Large-time response of ice cover to a load moving along a frozen channel

Unsteady response of an ice cover in a channel with vertical walls is studied for large times. The ice deflection is caused by a load moving along the frozen channel at a constant speed. The ice cover is modelled as a thin elastic plate clamped to the walls of the channel. The time-dependent problem is solved by using the Fourier transform along the channel and the method of separating variables. In the system moving along the channel together with the load, the large-time deflection of the ice cover consists of steady deflection and standing waves in front and behind the load. The number of waves, their frequencies and wavenumbers depend on the speed of the load and the values of the critical speeds for the channel. The number of the waves and their amplitudes are calculated for a given load and its speed. The maximum stress in the ice as a function of the load speed is estimated.     

Interaction mechanisms among waves,currents and a submerged plate

Wave-induced loads on a submerged plate, representative of submerged breakwater, coastal-bridge deck and a certain type of wave energy converter, in a uniform current are investigated in this study using fully nonlinear numerical wave tanks (NWTs) based on potential flow theory. The coupling effect of wave and current is explored, and the underlying interaction mechanisms of the hydrodynamic forces are described. The presence of a background current modifies the frequency dispersion. It produces changes of the water-surface elevation, and also has an effect on wave-induced loads. Depending on the nonlinearity, higher harmonic wave components are generated above the submerged plate. These contribute to the wave forces. It is found that the horizontal and the vertical force, hence the moment, are affected in the opposite way by the currents. The Doppler shifted effect dominates the vertical force and the moment on the plate. Whereas, the Doppler shifted effect and the generation of higher wave harmonics play opposite roles on the horizontal forces. The contribution of 2^nd order harmonics is found to be up to 30% of the linear component. The current-induced drag force, represented by the advection term ρU∂φ/∂x in the pressure equation, is found to lead to a decrease in the moment for the most range of wavelengths considered, and an increase in the moment for a small range of longer waves.     

钙质土中重力串锚水平承载力特性有限元研究

目前没有规范给出串锚的水平承载力计算公式,为了利用有限元法研究串锚水平承载力特性,采用相关理论计算以及室内试验的方法来验证有限元法模拟计算的可靠性。实践证明,有限元法具有较高的计算精度。利用有限元分析软件ABAQUS建立了串锚-土体模型,模拟串锚在水平荷载作用下破坏过程,研究了串锚在水平荷载作用下破坏机理,从而得到了串锚水平承载力特性。在相同的工况条件下,串锚的水平承载力与其锚链长度有关,在一定范围内,增加锚链的长度可以提高串锚的水平承载力;串锚的水平承载力不是相应的单个锚的水平承载力相加,其水平承载力小于相应的单个锚水平承载力之和,在进行串锚水平承载力设计计算时应给与相应的考虑。     

粒子加速器中高精度丝线绝对位置测量技术研究

粒子加速器中采用振动线技术进行共架单元上多块磁铁的高精度预准直,需要将振动线代表的磁中心引出进行共架单元之间的相对准直。为了获取以振动线为代表的丝线高精度空间绝对位置,本文对采用近景摄影测量技术进行点、线位置求解的方法进行了研究。利用单相机多站位的方法进行拍摄,通过标定板提供的高精度控制点坐标,采用自标定光束法平差对相机进行标定,并提出将空间直线离散成空间2点进行直线整体精确求解。对标定板上由2点组成的模拟直线进行测量验证,并与标定板提供的理论值进行对比,结果显示空间直线位置获取精度优于5 μm。这表明了本文理论和方法的正确性,为进一步研究丝线高精度空间绝对位置测量打下了基础。     

变质作用、板块构造及超级大陆旋回

麻粒岩相超高温变质作用（GUHTM）主要发育于新太古代至寒武纪岩石中;推测在深部较年轻的,特别是新生代造山带岩石中也会有GUHTM存在。岩石中最初出现GUHTM记录意味着产生瞬时极高热流处的地球动力学发生了改变。许多GUHTM带可能发育于类似现代大陆弧后的构造背景中。在较热的地球上,超大陆及其裂解形成的循环组合,尤其是经岩石圈减薄的洋盆卷入到其外翻过程中可能产生比现代太平洋边缘更热的大陆弧后。中温榴辉岩 高压麻粒岩相变质作用（EHPGM）也是最先发现于新太古代岩石记录中,并发育于从元古宙至古生代岩石中。EHPGM带是对GUHTM带的补充,并经常认为是记录了从俯冲至碰撞造山作用的过程。在元古宙岩石记录中的蓝片岩明显记录了与现代俯冲作用相关的低热流梯度。以发育柯石英(±硬柱石)或金刚石为特征的硬柱石蓝片岩和榴辉岩（高压变质作用,HPM）及超高压变质岩（UHPM）主要是在显生宙形成。HPMUHPM记录了显生宙俯冲碰撞造山带早期碰撞过程中的低热流梯度及陆壳的深俯冲作用。尽管与直觉不同,在超级大陆聚敛期（Wilson旋回洋盆打开和关闭）的大陆地块增生过程,许多HPMUHPM带看来确实是通过小洋盆关闭而发育起来的,反映双重热体制的双重变质带仅发育于新太古代以来的岩石记录中。双重热体制是现代板块构造的特点,而双重变质作用则是板块构造在岩石记录中的特征性标志。尽管构造样式很可能不同,新太古代以来GUHTM和EHPGM带的发育证明“元古宙板块构造体制”的开始。以冷俯冲和大陆地壳深俯冲至地幔,以及其中的部分又从深达300 km处发生折返为标志,“元古宙板块构造体制”在新元古代进化为“现代板块构造体制”,这个转变可由岩石中的HPMUHPM证明。记录这种极端条件的变质带年龄是不一致的,而变质作用发生时间与各大陆岩石圈聚合到超级克拉通（如Superia/Sclavia）或超级大陆（如Nuna (Columbia), Rodinia, Gondwana, 和Pangea）的时间却是一致的。     

遵化新太古代豆荚状铬铁矿变形特征、变形机制及其大洋地幔扩张运移的指示意义

豆荚状铬铁矿是蛇绿岩套地幔构造岩中特征的矿产,其矿石发育丰富的岩浆活动-高温变形结构构造类型,豆荚状铬铁矿高温下仍具有稳定的物理化学特性,对认识大洋上地幔扩张、横向运移具有重要指示意义。在对遵化新太古代豆荚状铬铁矿显微构造的深入研究基础上,通过对比分析豆荚状铬铁矿结构构造特征(岩浆活动、低温变形),提出高温变形结构及其特征(拉长网孔结构、条带状、糜棱状结构等)。借鉴现代洋中脊及弧后盆地扩张的构造模型,提出华北新太古代豆荚状铬铁矿扩张中心形成后的显微构造演化序列,豆荚状铬铁矿变形机制的研究,可以提供认识早期大洋上地幔动力学过程的新线索。     

大陆克拉通早期构造演化历史探讨:以华北为例

大陆早期构造演化的研究一直是大陆地质学研究的焦点问题.在华北克拉通基底构造1∶200万编图研究基础上, 本文开展基底断裂边界、构造样式及后期叠加关系的研究, 借鉴比较大地构造理论, 对华北克拉通基底重新进行了构造区划.结合标志性构造单元及其时代、同位素年龄数据库的综合研究, 提出华北早期构造格局演化及其重大构造热事件.华北克拉通基底主要由大面积的新太古代TTG杂岩及表壳岩系组成, 新太古代涉及活动陆缘环境的大规模陆壳增生及不同微陆块的碰撞聚合过程, 造成新太古代末期陆壳迅速增生和克拉通化.古元古代初期开始伸展裂解和早期盖层发育阶段, 古元古代晚期发生微陆块碰撞缝合, 形成超级克拉通, 并在克拉通西北边缘发生强烈改造作用.1.84Ga前后, 华北克拉通经历最强烈的一次伸展裂解过程, 从超级克拉通裂解, 开始了独立的构造演化, 在伸展构造背景下, 克拉通基底被强烈隆升冷却, 经历风化剥蚀, 发育沉积盖层.以上构造格局及其构造热事件提供了早期超级大陆再造研究的构造制约条件.      

海洋温差发电系统中板式换热器换热特性研究

对传统可拆式板式换热器进行了改良,以适用于海洋温差能发电系统工况,并对改良后的板式换热器进行了理论数值分析。研建了海洋温差发电系统测试平台,对系统内的换热器换热特性进行测试,在不同工况下对换热器换热特性进行了实验研究,得到了板式换热器瞬态运行特性,同时还得到了换热器换热特性随热流密度的变化曲线及压降随工质流量的变化关系。结合实验数据拟合了换热器换热特性经验关联式和压降随工质流量关联式,预测值和实验值偏差均在20%以内。结果表明:在实验系统运行工况范围内,换热器的换热系数随着热流密度的增加而增大,当热流密度大于3 kW/m2时,换热系数随热流密度变化的曲线斜率变小;换热器压降随着工质流量增大而增加,压降随工质流量变化的曲线斜率变大。     

深海系泊法向承力锚模型实验系统

法向承力锚是一种新型的拖曳嵌入式系泊基础.这种锚的工程应用仅有10 a时间.国内在此项技术上尚属空白.通过实验系统的设计,介绍了针对这种新型拖曳锚展开模型实验研究的实验平台.利用一些新型传感器和巧妙的机件设计,不仅实现了实验量测方法的创新,而且达到了经济实用的目的.实验结果也验证了整个系统设计的可靠性.     

抛锚撞击水下管汇的数值模拟研究

船舶抛锚撞击水下管汇会影响到管汇的正常作业,基于ANSYS/LS-DYNA动力学分析软件,建立锚-水下管汇-海床土体的三维有限元模型,对抛锚碰撞水下管汇的过程进行数值仿真。通过求解水下管汇受碰撞后的等效应力、应变的时间历程及受撞击部位的凹陷损伤深度,发现最大等效应力点出现在管汇与锚接触位置处,管汇的碰撞部位最终发生凹痕变形。同时讨论锚与管汇接触面的形状以及海床土体对水下管汇损伤程度的影响,当冲击能量相同时,锚与水下管汇的碰撞接触面积越小,水下管汇的损伤深度就越大;当锚与管汇接触的接触面积相同时,冲击能量越大,水下管汇的损伤变形越大。海床土体的剪切弹性模量对管汇的凹陷损伤深度以及最大等效应力影响与冲击能量有关,海床土体的内摩擦角对管汇的碰撞影响较小。