基于模态叠加法的振动响应修正方法研究概述

针对模态叠加法受模态选取和截断等影响,往往导致动力学计算精度不高,尤其是对高频响应难以预测这一缺点,对多个基于模态叠加的修正方法研究的现状和发展趋势进行了概述,简要分析了各个修正方法的优劣,并结合目前的大规模并行计算技术探讨了添加这些修正方法的可能性。研究表明,模态加速度法是目前相对容易实现的一种修正算法,最易于在大规模并行计算和实际工程应用中实现。     

计及风速与风机故障相关性的概率潮流计算

针对计及风速与风机故障不确定性及相关性的风电并网电力系统概率潮流计算问题,基于Nataf变换建立了能够同时考虑风速、风机故障不确定性和相关性的风电场出力模型,提出一种可灵活处理风速与风机故障相关性的MonteCarlo概率潮流计算方法,并引入“拉丁超立方抽样”技术提高抽样效率,降低计算复杂度。仿真结果表明:该方法能反映风电场出力的实际情况,合理评估风电并网对电力系统概率潮流的影响,有助于风电场的选址及电网规划。     

掘进面出风口风流与风幕调控下的粉尘分布响应曲面优化研究*

为了解决煤矿掘进面风筒出风口参数不能动态变化,而传统风幕全断面控尘效果不理想引起的粉尘浓度高等问题,通过分析风幕和出风口参数对粉尘分布规律的影响,以此得到合理的出风口风流与风幕综合调控方案,降低粉尘浓度。以陕西神木柠条塔煤矿N1212巷道为研究对象,利用Fluent软件建立出风口风流与风幕综合调控的粉尘场有限元模型,设计出风口风流及风幕综合调控响应曲面实验,得到最佳综合调控方案为:风幕射流出口宽度为0.16 m,风幕射流出口速度为6 m/s,出风口口径为0.9 m,出风口右偏角度为3°。搭建相似模拟实验平台来验证最佳综合调控方案,研究结果表明:调控后回风侧行人呼吸处和司机位置处粉尘平均浓度分别降低89%和81%,有效改善掘进面作业环境。     

“丝绸之路经济带”中国段土地利用系统安全性评价及阻力分析

在构建土地利用系统安全性评价指标体系的基础上,结合基于TOPSIS算法的DPSIR模型对2006—2015年"丝绸之路经济带"范围内中国九个地区进行土地利用系统安全性分析。同时借助障碍度诊断模型分析影响区域系统安全性提升的阻碍因子,并运用最小方差法(LSE)对区域土地利用系统进行系统阻力类型划分。结果表明:(1)研究区域土地利用系统安全指数全部位于0.20—0.60,即处于不安全状态和临界状态,距离安全状态仍有一定差距。(2)不同阻碍因子对不同地区影响作用有所不同,障碍因子由经济发展、社会投资、技术等基础方面转向土地资源和环境生态等方面,未来应针对不同地区的不同障碍因子制定具有差别化的缓解土地资源环境压力的政策。(3)研究期初和期末的区域土地利用系统阻力主要分为四系统阻力模式、五系统阻力模式,大部分研究地区由期初的D-S-I-R阻力型转变为期末的D-P-S-I阻力型,压力子系统阻力作用越来越突出。     

通渭黄土滑坡变形特征及致灾机理分析∗

2019 年 9 月 14 日,甘肃省定西市通渭县发生大型黄土滑坡。通过对该黄土滑坡的现场调查和无人机航测,查明了孕育滑坡的地形地貌、水文地质等条件,对滑坡体的形态特征、结构特征和运动模式进行深入研究,揭示了常家河滑坡的致灾机理。运用高密度电法对滑坡体进行探测,探明滑坡区域的地层结构、滑体厚度、地下水分布及空间展布情况。结合有限元法和严格的极限平衡法计算坡体的稳定性,得到降雨条件下滑坡坡体的最大剪应变区域分布及斜坡稳定性随着降雨持时的变化规律。研究结果表明：(1)通渭滑坡整体形态呈圈椅状,分为 3 个典型破坏区域,形成大量垂直陡坎,黄土滑动厚度约为 8~50 m;(2)通渭滑坡属“牵引?推移”式顺层滑坡,运动方式为“坡脚失稳牵引?中部受阻滑移?后部失稳推移”;(3)地下水多为裂隙岩溶水,地层结构不明显,早期地震等地质构造活动对地层形状影响较大;(4)黄土斜坡稳定性受降雨持时影响持续降低,斜坡最大剪应变区域多分布于斜坡中上部, 且从泥岩接触面向坡面发展;(5)降雨是触发通渭滑坡的最直接因素,冲沟发育、河流侵蚀与农业生产活动是重要的孕灾条件。     

跨海大桥主墩桩基钢护筒腐蚀损伤识别

跨海大桥主墩桩基施工过程中采用的钢护筒被保留作为桩基的外层,容易受到海洋环境的腐蚀破坏。提出一种基于插值曲率模态指纹库比对的桩基损伤识别方法,为解决测试数据不完备的问题,采用三次样条函数几何插值得到扩展后的桩基振型,然后在扩展振型的基础上采用中心差分计算得到曲率模态指标。以金塘大桥为工程背景,建立索塔-基础多尺度有限元模型,考虑海水腐蚀造成桩基钢护筒局部损失情况,以损失减薄区域的位置、轴向长度、深度为损伤参数,设置多种损伤工况样本,计算并建立基于插值曲率模态的桩基损伤识别指纹库,最后通过指纹库以外损伤工况与库内样本比对的方式,验证损伤识别效果。研究表明,为保证三次样条函数几何插值得到扩展振型对真实振型的拟合精度,至少需要沿桩基均布6个位移插值点。通过指纹库比对,能够准确识别桩基钢护筒减薄区域的位置与轴向长度。     

多轴载荷下结构细节疲劳强度额定值确定方法

目的提出一种在多轴载荷下确定结构细节疲劳强度额定值的方法。方法基于单轴双点法细节疲劳强度额定值(DFR)确定方法,在多轴载荷下,首先利用高周多轴疲劳损伤模型求出其等效应力幅(等效拉伸应力幅或等效剪应力幅),结合Goodman方程,把等效应力幅转换为应力比R=0.06时的最大正应力,最终确定多轴条件下的细节疲劳强度额定值。通过7075-T651铝合金薄壁管进行单轴疲劳试验,确定单轴细节疲劳强度额定值,并进行多轴疲劳试验,包括比例加载和非比例加载。结果采用该方法预测多轴载荷下的DFR值,对比单轴试验的DFR值,相对误差的绝对值在10%左右。结论该方法确定多轴条件下的结构细节疲劳强度额定值具有较好的效果。     

湘江干流水环境质量演变特征及其关键因素定量识别

为科学有效地保护湘江流域水环境,定量识别湘江干流主要水质指标的驱动因素,该研究基于1990~2016年水质监测数据及沿岸永州 长沙五市社会经济发展指标,采用Mann-Kendall检验法分析湘江干流水环境演变趋势,通过逐步回归分析确定各地区各水质指标主要驱动因素。结果表明：湘江干流COD_Mn、Cd、As整体呈下降趋势,上游BOD₅呈下降趋势,上中游NH₃-N呈上升趋势,中游衡阳、株洲市重金属Cr⁶⁺呈上升趋势,衡阳市TP呈上升趋势,中下游BOD₅呈上升趋势;定量追溯各水质指标影响因素得出工业污染是湘江干流重金属As、Cr⁶⁺、Cd主要驱动因素,永衡株潭地区NH₃-N,衡阳市BOD₅、COD_Mn、TP及衡株潭地区BOD₅均以农业污染影响为主;发现产业结构调整对干流水环境有显著影响,建议在流域产业结构调整过程中加强转型升级。     

基于小流域单元的怒江州泥石流易发性评价

开展泥石流灾害易发性评价,了解区域泥石流易发程度的整体特征和空间异质性,为区域宏观层面国土空间布局及地质灾害防治规划等提供依据。基于小流域评价单元,选择距断裂带距离、岩性、melton比率、流域延伸率、流域高差率、河流弯曲系数、流域水系密度、平均植被覆盖度、年均降水量、距道路距离、距居民点距离等11个评价指标,采用确定性系数模型CF和多因子叠加权重确定法开展怒江州泥石流易发性评价研究。将易发性评价结果划分为5个等级,并以研究区历史泥石流灾害对易发性评价结果验证。结果表明:极高易发区面积仅占研究区总面积的8.31%,但发生泥石流灾害的数量占泥石流总数的29.75%;高易发区的面积占总面积的12.29%,发生泥石流的数量占22.59%。最后通过独立样本验证,易发性评价模型性能(AUC=0.742)良好。怒江州泥石流灾害易发性评价结果与历史泥石流灾害点空间分布较为吻合,表明选取的易发性评价指标和评价方法可行,评价结果可为怒江州防灾减灾工作提供参考。     

乌鲁木齐大气PM2.5对质粒DNA的损伤研究

2012年1月~2012年12月采集乌鲁木齐大气PM2.5样品,使用质粒DNA评价法研究了不同季节PM2.5的氧化能力,并进行氧化性毒性与相应气象因素和质量浓度之间的相关性研究.结果表明,乌鲁木齐大气PM2.5的质量浓度具有冬季最高,春季和秋季次之,夏季最低的季节性变化特征;PM2.5全样和水溶部分氧化能力的季节差异较大,对质粒DNA的氧化性损伤具有冬季最大,春季和夏季之次,秋季最低.冬、春、夏、秋季大气PM2.5全样的TD30(PM2.5对质粒DNA造成破坏达到30%所需要的颗粒物的剂量)平均值分别为440,491,503,515μg/mL,水溶部分分别为474,721,666,600μg/mL.绝大部分PM2.5样品全样的TD30值均小于水溶部分样,表明全样的毒性大于相应的水溶部分样.全样TD30值与平均温度显著(P<0.05)正相关,表明寒冷的天气/季节可能造成PM2.5的高毒性.水溶样TD30值与风速显著(P<0.01)正相关,与相对湿度显著负相关.这表明,高的风速和低的相对湿度可能跟较低和较高的PM2.5的毒性有关.PM2.5氧化性损伤能力的大小与其质量浓度之间的相关性不明显,表明仅以颗粒物的质量浓度来评价大气颗粒物氧化性损伤能力大小的方法并不能真实地反映其对人体健康的危害程度,起决定作用的还是颗粒物的化学组成及其表面吸附的有害成分.