近地小行星轨道演化的研究

主要阐述近年来在近地小行星轨道演化研究工作中所获得的一些基本结果，即合理的力学模型和相应的有效算法，并以实际预报算例（近地小行星与地球的交会状态）与有关权威性的结果作了比较，证实这些研究结果确实是可信的。在给出的力学模型中，考虑了所有可能影响近地小行星运动的力学因素，包括各大天体和较大的主带小行星的引力作用、有关天体的扁率影响以及源于太阳引力的后牛顿效应。而在计算方法中，合理地处理了变步长问题和月球位置量这种相对而言的快变化问题，使得数值求解一个高维方程组时，对各天体而言，可采用同一步长进行 积分，避免了求解过程中的复杂性。     

Kuiper带天体的轨道动力学

主要评述太阳系动力学研究的一个新方向——Kuiper带的轨道动力学。早期的研究是为了探讨短周期彗星的起源。在发现第一颗Kuiper带小天体之后，人们开始将注意力转到Kuiper带共振区的相空间结构上，Morbidelli和Malhotra分别采用不同的模型研究了这些共振区的大小。其中主要研究对象是3:2共振区。冥王星也处在这一共振区中。从冥王星的轨道特性来看，冥王星应是一颗较大的Kuiper带天体，它还拥有另外两种共振——Kozai共振和1：1超级共振。正是由于这些共振的存在，冥王星的运动才得以长期保持稳定。观测表明许多Kuiper带天体也处的海王星的平运动共振中。早期的理论认为这些平运动共振起源于灾难性事件，如碰撞。然而这都是一些小概率事件，无法对共振的形成进行合理的解释。Malhotra通过行星迁移成功地解释了冥王星被共振俘获的机制。这一机制的概率非常大，同样可以用来解释Kuiper带天体共振的形成。     

Winkler地基上有限长梁的组合共振响应分析

基于Winkler地基模型及Euler-Bernoulli梁理论,建立了两个横向激励共同作用下Winkler地基上有限长梁的组合共振模型,运用Galerkin方法和多尺度方法求得组合共振幅频响应方程,进而研究地基刚度、弹性模量、黏滞阻尼、外激励幅值等主要参数对其幅频响应曲线的影响。研究结果表明:增大地基刚度、弹性模量、黏滞阻尼或减小外激励幅值均可减小梁的响应幅值。黏滞阻尼的变化对影响的共振区域并无影响。     

采掘坑位置对珊瑚礁海岸波浪传播变形影响试验

为研究珊瑚礁坪上采掘坑位置变化对珊瑚礁海岸波浪传播变形的影响, 本文通过物理模型试验测试了采掘坑在不同位置和无坑情况下一系列不规则波工况的波浪特征。结果表明, 随着采掘坑位置朝岸线附近移动直至无坑时, 岸线附近的短波波高逐渐减小; 采掘坑的存在减弱了岸线附近的低频长波波高, 当采掘坑位于岸线附近时, 长波波高还受到局部水深增加的影响而进一步减弱。采掘坑从礁缘移动至岸线附近直到无坑时, 岸线附近的增水逐渐增大, 这种趋势在礁坪水深较大时更为明显。通过相干函数分析, 证明了礁坪上低频长波是由于短波群破碎点的移动而产生, 采掘坑位置的变化对低频长波的产生无明显影响; 通过传递函数分析, 验证了礁坪上的低频长波存在一阶共振放大效应, 采掘坑的存在减弱了这种放大效应, 当坑位于礁坪中间和岸线附近时, 这种减弱效应更为显著。     

Winkler地基上有限长梁联合共振分析

为进一步完善弹性地基上梁的非线性振动理论以及满足实际工程的需要,本文对三种联合共振情况进行了研究。文中基于已建立的Winkler地基上有限长梁的非线性振动方程,运用Galerkin离散法以及多尺度法推导其稳态运动方程组,分析了主/次联合共振时,结构参数及初始条件对系统幅频响应曲线、调谐-相位曲线的影响,初步探讨了主/超联合共振、次/超联合共振的基本性质。研究结果表明:当且仅当两个激励频率是可公度关系时,联合共振才存在稳态响应;对于一个给定的调谐参数,系统最多存在七个解,而解的最终形式是由初始条件决定;系统参数及初始条件的微小变动,可能会激烈地改变系统的响应;工程中为了较好地抑制结构的振动,必须选择合适的方法提高系统的刚度。     

智利地震前DEMETER卫星对空间高能粒子的观测

在地震的孕育或发生期间,地球内部岩石圈的活动可能会发出电磁辐射,引起空间电磁扰动,并通过波粒相互作用引起高能电子的投掷角散射,导致高能电子的沉降.本文基于法国DEMETER卫星的观测数据,研究了智利周围区域在智利地震期间空间高能电子的通量、能谱的分布及演化,发现在智利地震发生前第11天和12天,在以震中为中心,经度跨度10°,在DEMETER卫星轨道高度上L跨度0.1的区域内,有超出背景4到6倍的高能带电粒子暴的出现,期间在其北半球磁镜像区域也观测到了显著的电子通量涨高.粒子暴对应的能谱与2010年前三个月的平均能谱存在较大差异.同时观测到在出现粒子暴的两条轨道上VLF(Very Low Frequency,甚低频)电场频谱分别在300 Hz以下以及13~20 kHz的频段存在显著增强,此扰动在时间和地理位置上与高能粒子暴是一致的.基于回旋共振耦合作用的准线性扩散理论,本文对所观测事例的电子能量与电磁场扰动频率做了分析计算.观测数据和理论计算有较好的一致性,表明该粒子暴源自ICE(Instrument Champ Electrique,电磁探测器)观测到的空间电磁扰动,这是典型的空间波粒耦合事例.进一步分析排除了可能引起粒子暴和VLF电场扰动的环境因素,本文认为本次粒子暴和电场扰动的观测可能与智利地震的震前地壳活动存在一定关联.     

山西黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

土的动剪切模量与阻尼比作为土动力特性研究的重要参数,一直备受关注。为了研究山西地区黄土的动力特性,对山西某土石坝坝基黄土进行了共振柱与动三轴试验,获得了在较大应变范围内的动剪切模量与阻尼比试验数据。试验结果表明,山西黄土动剪切模量与阻尼比均显著受初始含水率影响,其归一化的动剪切模量能够用修正的Hardin模型进行拟合,并给出了相关参数;阻尼比可以采用本文建议的公式进行拟合,拟合效果良好。最后,采用经验公式确定了不同围压下的最大动剪切模量的参数。     

利用主成分背景抑制的红外目标检测

提出了一种基于主成分背景抑制的红外目标检测算法。首先分析了红外成像的时空相关性,采用主成分分析技术分解时域关联信息抑制背景杂波;接着采用空间关联模糊自适应共振神经网络建立时空背景模型检测目标。实验结果显示,该算法能有效地抑制背景突显目标和检测出复杂场景下的红外目标,其F1指标值高达94.2%。     

断层泥动剪切模量和阻尼比影响因素试验研究

利用GDS共振柱试验系统对不同干密度、不同含水率的断层泥试样进行了动剪切模量和阻尼比试验研究。结果表明,使用Hardin-Drnevich双曲线模型能够较好地描述断层泥的动剪切模量随剪应变的变化趋势;随干密度增加,动剪切模量和阻尼比均增大;而随含水率增加,动剪切模量和阻尼比均减小;归一化动剪切模量试验点主要位于Seed和Idriss提出的砂土G/G_max～γ曲线变动范围内,且与Sun和Seed推荐黏性土曲线变化趋势一致;在半对数坐标系中,阻尼比与动剪应变呈良好的线性关系,并给出了拟合关系式。     

半封闭海湾共振周期计算与研究

三门湾海域水波共振现象较为显著,容易引发海洋灾害。针对三门湾这一典型半封闭海湾,分别从理论推导和数值模拟两方面研究了三门湾的共振周期。研究发现:理论推导结果可以用于对海湾整体共振周期的粗略估计,数值模拟结果更加精确,也能充分反映海湾内不同水域的共振特征。数值模拟结果表明,三门湾内各水域普遍存在3~4个共振周期模态,湾内各水道第一模态和第三模态共振周期数值解与理论值较为接近,石浦水道与外海相联通,共振周期不显著。三门湾内各水域共振周期第一模态对应的振幅最大,然后依次递减,但湾顶的青山港、蛇蟠水道第二模态共振周期及对应的振幅值与第一模态相差较小,基本呈现双峰结构。共振振幅由湾外向三门湾顶部逐渐增加,尤其是湾顶处振幅增益比较显著。通过本研究可以为三门湾的防灾减灾提供科学依据。