月球极区冻结模拟月壤物理力学特性研究

近年来越来越多的探测结果表明,月球极区永久阴影区月壤中存在水冰。水是人类赖以生存的化学物质,也是理解月球独特的形成与演化过程的关键环节。因此,各航天大国均将月球极区作为探月工程的重要目标。冻结月壤的导热系数和单轴抗压强度是月球极区原位探测取样的基础和关键参数。本研究采用低温试验研究了冻结模拟月壤的导热系数和单轴抗压强度。结果表明：冻结模拟月壤导热系数随含水率增大而线性增大,冻结模拟月壤的导热系数为0.2~1.3 W?m^-1?K^-1。冻结模拟月壤单轴压缩过程中发生脆性破坏,5%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为5 MPa,10%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为13 MPa。在初始加载阶段,干密度相同、含水率不同的冻结模拟月壤试样因微裂纹压密导致的应变量基本相同;在线弹性阶段,冻结模拟月壤有效弹性模量随含水率增大而增大,其主要原因是含水率增大使得月壤颗粒间的冻结强度增大;在破坏阶段,含水率较高的冻结模拟月壤表现出脆性破坏特征,含水率较低的冻结模拟月壤表现出更显著的塑性特征。研究结果将为月球永久阴影区水冰探测方案制定、探测器研制等提供基础的科学数据支撑。     

Lunar Subsurface Mineralogy and Density Profile Modelling based on Moon Mineralogy Mapper Observation

The methods of deriving Fe O and Ti O_2 contents from the Clementine spacecraft data were discussed,and an approach was developed to derive the content from the measurements using the Moon Mineralogy Mapper (M~3) instrument on Chandrayaan-1.The density of lunar bedrock was then modeled on the basis of the derived Fe O and Ti O_2 abundances.The Fe O and Ti O_2 abundances derived from the M~3 data were compared with the previous results of the Clementine data and were in good agreement.The Fe O abundance data also agreed well with the Lunar Prospector data,which were used as an independent source.The previous Clementine and newly M~3 derived abundances were compared with the laboratory measured Fe O and Ti O_2 contents in the Apollo and Luna returned samples.The Clementine derived Fe O content was systematically 1%–2%lower than the laboratory measurements in all the returned samples.The M~3 derived content agreed well with the returned Apollo samples and was within±2.8%of the laboratory measurements.The Clementine derived Ti O_2abundance was systematically 0.1%–4%higher than the laboratory measurements of the returned samples.The M~3 derived Ti O_2 agreed well (±0.6%) with the laboratory measurements of the returned samples,except for samples with high Ti O_2content.However,these results should be carefully interpreted because the error range requires verification.No error analysis was provided with the previous Clementine derived contents.     

主应力轴旋转条件下冻结黏土的动强度特性北大核心CSCD

研究冻土动强度对寒区工程和人工冻结工程施工及安全性评价具有重要意义。为了揭示主应力轴旋转对冻结黏土动强度特性的影响,利用空心扭剪仪开展不同围压下冻结黏土动三轴和空心扭剪试验,探讨了主应力轴旋转对冻结黏土动强度、动黏聚力和动内摩擦角变化规律的影响。结果表明:主应力轴旋转导致冻结黏土试样的动强度降低,围压越低主应力轴旋转对动强度影响效果就越明显;随着震动次数的增多,主应力轴旋转条件下冻结黏土动黏聚力衰减速度相对于主应力方向固定时加快;不同于主应力轴方向固定条件下动内摩擦角随震动次数增多而衰减的特点,在主应力轴旋转条件下动内摩擦角随震动次数增多而增大。另外,研究显示主应力轴旋转条件下动强度、动黏聚力和动内摩擦角均与震动次数的对数呈良好的线性关系,用线性方程对其进行了拟合,并给出拟合系数和确定系数。     

龙门山南段二叠系—下三叠统的古地磁研究

为了约束龙门山南段的构造运动特征,文章对龙门山南段大川镇附近的下三叠统飞仙关组淡紫灰色泥岩、粉砂岩和宝兴地区的二叠系灰岩开展了古地磁研究。古地磁样品取自10个采样点,其中3个采点为二叠系灰岩;7个采点为飞仙关组淡紫灰色泥岩、粉砂岩。对样品开展了逐步热退磁、岩石磁学（等温剩磁获得曲线和三轴等温剩磁热退磁）及扫描电镜实验。80个样品进行的逐步热退磁实验结果显示,二叠系灰岩样品未分离出稳定的特征剩磁;飞仙关组样品分离出了稳定的特征剩磁,并通过了广义褶皱检验,其特征剩磁的平均方向为：Ds=36.9°,Is=16.5°,α95=5.9°,K=33.8,N=18,对应的古地磁极投在了华南视极移曲线的早三叠世段附近。岩石磁学实验结果表明飞仙关组样品的载磁矿物为磁铁矿,扫描电镜观察展示其为碎屑状的铁氧化物,且无明显成岩后自生特征。结合退磁曲线特征,扫描电镜微观特征,特征剩磁的古地磁极位置和岩石磁学结果,飞仙关组样品的特征剩磁很可能为原生剩磁。该结果表明龙门山褶皱冲断带与四川盆地的没有明显地相对构造旋转运动,自晚三叠世以来,其与龙门山北段以及四川盆地在动力学上是统一的构造单元。     

光纤振动传感之一:旋转测量技术及其地震学应用

地震波场可分解为三分量平动和三分量旋转运动.旋转分量包含重要的波场梯度信息,是地震波场重建的关键要素,但过去由于缺乏稳定的高灵敏度旋转测量仪器,它在不同的地震学应用中常被忽略.光纤旋转地震仪是率先打破测量仪器缺乏困境、最先实现商业化的旋转地震仪,也是目前最有发展前景的地震波旋转直接测量设备.光纤旋转地震仪基于Sagnac效应,并依托成熟的光纤陀螺技术实现振动的旋转分量测量.它具有纯光电传感不受平动影响的测量优势;并且能够在高灵敏度和宽频带旋转测量的基础下实现设备的小型化,有利于旋转测量的应用推广.因此,光纤旋转地震仪和传统的地震仪将形成互补,实现旋转和平动六分量(6C)的观测,更好地提取地震波场特征,提高振动监测能力,有效改善震源过程反演、地下结构成像和地震破坏机理研究等应用.本文主要介绍光纤旋转测量的基本原理、旋转地震学的应用及其潜在应用前景.     

超声波取样钻机电耦合特性研究

压电驱动的超声波取样钻具有质量轻、能耗低、无回转部件的特点,可以满足地外岩石采样的需求。电能通过压电陶瓷转换为致动器高频振动的机械能,使其在特定频率做超声的共振。这种超声取样钻的机电耦合特征,使超声致动器的设计变得复杂。基于ANSYS环境,研究超声致动器在机电耦合场边界条件下的动力学特性,其耦合场的模态频率、激励响应与单一机械结构场条件得到的结果具有较好的一致性。结果表明,超声致动器把电能转换机械能过程的机电耦合场相互作用是很弱的。因此,采用解耦方法,超声致动器的设计过程将大大简化。     

微波暗室三轴仿真转台旋转中心测量

针对表述微波暗室三轴仿真转台位置与姿态特征的三轴旋转中心以及偏航轴、俯仰轴、横滚轴等元素均为虚交点、虚轴线的特点,该文提出了基于全站仪MetroIn的高精度微波暗室转台中心测量方法。针对微波暗室特殊的测量环境,结合转台自身特殊的结构特征与运动特性,制定了相应的设备布站与测量实施方案,实现了对微波暗室三轴仿真转台虚拟旋转中心的测量。     

利用线性变换和后方交会的月球车相机标定

针对现有月球车立体相机的标定算法存在的不足,该文提出了一种基于三维直接线性变换(DLT)和多像后方交会对月球车立体相机标定的方法:利用三维DLT算法解算出标定参数的初始值,然后将初值代入多像后方交会算法进行迭代,从而解出相机参数的精确值。最后利用不同类型和焦距值的镜头模拟月球车上安装的三种立体相机开展标定试验,结果表明该方法具有很高的精度和稳定性,能够用于对月球车的立体相机标定。     

旋转形体点云轴线提取制约因素分析

旋转形体的轴线提取属于高精度的工业测量范围,三维激光扫描测量方式应用于此方面具有一定的优势,在数据的准备阶段尚存在若干问题。本文从测量仪器的选取、数据采集、多站拼接处理及数据分析等阶段出发,以火箭发动机喷管为例,分析制约火箭发动机喷管点云旋转轴提取精度的若干因素及其相应的解决办法,并利用实测数据对相关问题做了验证。     

基于共面条件的点云配准旋转角参数求解方法

针对目前LiDAR获取的点云数据配准中ICP算法迭代计算效率较低和使用标靶配准时精扫标靶费时费力等问题,提出利用扫描地物所包含的平面特征及点云数据的离散特性,通过拟合平面得到平面的单位法向量进行旋转角的求解.由于点云数据中含有误差,使用拟合平面的法向量不仅避免了对标靶的精细扫描,而且也消弱了点云误差对转换参数的影响.最后通过实例验证了本文方法的可行性与严密性.