臭氧激光雷达技术及应用研究进展

差分吸收臭氧激光雷达是完善光化学立体监测体系的重要技术,因其高时空分辨率的廓线探测优势而得以迅速发展,目前已被广泛应用于对流层臭氧浓度的遥感探测。阐述了臭氧激光雷达的原理,归纳总结了雷达系统及关键技术的国内外最新研究进展,梳理了臭氧激光雷达在环境领域的应用现状,并基于我国城市臭氧污染问题现状和管理需求,初步探索设计了臭氧激光雷达监测网络业务应用的整体框架。指出了臭氧激光雷达技术及应用中存在厂家众多但缺乏统一的技术规范和行业标准,数据质量及准确性有待提高,与标准分析方法产生数据的可比性较差等不足之处;提出了核心部件国产化,系统小型化、自动化及商用化,多平台以及与其他监测方式联用等发展趋势。     

考虑土⁃结构相互作用的软钢阻尼器作用效果分析∗

为了研究土-结构相互作用(SSI)对设置金属阻尼器框架结构的影响规律,本文设计实现了考虑SSI 的设置开孔式加劲阻尼器体系的框架结构振动台模型试验。试验采用层状剪切盒模拟土体的边界,锯末和砂土的混合物作为地基土,以12 层钢筋混凝土框架结构模拟上部结构。基础采用3×3 群桩基础。本文完成了1：6 比例的高层结构—桩—土动力相互作用体系(PSSI)、设置金属阻尼器的PSSI 体系以及刚性地基上框架结构和刚性地基上设置金属阻尼器的框架结构共4 个模型振动台试验。从动力特性、地震响应等方面对比分析了纯框架与消能减震结构的差别。并通过计算减震率,分析了SSI 效应对消能减震结构减震效果的影响规律。结果表明：消能减震结构在同样的地震作用加载下,频率衰减幅度降低为纯框架的1/3~1/2,阻尼比增加幅度为纯框架的1/2 左右,结构的损伤程度明显减弱,阻尼器起到了显著的减震效果。SSI 体系消能减震结构的阻尼器减震效率下降,但SSI 的减震效果加强,综合来看,其减震率依然高于刚性地基结构。     

轴向中空壁管抗冲击性能试验研究与数值分析∗

轴向中空壁管作为一种新型结构壁管,几何构型简单、空间利用率高、且能量耗散性好,近年来在市政工程中得到广泛应用。为研究轴向中空壁管在低速冲击作用下的力学响应和耗能特性,设计了 20 个试验工况,以落锤冲击试验模拟施工过程中受到的落石冲击和机械撞击作用,基于量纲分析法提出冲击力峰值的计算方法,通过有限元软件 ABAQUS 对试验结果进行验证,并根据有限元计算结果分析管道在低速冲击作用下的变形特性和损伤机理。研究表明：数值分析结果与试验结果吻合较好,冲击力时程曲线趋势基本一致,冲击力峰值误差在 5% 以内。 轴向中空壁管具有良好的抗冲击性能,其双壁中空结构具有较好的能量耗散性,落锤与管道接触瞬间会产生较大的冲击力,12.9 kg 的落锤从 2 m 处自由下落冲击管道可产生 15.28 kN 的冲击力。对比 20 个试验工况的冲击力峰值试验值与计算值,误差均较小,最大误差为 5.8%,即冲击力峰值计算方法准确性较高。随着落锤高度和质量的增加,冲击力峰值增大,损伤区域和凹痕深度也随之增大,最大塑性应变由外壁内侧转移到外壁与加劲肋的连接处, 呈现出外壁损伤和加劲肋损伤两种损伤模式。提出的冲击力峰值计算方法和管道塑性损伤规律可以为施工过程中轴向中空壁管在落石冲击和机械撞击作用下的安全评价提供理论依据。     

波浪-地震联合作用下跨海斜拉桥横向减振控制研究∗

为研究波浪?地震联合作用下跨海斜拉桥的横向减振控制方法,以某主跨 400 m 的跨海斜拉桥为工程背景,考虑桥梁下部结构高桩承台群桩基础的波浪荷载,并基于辐射波浪理论求解地震动水力附加质量,建立了波浪-地震联合作用下考虑水?结构相互作用的全桥有限元模型。在此基础上,采用黏滞阻尼器构建横向减振体系,分别探讨了波浪单独作用和波浪?地震联合作用下黏滞阻尼器的减振控制效果。结果表明：在波浪单独作用下,仅在辅助墩墩顶设置黏滞阻尼器的横向阻尼体系减振效果较好,能有效抑制波浪荷载引起的主梁横向位移;在波浪?地震联合作用下,比选出的横向阻尼体系依旧表现出很好的减振效果,且阻尼器参数变化对减振性能的影响规律基本一致;为兼具减振与减震功能,推荐阻尼指数 α 取 0.8,阻尼常数 C 宜控制在 4 000~6 000 kN?（m/s）^-α 内。研究成果可为跨海斜拉桥的横向减振设计提供参考。     

2021年江苏盐城海域MS5.3地震震源机制中心解及基于震源机制的区域应力场反演∗

2021 年 11 月 17 日江苏盐城近海区域发生 M_S5.3 地震,该地震的发震机制及其原因引起地球科学家的广泛关注,为分析地震发生的原因,本次地震的震源机制解和区域应力场的精确确定是必要的。本研究综合多种机构的震源机制解数据确定了可信的震源机制中心解。为保证震源区域应力场求解的精度,本文搜集了地震周围 2016 年以前的历史震源机制解数据,并利用地震观测报告,得到 22 个 2016 年之后地震的震源机制解,使用结合后的震源机制解数据求解了江苏盐城海域 M_S5.3 地震周围的应力场。最终结果为：江苏盐城海域 M_S5.3 地震的震源机制中心解节面 I 走向 104.95°,倾角 70.91°,滑动角 26.45°,节面 II 走向 5.70°,倾角 65.11°,滑动角 158.86°;研究区域的主压应力呈 ENE‐WSW 向分布,主张应力呈 NWN‐SES 向分布。将应力场投影到震源机制中心解节面上,发现两个节面均处于相对剪应力很高的水平,说明此次地震是在构造应力场作用下发生在剪应力最大释放节面上的地震,是应力积累后的一次正常释放,周边再次发生大地震的可能性减小。考虑到应力场投影到节面 II 的相对剪切应力较节面 I大,并且节面 II与苏北—滨海断裂走向更为接近,确定节面 II为本次地震的发震断层面。     

张衡地动仪工作原理探究∗

张衡地动仪至今仍未得到公认的复原模型,通过对张衡的哲学思想、科学成就等史料研究,对袁宏著《后汉纪》中描述地动仪的文字内容进行分析,对张衡研制的“地动仪”和“水运浑象”进行比较,认为地动仪为自动运行一体化精密仪器,可实现对微弱地振动信号感知、放大和记录功能。结合当时的历史背景和科技水平,提出了三点悬挂复合物理摆+机械杠杆放大的地动仪复原技术方案,详细介绍了地动仪摆锤的悬挂方式、八个方向地振动信号的提取、机械杠杆放大机构和擒纵机构的设计思路,并研制了实验样机,证实地动仪工作原理具有科学性,且能与文献中描述地动仪的文字内容相互验证。     

热带海洋环境中5083铝合金腐蚀行为研究

目的 研究某岛礁不同海洋区带环境中5083铝合金的腐蚀规律。方法 在某岛礁进行海洋多区带腐蚀试验,利用表面微观形貌观测、腐蚀产物分析、质量损失测试及点蚀深度测量等手段,对比分析铝合金在不同海洋区带中的腐蚀形貌、腐蚀速率和点蚀深度。结果 5083铝合金在某岛礁海洋全浸区带环境中的腐蚀速率最大,大气区带中的腐蚀速率最小,在潮差区带的腐蚀速率介于二者之间。试样在海洋不同区带主要发生局部腐蚀,大气区试样的最大点蚀深度最大,而潮差区试样的最大点蚀深度最小。在不同海洋区带,铝合金腐蚀产物和附着物的混合物中均含有钙元素,大气区钙元素含量远低于潮差区和全浸区,潮差区和全浸区铝合金表面的腐蚀产物和附着物混合物中主要含有CaCO₃、CaSiO₃和Al₂O₃。结论 不同海洋区带环境中,5083铝合金的腐蚀速率差别较大,潮差区和全浸区材料表面附着大量污损生物和矿物质。     

雷达吸波涂层海洋大气环境适用性试验研究

目的 分析一种雷达吸波隐身涂层在海洋大气自然环境下性能的变化规律。方法 对12个月不同阶段涂层的常规物理性能和电性能进行检测,其中常规物理性能包括宏观形貌、金相形貌、微观性能、附着力、抗冲击强度和红外光谱。结果 从宏观形貌看,涂层明度和色差值呈上升趋势,12个月明度增加1.22,色差值增加2.91,颜色向绿色和蓝色发展,失光率先增大、后减小,最大失光率为9个月时的34%。涂层附着力和试验时间呈现非线性关系,6个月时,附着力降低了18%,12个月时增大了24%。涂层在2～18GHz的频率范围内,吸波曲线大体呈“U”形,最低反射率随时间向低频方向偏移。涂层金相形貌、微观性能、抗冲击强度和红外光谱特征总体变化不明显。结论 在1a内,自然海洋大气环境对雷达吸波隐身涂层常规物理性能和电性能产生了一定影响,但在试验时间相对较短情况下,海洋大气环境对涂层老化的影响作用尚未充分显示,需要结合更长周期的试验数据进一步分析。     

直升机尾桨叶翼型段疲劳试验技术研究

目的 提升尾桨叶翼型段疲劳试验安装和调试速率,加快考核出尾桨叶翼型段疲劳性能和疲劳寿命。方法 通过标定出尾桨叶翼型段挥舞与摆振标定系数和预扭角,分析出一种通过理论计算出安装攻角的方法,利用理论计算出的攻角指导实际安装攻角,调整攻角值到实际加载满足试验要求的载荷值,在尾桨叶翼型段安装和调试完成后进行了疲劳试验。结果 4件尾桨叶翼型段理论计算攻角值与实际安装攻角进行对比,安装攻角理论值与实际值偏差范围在1.5°以内,并且4件尾桨叶翼型段疲劳试验载荷分布误差小于4%,疲劳性能满足6000飞行小时的疲劳寿命要求。结论 尾桨叶翼型疲劳试验中,理论计算攻角值具有加快估算安装攻角的意义,提升疲劳试验效率,试验调试载荷分布基本一致。经过尾桨叶翼型段疲劳试验验证后,试验件疲劳性能良好且稳定,为后续科研试验转入鉴定试验提供了基础。     

固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展

基于固体推进剂的贮存老化,以NEPE推进剂和以HTPB推进剂为代表,综述了近年来固体推进剂老化进程中所受的各种影响因素、作用机制及化学反应机理研究进展。总结了温湿度、应力和环境气氛为代表的外部环境因素,配方性质、组分变化和添加剂等内部影响因素对推进剂老化及贮存失效期限的影响。分别从微观和宏观角度出发,分析了内外部各种影响因素加速或减缓固体推进剂老化进程的作用机制。此外,针对黏合剂、氧化剂、防老剂等化学组分,总结了固体推进剂贮存老化期间发生的氧化交联、分解、降解断链等主要化学反应,并分析了各个反应发生的机理及原因。最后,展望了未来固体推进剂老化影响因素研究的发展趋势,并为今后固体推进剂老化机理及失效模式研究提供了研究思路。