预测区域尺度深层土壤有机碳的方法

深层土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)在陆地生态系统碳循环中发挥着重要作用,对其准确估算是科学认识土壤碳汇潜力的基础.然而,如何准确估算区域尺度深层土壤SOC一直是亟需解决的难题.文章建立了基于深度分布函数的预测区域深层土壤SOC的经验方法,利用全球4个不同区域的土壤剖面SOC数据库对该方法的适用性进行评估,并验证了该方法在中国黄土高原地区的应用.结果表明,在本研究所选择的深度分布函数中,负指数函数对土壤剖面SOC的模拟效果最佳,其参数C_e和k分别与0～20cm土层SOC含量和0～40cm土层SOC变化率呈现显著的线性关系.基于这些关系,建立了预测区域尺度负指数函数C_e和k的经验方程.结合负指数函数与经验方程,形成了预测区域尺度深层土壤SOC的经验模型.该模型能准确预测黄土高原样点和区域尺度500cm土层土壤SOC.因此,本研究提出的方法可简单、快速、准确地预测区域尺度深层土壤SOC.     

Adaptive base-isolation of civil structures using variable amplification

Semi-active dampers are used in base-isolation to reduce the seismic response of civil engineering structures. In the present study, a new semi-active damping system using variable amplification will be investigated for adaptive baseisolation. It uses a novel variable amplification device （VAD） connected in series with a passive damper. The VAD is capable of producing multiple amplification factors, each corresponding to a different amplification state. Forces from the damper are amplified to the structure according to the current amplification state, which is selected via a semi-active control algorithm specifically tailored to the system＇s tmique damping characteristics. To demonstrate the effectiveness of the VAD-damper system for adaptive base-isolation, numerical simulations are conducted for three and seven-story base-isolated buildings subject to both far and near-field ground motions. The results indicate that the system can achieve significant reductions in response compared to the base-isolated buildings with no damper. The proposed system is also found to perform well compared to a typical semi-active damper.     

ZJ15D型石油钻机井架的瞬态响应研究

传统上通过静力,或者利用最大设计钩载乘以动载系数代替动载荷的研究方法对石油井架进行结构分析已经不符合现场石油井架在复杂时间载荷作用下的真实动态响应情况,尤其在起下钻和钻进时,井架要承受瞬态冲击、钻机振动等随时间变化的载荷作用。本文运用时间历程方法,通过模拟井架钻井时的典型工况,结合大型有限元ANSYS软件,对大庆油田普遍采用的ZJ15D型石油钻机井架进行了动态响应计算,得出了：在瞬时冲击下,井架动力响应的产生存立柱轴向、井架侧向和前开口方向具有同时性,但最大值出现的时刻不同;严重冲击载荷作用下,井架顶部开口响应最为强烈,危险时位移可达4cm等结论。结论对井架结构设计、油田安全钻井和延长井架使用寿命具有现实意义。     

上海及周边地区地闪活动特征及海陆差异

利用LS8000闪电定位系统2009—2011年的地闪观测资料对上海及周边地区(120~122.5°E,30~32°N)的地闪活动特征进行了研究。结果表明:分析区域内正地闪的比例约占8.5%,大电流地闪(电流绝对值大于50kA)的比例约为5.6%。地闪活动主要集中在6—9月,峰值出现在8月;日变化上,12:00—19:00闪电活动最为活跃,峰值出现在14:00,凌晨闪电活动最弱。从日变化上来说,正地闪和大电流地闪比例在地闪活动较强时段低于地闪活动较弱时段;在月分布上,在地闪活动最强的夏季,正地闪比例普遍在10%以下,在地闪活动较弱的春、秋、冬季,正地闪比例普遍在10%以上。以北纬31°为界,分析区域北部地闪密度基本在6~12次·km-2·a-1以上,南部基本在2.4~4.8次·km-2·a-1。同时陆地上的地闪密度要显著高于湖泊和海洋上的地闪密度,而海洋上的正地闪比例和大电流地闪比例要显著高于陆地。闪电空间分布的时间变化说明,下午地闪活动主要出现在陆地,而凌晨地闪主要出现在水体附近,其它时段则表现出过渡特征,这与下垫面的加热作用紧密相关。     

一次中尺度对流系统的闪电演变特征

利用地面雷电探测网资料、多普勒雷达和卫星资料对一次典型的MCS过程的地闪变化特征进行了分析,结果表明,在系统发展的最初阶段全为负地闪;在MCS的成熟阶段地闪频数一直较高,在10次/min以上,负地闪占绝对优势;在消散阶段,地闪频数急剧下降,同时正地闪所占比例越来越大,甚至超过负地闪。地闪基本出现在<-50℃的云区和前部大的温度梯度区内,集中发生于<-60℃的云区。负地闪主要发生在强对流区(>40 dBz),其持续时间和强对流的维持时间几乎相当,说明负地闪可以很好地指示或有助于识别强对流区;密集的正地闪也与强回波区相对应,而稀疏的正地闪则多发生在系统后部的稳定性降水或云砧部位。同时,在MCS成熟阶段出现高正地闪频数的瞬间突增有可能对应着地面强天气的发生,在强对流天气的临近预报中应予以关注。     

磁流变耗能器性能的试验研究

磁流变耗能器是新型的智能型耗能器,是实现半主动控制的理论元件。本文在文献「３」的基础上设计制作了磁流变耗能器是新型的试验研究了耗能器的磁场强度,阻尼性能和响应时间,为此类耗能器用于结构被动减振和主动控制提供了基础。     

一种时域复阻尼本构方程

为了将复阻尼理论应用于时步积分计算,本文根据文献［１］提供的建立时域复阻尼本构的思路,首先讨论了通过组合标准线性体构成与复阻尼理论在具有工程意义的频段内等效的时域本构方程的方法,即通过适当选取本构参数使滞回阻尼比和弹性模量与复阻尼理论相应值基本保持一致。然后,用一维波动数值模拟实例,对比了本文建议的本构方程、频域复阻尼理论及粘性阻尼本构对计算结果的影响,论证了本文建议的本构方程应用于地震工程的可行     

硼同位素的负热电离质谱测定及其进展

负热电离质谱法测定硼同位素组成，由于具有比正热法高的灵敏度和简单的样品制备过程，越来越受到人们的重视，特别是在低硼含量样品的硼同位素测定中发挥了重要作用。但需要注意的是该方法精度较低且易受CNO^-的同质异位素的干扰。作者对采用负热电离法测定硼同位素组成的原理、发射剂的选用、同质异位素的干扰以及在硼同位素地球化学研究中的应用等问题进行了总结。     

多稳态夹芯金属压杆的滞后阻尼增强机制与被动减振性能

破碎波浪砰击于导管架等海洋工程结构,产生瞬态强载荷及长时振动。高刚度金属结构可抵抗瞬时强载,但金属固有阻尼极低而难以有效抑制振动,从而加剧结构损伤乃至失效。为使单一结构同时具有高刚度和高阻尼,设计一种多稳态夹芯金属压杆,有限元模拟表明该类压杆稳态随循环载荷依序转换,对应刚度变化使力—位移间产生滞后关系,使高刚度金属压杆具有高效耗散能力;采用夹芯结构弹性理论和发展变边界结构稳定理论,给出了该类压杆的稳态转换阈值和刚度变化过程,与有限元模拟一致;以有限元模拟方法获得了承载和阻尼特性的几何参数相关性;以该类压杆替换导管架斜撑,用有限元方法模拟瞬态强载下结构振动,计算结果表明多稳态夹芯金属压杆保证导管架高刚度同时显著增强了阻尼。     

浮式两级缓冲防撞系统及浮体结构构型研究

以浮式两级缓冲防撞系统为研究对象,介绍其工作原理,利用动力学分析软件LS-DYNA构建了碰撞模型并进行了仿真计算,依据仿真结果完成了以阻尼索组与浮体结构构型为主要内容的防撞系统设计。研究确定了阻尼索组的布置位置、材料及数量,为浮体内部结构构型设计了7种比选方案,分别对5 000 t船舶撞击浮体前梁和侧梁的动态过程进行了仿真分析,对比了不同方案及不同板梁厚度下的接触力。研究结果表明:浮体内部构造若选用板梁厚度12 mm的方案6设计,则碰撞发生时浮体前梁和侧梁分别可以稳定地提供10.4 MN和7.9 MN的均值力,以及11.5 MN和8.9 MN的峰值力,设计浮体能够满足整体刚度要求,防撞系统符合双保护原则。防撞系统及浮体结构构型设计为下一步全面开展船舶撞击防撞系统后的动力学响应分析奠定了基础。