理论将固体“类流态”的研究同地震的孕震机理研究联系起来。在Cu-Zn-Al合金中观察到由固体“类流态”胞区活动引起的天然破裂，这种天然破裂在时间、空间、强度上有典型的分形特征，在破裂区介质的硬度变化上呈现典型的非线性变化，将其运用到地震的孕震机理研究中，从地震开裂的破裂规律和地震活动在时间、空间、前兆场变化和前兆异常等方面比较两者的相似性，在实际运用中取得了很好效果。     

近场动力学理论在脆性材料破坏研究中的应用现状

近场动力学假定一定范围内的物质点之间存在非局部相互作用,通过空间积分重构物质点的运动方程,克服了传统有限元方法位移场连续性条件的局限,在分析强非线性不连续问题时具有无网格属性的数值优势,已成为研究脆性材料破坏的新兴理论。本文简要介绍了近场动力学的基本内容及其理论框架,总结了近场动力学理论在脆性材料准静态裂纹扩展、动态裂纹扩展及冲击失效研究方面的应用现状。     

不同纤维增强水泥弯曲性能的数值模拟

分别建立不同纤维掺量的钢纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维增强水泥的数值分析模型,实现了各模型试件的破坏过程模拟,从细观力学角度研究其微裂纹萌生、扩展、相互作用和贯通的机理,并从破裂失稳的前兆模式和声发射的时空分布规律进行解释和探讨,以期实现对这几类纤维增强水泥的强韧化设计的理论指导.     

与激光聚变、自然灾害和深空探测等相关的非线性动力学斑图和轨道稳定性研究2013年度报告

在激光聚变的稳定性分析和刻画方面,针对激光聚变中预热烧蚀RT不稳定性、界面流体不稳定性、激光-等离子体相互作用中的多种不稳定性现象开展全面的研究,对不稳定性导致的斑图演化定量规律、多种不稳定性的竞争以及多种因素对不稳定性的影响,开展了系统研究;并提出了若干控制和抑制相应不稳定性的方案。在大气海洋波动及固体灾变的研究方面,一方面围绕固体灾变,开展了局部化触发灾变破坏的理论模型研究,并针对多种脆性材料开展了实验观测,取得了阶段性的进展;另一方面,研究了一类带快震荡随机力的三维海洋原始方程组,证明了其不变测度的存在性和在分布意义下的收敛性;研究了无界区域中的带随机外力的二维准地转方程,克服了无界区域没有紧性的困难,证明了该随机方程随机吸引子的存在性。还针对地震波算子、不可压NS方程整体稳定性等问题开展了研究。这些都稳步推进了大气海洋方程波动的研究。在深空探测的轨道设计及相关基础理论方面,一方面在Arnold扩散的基础理论方面取得了关键性进展;另一方面针对平运动共振、小行星动力学特征等问题开展了系统的研究,为精细太阳系模型的发展开展了很多方法和计算上的准备,还围绕深空航天器轨道设计多个子课题开展了系统的研究,取得了突出的成果,形成了具有重要应用价值的程序库,为进一步研究奠定了基础。在生物信号转导动力学和调控机制的研究方面,围绕p53介导细胞命运抉择、转录终止子调控,小RNA对靶基因m RNA的调控等方面开展了系统的研究,并取得了阶段性的成果。我们还针对多种信号网络的同步、信号转导等过程开展了多角度的研究。CVTree3网络服务器新版本的编程已完整,正在内部试运行,很快即可发布。     

易损部位损伤导致的结构响应非线性效应

为探讨结构的失效机理,研究了结构中易损部位的损伤及其演化过程对结构局部和整体响应的非线性效应.对桥梁结构中典型的纵向加劲钢桁架的局部损伤破坏过程进行了模拟试验研究.通过在桁架的局部和整体分别设置力学响应的测试点,同步观测并分析了局部损伤区的应变分布以及桁架整体挠度的变化规律.研究结果表明:桁架易损部位的损伤演化导致局部应变与整体挠度响应产生了非线性效应;桁架焊接区域内的材料发生严重塑性损伤,大大加剧了局部应变分布的奇异性;在各级别损伤程度下,局部应变和整体挠度响应都与易损部位的损伤表现出弱非线性相关,而应变响应的非线性效应远比挠度响应明显.     

滑坡预报的响应比方法

滑坡的孕育和发生是一个十分复杂的非线性过程,其物理本质在于坡体蠕滑变形使得滑动面锁固段应力集中程度不断增高,最终导致锁固段岩体内部损伤缺陷累进性扩展,产生突发的脆性破坏.非线性系统的失稳前兆为响应率不断增高或响应比不断增高,而且系统临近失稳时加载与卸载的响应是不同的.计算了利用固体潮引起的滑动面上有效剪应力的变化,并认为可以将其作为加、卸载手段.选取适当的物理量作为系统响应,则可将这一理论用于滑坡预报.     

含硬包体岩石破裂演化过程的声发射数值模拟

从岩石的损伤模型出发,推导了受到损伤岩石的单元刚度矩阵,采用声发射数值模拟方法研究了含有硬包体岩石的破裂演化过程,研究了硬包体的形状对岩石破裂演化过程的影响,确定了主破裂即将发生的临界状态,研究了围压条件对岩石破裂演化过程的影响.论文工作对于进一步研究含有随机裂纹与硬包体同时存在的岩石破裂演化过程以及研究地震空区和条带的生成条件具有较重要的参考意义.     

Earthquake slip on oceanic transform faults

Oceanic transform faults are one of the main types of plate boundary, but the manner in which they slip remains poorly understood. Early studies suggested that relatively slow earthquake rupture might be common; moreover, it has been reported that very slow slip precedes some oceanic transform earthquakes, including the 1994 Romanche earthquake. The presence of such detectable precursors would have obvious implications for earthquake prediction. Here we model broadband seismograms of body waves to obtain well-resolved depths and rupture mechanisms for 14 earthquakes on the Romanche and Chain transform faults in the equatorial Atlantic Ocean. We found that earthquakes on the longer Romanche transform are systematically deeper than those on the neighbouring Chain transform. These depths indicate that the maximum depth of brittle failure is at a temperature of approximately 600 degrees C in oceanic lithosphere. We find that the body waves from the Romanche 1994 earthquake can be well modelled with relatively deep slip on a single fault, and we use the mechanism and depth of this earthquake to recalculate its source spectrum. The previously reported slow precursor can be explained as an artefact of uncertainties in the assumed model parameters.     

转子系统故障发展过程的突变

介绍了突变故障的几何描述与突变特征,分析了机械系统故障发生的机理,采用非线性理论与突变理论,对突变故障和系统振动状态突变进行了数学描述·建立了分岔集方程,由分岔集方程得出了振幅产生突变的临界值,当激励幅值越过该临界值时,会导致振动状态突变,而诱发机械系统的突发性故障,故其临界值可用来诊断与预测机械系统的突变现象,以便采取有效措施来限制故障的发生和发展·     

底板突水的突变理论预测

分析了矿层底板失稳破坏发生突水的机制,根据底板突水的尖点突变特征、采用力学平衡和能量平衡方法和应用突变理论建立了矿层底板突水的突变模型。根据这一模型,应用尖点突变原理分析了承压水底板关键层失稳突水的力学机制。当满足关键层失稳的充要力学条件时,承压水底板有可能发生失稳突水。通过工程实例,用数值模拟证明了该理论分析方法是切实可行的,为底板突水预测研究奠定了可靠的理论基础。     

LBB在AP1000技术中的应用

压水堆核电厂的设计基准事故定义为主管道双端断裂,这一假设过于保守.管道的失效方式往往是先出现破口而后再泄漏,即所谓的先漏后破(Leak Before Break,简称LBB),而不是双端断裂.LBB准则是防止核电厂压力管道发生灾难性破裂事故的重要评定准则.本文介绍了LBB评定技术在国外的发展情况和意义,阐述了LBB在AP1000核电厂中的应用情况及LBB评价的理论基础.     

Friction coupling vibration characteristics analysis of aviation hydraulic pipelines considering multi factors

As the power transmission system of an aircraft,a hydraulic pipeline system is equivalent to the " blood vessel" of the aircraft. With the development of aircraft hydraulic system to high pressure,high speed and high power ratio,the fluid-structure interaction vibration mechanism of hydraulic pipeline is more complex and the influence of friction coupling on vibration cannot be ignored. The fluid-structure interaction of hydraulic pipeline will lead to system vibration,lower reliability of system operation and even pipeline rupture. Taking a hydraulic pipeline of C919 aircraft wingtip as the research object,a 14-equation model of fluid-structure interaction vibration considering friction coupling effect is established in this paper. The effects of friction and fluid parameters on the pipeline fluid-structure interaction vibration characteristics are studied and verified by experiments. The research results will provide theoretical guidance for the analysis of the pipeline fluid-structure interaction vibration and have important theoretical significance and great engineering value for promoting the localization process of large aircraft.     

一种基于最短长度m2圈算法的故障监测方案

针对光突发交换网络中“逐跳检验”监测模式成本较高等问题,提出了一种新的基于最短长度m2圈算法的光突发交换网络故障监测机制.该机制根据最短长度m2圈算法寻找光突发交换网络中的圈覆盖放置故障探测模块,从而形成基于圈覆盖的光突发交换网络故障监测模式.同时,在最短长度m2圈算法的基础上提出一种相应的故障定位算法,利用异或关系衡量告警编码与链路相关编码是否吻合,从而进行快速故障定位.计算结果表明,基于最短长度m2圈算法的故障监测机制具备网络开销小、故障定位率高和故障定位快速等特点.     

液化烃储罐区泄漏及火灾爆炸危险分析

 在系统分析液化烃不同储存方式及泄漏与火灾爆炸危险的基础上,提出了液化烃储罐常见火灾爆炸事故类型并分析判断流程。研究表明,全压力式液化烃储罐发生泄漏的概率与全冷冻式液化烃储罐发生泄漏的概率基本相当;与全压力储存方式相比,全冷冻方式储存的液化烃泄漏时强烈的吸热作用会造成更为严重的冷冻伤害破坏;空间爆炸、孔口火灾和池火是液化烃不同储存方式共有的火灾爆炸危险类型,全压力式液化烃储罐有发生沸腾液体扩展蒸气爆炸并形成火球的危险,全冷冻式液化烃泄漏后与水接触则有发生热传递类蒸气爆炸的可能。     

拉剪型危岩发育过程的模型试验

拉张破坏和剪切破坏是拉剪型危岩发育的主要力学机理,基于平面应变假定,文通过室内模型试验对拉剪型危岩发育过程进行了试验研究,得到了该类危岩在荷载作用下的损伤断裂破坏是从陡崖脚部逐渐向陡崖顶部发育,危岩失稳破坏具有突发性,主控结构面在受荷初期表现为拉张破坏,当主控结构面端部扩展至距离危岩体底部一定距离后主控结构面的破坏型式表现为剪切破坏等结论,为深入进行危岩发育机理研究提供了重要的试验依据。