亚临界水环境下川西糜棱岩水-热腐蚀效应研究

位于青藏高原东部的川西构造带分布有高温地热资源,但同时也是地震活动多发区。为探究地热流体对断层岩石的腐蚀损伤,本文对川西金河-箐河断裂带上的糜棱岩开展100~350℃亚临界水环境(100~374℃,饱和蒸汽压0.1~22.1MPa)下的水-岩相互作用试验,通过电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和低温氮气吸附实验(LTNA)分析了反应后溶液成分和岩石孔隙结构随温度的变化规律。研究结果表明,川西糜棱岩Si的溶解速率在100~350℃范围内与水-岩作用温度呈正相关,350℃时溶解速率是100℃的10.97倍,而Na、Ca、K、Al和Mg等金属元素的溶解速率远低于Si。在长期水-热腐蚀下,糜棱岩Si元素的大量析出和硅酸盐矿物的分解会破坏岩石的孔隙结构,伴随微孔、中孔的萌生和发育,糜棱岩总孔体积由25℃时的0.00541cm^(3)·g^(-1)升高到350℃的0.00659cm^(3)·g^(-1),且比表面积随热处理温度的升高呈上升趋势,这会加强水与糜棱岩的接触,从而导致岩石的进一步劣化。本项研究结果为探究糜棱岩在亚临界水环境下的水-热腐蚀机制和地热流体影响断层稳定性提供了一定的见解。

我国苹果黑星病发生概况及研究进展

苹果黑星病[Venturia inaequalis(Cooke)Wint]是世界各苹果产区的重要病害之一,具有流行速度快、危害性大、难于防治等特点。近年来苹果黑星病在我国有逐步蔓延的趋势,严重威胁着我国苹果产业的发展。本文对我国苹果黑星病的发生、分布、初侵染来源、病害发展过程、症状特点、主要防治措施及研究历史等进行了概括和总结,并提出了我国苹果黑星病研究中存在的问题和未来的研究方向,以期为我国苹果黑星病的防治、深入开展相关研究等提供参考。

苹果黑星病菌的早期分子检测

苹果黑星病(Venturia inaequalis)是中国苹果产区的重要病害之一,为了建立该病原菌的早期快速检测技术,筛选出了对苹果黑星病菌具有特异性的PCR引物。利用这对引物能从苹果黑星病菌基因组DNA中扩增出一条分子量为190 bp的特异性条带,准确地把苹果斑点落叶病、苹果褐斑病和苹果白粉病等常发性苹果叶斑病害区分开。采用改进的CTAB法,快速提取发病叶片组织的DNA,并结合PCR检测技术,可从苹果黑星病显症叶片以及未显症而处于潜育期的叶片组织中特异性地检测到苹果黑星病菌。结果表明,建立的苹果黑星病菌分子检测方法,可用于该病害的早期快速分子诊断。

渭北旱塬苹果黑星病春季流行模拟系统

根据2001-2005年对苹果黑星病研究的田间和室内试验结果,结合1997至2005年的气象资料,构建了累积温度、苹果叶片面积、叶片数量、叶龄、子囊成熟概率、子囊孢子释放、子囊孢子着落、苹果叶片表面湿润时间、子囊孢子萌发、子囊孢子侵染概率、病斑数目、病斑面积等12个子模型。采用面向对象程序设计语言Borland Delphi 5.0开发出了"苹果黑星病春季流行模拟系统(SSASS)",测试了2006年该病害在渭北旱塬的发生情况,结果表明,该系统灵敏度高,能较好地模拟渭北旱塬苹果黑星病的春季流行规律。

棉花黄萎病菌营养亲和性研究

为给进一步研究病原菌的变异规律提供理论依据,采用营养体亲和性方法,于2006年11月对从陕西三原棉花黄萎病圃中分离得到的26株代表菌系及陕西省植保所提供新疆菌株和泾阳菌株进行了研究。结果表明:经在KPS培养基上诱发培养,28个菌株共获得295个nit突变株,且不同菌株的突变率差异较大。经鉴定:nit1 235个,占总量的79.66%;nitM 59个,占总量的20.00%;nit3仅有1个。营养体亲和性配对测试表明:28个菌株可分为2个营养亲合群(VCGs),26个代表菌株都与泾阳菌株亲和,同属于亲合群VCG1,新疆菌系属于亲和群VCG2。

端部带质量和弹簧约束悬臂梁振动响应的解析解

根据端部带质量和弹簧约束悬臂梁的特征值条件,提出了一种特征变换方法,获得了带约束悬臂梁广义质量和振动响应的解析解。通过分析根部弯矩、端部位移、速度和加速度放大系数的变化特征可知,端部弹簧的刚度对静态和一阶载荷响应有明显的影响,减载设计时可以放宽对端部质量的限制,载荷响应分析阶次介于速度和加速度的分析阶次之间。提出的特征变换方法可应用于求解其他载荷分布、边界条件和端部约束悬臂梁的振动响应解析解。

六种边界等直梁模态特性和振动响应的解析分析

为了获取六种边界等直梁振动响应的解析解,采用特征变换方法,得到了广义质量的解析解,并由此获得了不同边界和载荷作用下位移、速度、加速度和截面弯矩的动态响应放大系数的解析解和曲线,指出了速度与截面弯矩动态响应放大系数的相似特征和载荷响应分析的阶次要求。进一步推导出了有效质量的解析表达式,为基础激励方式的适用性分析提供了理论依据。

基于移动最小二乘法的应变测量数据场重构方法

基于移动最小二乘法,提出了一种应变测量数据场重构的方法。该方法将受轴压铝制圆筒的应变测量数据与相应的理论结果进行比较,筛选出了有效的应变测量数据。通过计算有效测点之间距离和采用冒泡排序法确定这些距离顺序的方式,高效简便地计算了各个有效测点的支撑域半径。根据获得的有效应变测量数据和计算得到的移动最小二乘形函数,重构出了重构区域三维表面各个节点的应变值,并且绘制出了相应的应变云图。数值计算结果验证了本文方法的合理性、精确性和高效性。

基于单相机的飞行器结构表面应变片三维定位方法

本文介绍了一种基于单相机的应变片三维定位方法,可获取飞行器结构件表面应变片的空间坐标,有助于解决飞行器结构数值仿真计算与试验数据比对的技术难题。为便于使用,本文采用单个单反相机从多个角度对结构表面进行多视觉重叠成像。基于透视多点算法,根据光学编码点在相邻帧的图像坐标,解算当前相机相对于参考坐标系的旋转和平移信息。基于深度学习算法对相机所拍摄图像中的应变片进行自动识别,根据已确定的相机姿态构建相邻帧之间的极线约束,将识别到的应变片进行立体匹配,获得相邻帧之间的立体对应关系。最后利用三角测量原理对应变片三维坐标进行重构。实验验证本文方法的定位精度可以达到0.100mm/m。

干热岩开发中高温水-岩作用下岩石应力腐蚀及多场损伤问题

赋存于地球深部的地热资源,以其储量丰富、清洁再生等优势,有望成为破解我国能源困局,助推“双碳”目标实现的重要途径之一。干热岩(HDR)开发过程中,面临着高温高压环境下水-岩作用问题,在温度场、渗流场、应力场、化学场(THMC)等多场耦合作用下,岩体应力腐蚀效应和疲劳劣化会诱发岩石微裂纹-裂缝扩展、成核与丛集行为,进而影响增强型地热系统(EGS)的热交换效率和地质体稳定性,这也是制约干热岩长期安全开发的瓶颈,亟待突破。通过总结现有干热岩高温高压下多场损伤研究中的实验探索、理论模型、数值分析等多手段跨尺度方法,分析干热岩在高温高压及水环境下的应力腐蚀效应,可阐明循环生产过程中低温工质与高温地质体循环换热下干热岩储层结构演化的动态过程及工程响应,进而揭示THMC多场耦合作用下干热岩储层疲劳劣化损伤机理,为我国深部地热资源高效安全开发提供理论支撑和地质保障;但仍亟待深入开展增强型地热系统的THMC多场耦合作用下岩体应力腐蚀效应的干热岩疲劳劣化机制与长期稳定性研究,如考虑应力腐蚀效应和疲劳损伤的干热岩长期强度评价模型、基于跨尺度疲劳损伤评价的干热岩开发下地质体长期稳定性方法、适应于干热岩储层改造及裂缝网络演化下THMC多场耦合数值方法。

轴对称结构动力弹塑性分析的无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法

将无网格自然邻接点Petrov-Galerkin法与预校正形式的Newmark法相结合,建立了一种轴对称结构动力弹塑性分析的新方法。由于几何形状和边界条件的轴对称特点,三维的轴对称问题可转化为二维问题。此外,计算时仅需要轴对称面上的一组离散节点,有效地避免了复杂的网格划分和网格畸变的影响。在轴对称面上的局部多边形子域上采用局部加权余量法推导了轴对称结构动力弹塑性分析的离散化控制方程,并采用预校正形式的Newmark法在时间域上进行求解。为了克服本质边界条件不能直接施加的缺点,试函数采用自然邻接点插值进行构造。数值算例结果表明,该研究所提出的轴对称结构动力弹塑性分析方法是行之有效的。

基于自然单元法的极限上限分析

自然单元法是一种基于离散点集的Voronoi图和Delaunay三角化几何信息,以自然邻近插值为试函数的新型数值方法.相对于一般无网格法中常采用的移动最小二乘近似而言,自然邻近插值不涉及到复杂的矩阵求逆运算,更不需要任何人为的参数,可以提高计算效率.采用该方法构造的形函数满足Delta函数的性质,可以像有限元一样准确地施加边界条件,可以方便处理场函数及其导数的不连续性的问题.论文将自然单元法应用到极限上限分析中,编制了相应的计算程序,通过极限分析的几个经典算例进行了验证,同时采用类似于分片应力磨平的方式,编制相应的磨平程序,由计算点上的塑性耗散功外推得到了节点上的塑性耗散功的值,从而画出了极限状态下结构的塑性耗散功的分布云图.计算结果表明采用自然单元法求解极限上限分析具有稳定性好,精度高,收敛快等优点.

基于非协调矩形弯曲单元的薄板极限上限分析方法

为了研究板结构的极限承载能力问题,采用ACM非协调矩形弯曲单元对几种不同工况下的正方形板和长方形板进行了极限上限分析。据塑性极限分析的上限定理和Mises屈服条件,建立了基于ACM非协调矩形弯曲单元的刚塑性薄板极限上限分析的数学规划格式,并采用直接迭代算法进行了求解,得到了正方形板和长方形板的极限载荷,相应地绘制出了它们极限状态下的塑性耗散功分布云图。数值计算表明:得到的结果合理,采用非协调矩形弯曲薄板单元ACM进行板的极限上限分析具有格式简单、计算精度较好、计算效率较高、收敛速度较快等优点。

新疆野苹果和秦冠的抗黑星病特性

透射电镜观察表明,苹果叶片上表皮角质层厚度在品种间存在显著差异,新疆野苹果和秦冠叶片的角质层厚度显著高于富士和嘎啦的;同一品种不同龄期叶片的角质层厚度随着叶龄增长而增厚,且黑星病严重度与叶片上表皮角质层厚度间存在显著的负相关关系。苹果品种抗病性组分分析结果表明,新疆野苹果的病害严重度最低,约为嘎啦的1/22,潜育期最长,为嘎啦的2.0倍,无(或少有)病斑出现,不产孢。秦冠的严重度约为嘎啦的1/14,潜育期约为嘎啦的1.5倍,产孢量约为嘎啦的1/26。黑星病菌在新疆野苹果和秦冠叶片上的侵染概率及病斑扩展速率均显著低于富士和嘎啦。因此,新疆野苹果和秦冠对黑星病的抗病性表现在抗侵入和抗扩展两个方面。

薄板塑性极限分析的C^(1)自然单元法

采用C^(1)自然单元法研究了不同工况下圆形、菱形、等边多边形薄板的极限承载力。根据薄板极限上限分析的迭代求解格式,构造出了满足平衡方程和边界条件的广义应力场,并由极限下限定理和得到的广义应力场,建立了求解薄板结构极限下限载荷乘子的迭代格式。提出的数值方法克服了极限下限定理中约束条件的强非线性,降低了下限分析的计算规模,具有易于程序实现的优点。该数值方法与极限上限分析方法相结合可以有效估算出薄板结构极限载荷的范围。数值算例表明,提出的求解薄板结构上、下限载荷的方法是有效的,具有较高的计算精度和较快的收敛性。

基于视觉测量的应变片空间定位及应用

在大型航天结构舱段试验中,通常需要粘贴大量的应变片来获取结构的应变测试数据。为了能够准确定位结构舱段上的应变片位置,本文研究了基于单目视觉测量技术的应变片空间坐标重建方法。该方法采用一台单反相机,从不同视角连续对构件进行拍摄,获得一组包含圆环编码点和应变片的图像序列;通过检测编码点图像坐标,构建相邻帧之间的匹配关系,然后基于相对定位原理估计相机姿态信息;再利用深度学习技术提取图像中的应变片坐标,结合估计的姿态信息对提取的应变片进行立体匹配,并且采用三角测量方法重构应变片空间坐标,从而实现应变片的三维定位。利用所研究的方法,分别对铝质平板和圆筒上粘贴应变片的三维坐标、碳纤维标尺的长度进行了定位。定位结果表明,该方法的重复定位精度优于0.05mm,三维点距离测量精度优于0.1mm。