大气太阴潮能量平衡的观测研究

近年来,利用分析卫星摄动和卫星测高数据来评估海洋潮汐耗散作用.这一工作使我们第一次从可靠的观测基础上得到M_2潮的值为2.5 TW.对空气潮还暂时不能实现类似的改进,在这里我们用对太阴气压潮(这一叫法是1969年Haurwitz和Cowley提出的)的最佳球谐分析来对M_2空气潮耗散作能量平衡评估.计算是利用从卫星资料得到的海潮高度图上的海潮能流进行的,并包括了海潮的吸引和加载作用.用这种观测结果估计妈空气潮和耗散约为1 0 Gw,平均来讲全部被海潮保持.     

地震作用下煤矿开采损伤建筑的能量耗散演化致灾分析

基于耗散结构理论,从能量理论角度对煤矿开采区建筑物的动力破坏过程进行了系统的定量分析。提出了建筑物能量耗散的理论判据,研究了地震作用下煤矿开采区建筑的损伤演化灾变过程。根据结构动力学理论,建立了煤矿开采区建筑物在地震作用下的能量演化平衡方程,定量分析了地震作用下煤矿开采区建筑物系统中耗散能量的变化过程。结果表明:在开采沉陷和地震联合作用下,建筑物与外界产生更多的有害的能量交换,进而产生更多的塑性损伤变形,结构阻尼耗能降低;根据建筑物能量耗散演化趋势应建立合适的抗开采沉陷变形隔震保护新体系,为我国矿区建筑物保护提供借鉴意义。     

基于能量耗散的重力坝地震响应时频特征分析

为了从能量角度研究重力坝地震响应的时频特征,在重力坝非线性动力分析基础上,探讨了重力坝地震过程中振动能量的时域耗散机制;采用小波频域多层次分解技术研究了其动响应的分频段能量特征,得到了坝体典型位置动响应分频段振动能量随高程的变化规律.通过分析发现:结构地震能量耗散为时域上不可逆的增加,坝体损伤集中出现在地震过程的某个时间段,地震动峰值后坝体损伤状态基本稳定;小波分解可以较全面地描述结构动响应能量的分频段特征.对于本文算例,在坝踵和上游折坡附近,重力坝地震响应的振动能量以4～8 Hz频段为主,这与输入的地震信号分频段特征一致;而坝顶附近则以1 ～4 Hz的振动能量为主,高频能量分量的比重随高程增大而逐渐减小.     

不同阻尼体系地震能量输入及阻尼能量耗散计算分析

本文给出了复阻尼体系地震能量输入及阻尼能量耗散计算公式。利用天津、E1Centro、迁安记录及Mexico地震Cale记录计算了复阻尼及粘性阻尼体系的地震能量输入及阻尼能量耗散,并绘制了相应的时程曲线。计算所用阻尼比取0．1及0．05,周期分别取0．3s,0．5s,1s,1．5s及5s。通过计算我们观察到,除迁安记录外,在其它几个地震作用下,对固有周期小于1s的短周期结构,复阻尼体系能量输入及阻尼能量耗散时程曲线值高于相应的粘性阻尼体系(对迁安记录固有周期需小于0．5s)。对中周期结构,两组曲线相近,对于长周期结构,复阻尼体系的能量时程曲线值低于相应的粘性阻尼体系值。对于每个地震记录,有一个临界值,体系的固有周期小于此值时,不同阻尼模型的能量输入、阻尼能量耗散时程曲线值无大差异,当周期大于此值时,不同阻尼模型的能量输入及阻尼能量耗散时程曲线差异较大。复阻尼体系对周期的敏感程度远大于粘性阻尼体系。当周期不变,阻尼比增大时,在峰值点之后,复阻尼体系能量时程曲线基本无大的变化,粘性阻尼体系能量时程曲线有抬高趋势。     

基于能量耗散历程特征的往复推覆分析方法研究

为了能够在往复推覆分析中考虑结构能量耗散历程特征的影响,首先根据结构单向耗能能力曲线和耗能需求曲线的交点确定结构在相应地震作用下的延性需求与最大瞬时变形能需求,进而由延性需求得结构的累积滞回耗能需求;其次在已知最大瞬时变形能、累积滞回耗能和能量增长持时的基础上,根据简化模型获得结构变形能耗散历程曲线,该曲线从能量的角度综合体现了地震对结构的峰值效应、累积效应和历程效应,从而实现完全以能量为推覆控制目标的静力非线性分析。研究表明:该往复推覆分析方法能够较为准确的估计钢筋混凝土框架结构在地震作用下的最大层间位移、累积滞回耗能以及滞回耗能在构件中的分布状况。     

耗散作用对大气中声波传播影响的数值研究

通过结合保色散关系空间差分格式和Runge-Kutta时间格式的数值方法,研究了耗散作用对声波传播的影响.结果表明,耗散的不均匀性会同时影响声波的传播轨迹和传输损耗.不均匀的耗散会使得波包上部和下部承受不同程度的衰减,造成波包能量中心向弱耗散方向移动,使波包能量中心的传播轨迹发生偏折.与此同时,声波的传输损耗也受到了改变：与无耗散情况相比,声波的几何扩散衰减受到抑制;与均一耗散情况相比,声波的大气声吸收明显减小.由于声波衰减系数与声波频率的平方成正比,耗散作用使声波传播具有色散性质.不均匀耗散对于声波波包能量中心传播轨迹的偏折作用随频率的增加而增强.     

东沙海域内孤立波浅化过程及含圈闭涡核内孤立波的反射地震初探

基于地震海洋学数据,通过叠合波形结构与混合参数空间分布,可以较好地分析内孤立波浅化过程与能量耗散、混合增强的关系.在东沙海域的一条地震剖面上,我们观测到了上陆坡深水区(500～1000 m)、浅水区(300～400 m)两个内孤立波波包,有着明显不同的波形特征.浅水区的内孤立波包的3个内孤立波波形复杂,在波核内部呈现杂乱反射特征,可能是含圈闭涡核的内孤立波,估算的耗散率、扩散率分别达O(10^-5)W·kg^-1、O(10^-2.5)m²·s^-1.该内孤立波包前方,则存在一个第二模态内孤立波.深水区内孤立波包虽然波形相对简单,但诱导的湍流混合强度也较强,形成了内孤立波发育区、陆坡上方厚度达200 m的高耗散率、扩散率区带.在东沙海域上陆坡的深水区、浅水区,内孤立波持续耗散能量,增强了湍流混合.     

基于能量被动耗能结构抗震设计方法的研究

将结构前两阶振型各自等效为单自由度,采用模态pushover分析确定各等效单自由度的屈服强度系数和延性系数,然后由反应谱计算各阶振型耗散能量需求,利用各振型能量分布曲线,求得各层耗散能量需求,叠加得到各层地震总能量需求,据此确定耗能装置的类型及设计参数.运用该方法对9层钢框架进行了设计,并通过非线性动力分析进行了验证,结果表明该方法精确度符合实际工程需求.     

充液井中多极声源的辐射效率

利用反射声场探测井外地质构造的声波远探测方法已逐渐成为石油测井的一门重要应用技术.在远探测测井中声源常采用单极、偶极和四极等.为了考察各种声学辐射器的辐射性能,本文从辐射声场和井孔声场的能流密度出发,提出了一种利用辐射器向井外辐射的能量与沿井筒传播的能量比的大小来评价其辐射效率的方法,考察了不同声源激发的沿井传播的导波能流、地层辐射波能流及声源辐射效率随频率的变化规律.计算结果表明:不同声源的辐射效率和优势激发频段各不相同.单极声源在低频下的辐射效率很低,因为此时声源激发的能量几乎全部被斯通利波带走,相比之下,偶极声源在低频时的辐射效率远大于单极声源.本文的结果说明了偶极声源作为低频远探测声源要优于单极声源.     

多孔金属材料刚柔吸能结构及其在冲击地压巷道支护中的应用

多孔金属材料是一种新型功能和结构材料,具有良好的吸能、减震和阻尼特性。根据多孔金属材料的吸能特性,研究了多孔金属材料耗散能量准则,分析了多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护的可行性。基于多孔金属材料的耗散能量准则,首次建立了刚柔吸能支护结构模型,将多孔金属材料应用于冲击地压巷道支护结构中,并利用FLAC 3D计算软件,对刚柔吸能支护巷道冲击破坏进行数值模拟。研究结果表明,刚柔吸能支护可高效吸收冲击能量、缓冲作用荷载及大幅度提高巷道围岩的可靠程度,是防治冲击地压发生和降低动力灾害的一种有效方法。     

包含Biot机制和分数阶黏弹性机制的波传播模型

含流体孔隙介质中的波能量耗散通常由多种力学机制造成.传统Biot理论中的能量耗散仅仅考虑了固流两相相对运动引起的摩擦耗散,无法准确预测波在孔隙介质中低频段出现的高频散与强衰减现象.为了建立一个能准确预测地震波频段高频散与强衰减现象的动力学模型,我们在Biot理论的基础上引入黏弹性机制,并利用分数阶导数刻画黏弹性本构关系,最终获得了一种新的孔隙介质波传播模型.与传统的Biot模型相比,新模型考虑了含流体孔隙介质中固体骨架的内耗散,对波能量耗散的刻画更为精准.通过数值算例,我们研究了分数阶导数的阶数参数对快P波和S波频散和衰减的影响,并通过来自不同地区且具有不同物理性质的几组流体饱和岩芯实验数据,对比研究了新模型的有效性.结果表明,文章提出的新模型能更准确地预测快P波和S波在低频段出现的高频散和强衰减现象.     

摩擦阻尼器的研究进展

摩擦阻尼器是一种运用摩擦阻尼原理耗散由振动输入到结构中能量的减震装置.相比传统的减震(振)阻尼器,摩擦阻尼器具有以下几点优势:工程结构安装的便利性、构造加工组装的简易性、较大的初始刚度及性能方面的稳定性等.整理并总结国内外学者在摩擦阻尼器方面取得的大量研究成果,包括摩擦阻尼器的类型、性能影响因素、试验研究以及国内外摩擦...     

钢筋混凝土框架刚塑性抗震设计方法研究

在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构通常要经历相当大的塑性变形,地震输入的动能绝大部分转化为塑性变形能而被耗散,仅有很少部分转化为弹性变形能,基于这种能量转化机制,采用刚塑性模型来预测地震反应.同时建议在结构设计时于适当位置预设塑性铰,使结构在强烈地震作用下的能量耗散集中在塑性铰处,并保证结构整体性,从而达到结构大震不倒的设防水准.以塑性理论为基础,发展了一种适用于钢筋混凝土框架结构刚塑性抗震设计方法.文中最后以5层钢筋混凝土框架为例给出了分析结果,并与弹塑性时程分析进行了对比,两者的一致性是相当满意的.由此表明,刚塑性抗震设计方法概念清晰,计算简单,具有可靠精度,可以满足罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构抗震设计要求.     

远场地震波辐射能计算以及对近断层地面运动的约束

从圆盘断层模型出发,根据地震波能量表象定理推导出了滑移弱化过程中远场S-波辐射能量表达式,并同已有的动力学模型作了比较.结果表明,得到的模型能量值或视应力的取值强烈地依赖于断层上的动态、静态应力降和破裂传播速度,而破裂速度则对应了断层带模型中断层破坏过程所耗散的能量.动摩擦应力上调和应力下调力学机制在能量求解中得到了充...     

地表拖曳对斜压波地面锋生的影响

利用三维非静力中尺度数值模式MM5模拟了干湿大气条件中纬度典型斜压波及其锋面系统的生成与演变过程, 重点讨论地表拖曳对干、湿大气中地面锋结构、锋生过程的影响作用. 研究结果表明, 在干大气中, 地表拖曳力对地面锋锋生具有双向作用, 一方面是锋消作用, 主要体现在地表拖曳力减慢地面锋锋生、地面斜压波系统发展; 另一方面, 地表拖曳力导致强的非地转流形成, 从而延长了冷锋锋生过程维持时间, 有利于冷锋强度增大. 同时地表拖曳力可以造成边界层内锋面近乎垂直于地面, 导致锋前垂直运动增强, 这些结果进一步推广了谈哲敏和伍荣生的理论结果. 在湿大气中, 地表拖曳过程对锋面雨带分布有重要的影响作用, 地表拖曳力可减缓对流上 升, 从而导致地表能量的耗散减缓. 当大气低层湿度较小时, 对流不是很强, 地表拖曳力可减缓地表水汽、能量的迅速耗散, 且在锋后边界层中产生摩擦辐合上升区, 这些上升区可逐渐东移到冷锋前, 补偿了锋前上升带的强度, 有利于冷锋降水的维持. 当大气低层湿度场很强时, 对流发展比较旺盛, 此时地表拖曳对低层水汽与能量的束缚作用相对较弱, 相应地表拖曳对锋面及其降水系统影响较小.     

利用结构增层聚集和耗散能量

本文采用能量集中与耗散的方法 ,提出了增层结构的优化刚度和质量 ,降低原结构的动力反应 ,达到了利用增层减振的效果。     

利用结构增层聚焦和耗散能量

本文采用能量集中与耗散的方法，提出了增层结构的优化刚度和质量，降低原结构的动力反应、达到了利用增层减振的效果。     

聚合阻尼耗能减震结构理论模型及振动台试验

提出一种高层减震结构体系,将核心筒与外框架采用柔性滑动连接,并集中设置聚合阻尼减震系统,充分利用内部核心筒和外框架的侧向变形差耗散地震能量;建立了聚合阻尼减震结构的简化质点系模型,并得到地震作用下的位移传递公式;完成了模型结构的振动台模型试验,验证了聚合阻尼耗能减震结构的减震效果;最后通过工程算例分析得到了聚合阻尼耗能减震结构内核心筒、外框架的地震响应和减震效果,进一步探讨了地震作用下不同结构体系的塑性损伤状态,理论和试验研究结果表明聚合阻尼耗能减震结构可有效控制结构构件的塑性损伤。     

极端环境中的生命过程:生命与环境协同演化探讨

极端环境指的是不适宜于人类生存的自然环境,而恰恰是多数微生物栖息的甚至是必需的环境.位于进化树根部的超嗜热微生物暗示早期生命就起源于类似深海热液系统的高温,厌氧极端环境.生命的化学本质是通过能量输入而维持一个远离热动力学平衡的耗散结构的过程.生命只能以量子形态从环境的理化梯度中获取能量.能量代谢方式决定了生命的演化框架,生态系统的结构与细胞的生理状态.伴随着地球环境所经历的降温与逐步氧化的过程,微生物建立了相对统一的极端环境适应机制.我们现在能够通过对极端微生物的研究尝试重建早期生命的起源与演化过程,也可以找出基因组中的历史环境记录."追寻能量"成为探寻包括地球在内生命边疆与未知生命在宇宙中的存在与适应性的重要途径.     

屈曲约束支撑满足高层结构高性能要求的研究分析

以某实际高层框筒结构工程为例,根据规范设定较高的抗震性能目标,研究分析屈曲约束支撑体系对提高结构的整体抗震性能的效果。分别进行多遇地震作用下的弹性反应谱分析和罕遇地震作用下的推覆分析,结果表明:加设屈曲约束支撑后结构的抗震性能得到明显加强。在多遇地震作用下,屈曲约束支撑体系减小层间位移角;在罕遇地震作用下,屈曲约束支撑体系有效耗散地震能量,减小主体结构变形和损伤,形成合理的整体型结构屈服机制。