长汀生态恢复区不同混交比例针阔混交林内马尾松种群动态及其驱动机制

[目的]分析我国亚热带生态恢复典型先锋物种马尾松在不同混交比例针阔混交林内的种群动态及其驱动机制,为深入理解亚热带植被重建与恢复进程奠定基础。[方法]基于福建省长汀县生态恢复区4块不同混交比例针阔混交林内马尾松种群调查数据,构建积分投影模型并运用弹性分析、生命表响应试验等方法,探究混交林内马尾松种群动态及其驱动机制。[结果]针阔混交林内马尾松种群整体表现为持续衰退状态(种群增长率λ<1),随着阔叶树种在林分中相对多度增加,马尾松个体平均存活率和平均繁殖率以及λ均呈先上升后下降趋势。弹性分析表明,个体存活对混交林内马尾松种群增长最重要,小径级个体正生长利于种群发展,繁殖对种群增长的影响较为有限。随着阔叶树种相对多度增加,对马尾松种群增长最重要的个体逐渐由幼苗转变为成年树,种群维持风险逐渐增大。生命表响应试验显示,个体生长差异是不同混交林间马尾松种群增长差异的主要来源。[结论]随着阔叶树种混交比例上升,马尾松种群内幼苗和幼年树的比例和重要性持续降低,成年树的比例和重要性不断增加,不同生活史阶段个体生命率的差异化响应驱动马尾松种群动态变化。

含预制单裂隙花岗岩的真三轴单面临空岩爆试验研究

通过开展含预制单裂隙花岗岩的真三轴单面临空岩爆试验,并利用高速摄像系统和声发射(acoustic emission,简称AE)系统监测岩爆过程,探究了不同产状裂隙岩石的破坏模式、强度变形和声发射演化特性,分析了裂隙产状与岩爆过程及弹射动能之间的关系,对比了含裂隙岩石岩爆发生机制与无裂隙完整岩石的差异。有关力学特性的分析表明,随着裂隙倾角的减小,岩样破坏模式大体呈现由“内剪外劈”向“Z型斜剪”变化的趋势,裂隙对岩石强度的削弱作用不断增大。当裂隙倾角小于30°时,岩石峰值应力普遍仅为完整岩样的一半左右;小倾角裂隙的长度越大,岩样岩板劈裂现象变得显著,形成岩爆坑略微变大,且强度折减幅度越大,峰值轴向应变相应变小;裂隙位置向临空面靠近会加剧岩板的劈裂效应,塑性阶段普遍会产生较大变形并萌生大量裂纹,当裂隙已出露且切断临空面将不易形成岩爆坑。有关岩爆过程及弹射动能的分析表明,随着裂隙倾角的减小,岩样弹射动能呈现先显著降低后小幅回升的变化规律,30°倾角为转变拐点;岩样内部裂隙距临空面越近,裂隙岩样的弹射动能越小;树脂填充裂隙使得岩样弹射动能极大提升,而水泥填充的则无明显提升。有关声发射特征的分析表明,裂隙长度越长,裂隙倾角越小,“平静期”相对岩爆过程的时间占比越大,峰后阶段岩爆瞬间的绝对能量占比越小;若裂隙位置靠近临空面,普遍会形成两个“平静期”,AE绝对能量演化曲线也会额外多一次突增;随着裂隙倾角的增大,裂隙岩样b值初期波动阶段的持续时间变长,下降阶段的速率变大,最小b值点与岩爆时刻越相近。大体看来,含裂隙岩石的应变型岩爆发生机制与无裂隙完整岩石是有区别的,其岩爆发生机制主要有剪切破裂型和张拉板裂型两大类。研究成果为裂隙岩石的岩爆灾害发生机制分析、利用声发射手段预警提供了科学依据。

基于电流体动力学喷印法的胶体量子点MEMS气体传感器性能

针对传统的成膜工艺无法实现在百微米级并且结构悬空的微电子机械系统(MEMS)基板上实现气敏薄膜制备的问题,利用电流体动力学(EHD)喷印技术结合氧化钨(WO_(3))胶体量子点进行气敏薄膜的无掩模沉积。考虑MEMS基板对沉积精度和工艺条件要求较高,因此首先基于EHD理论建立EHD喷印的数值模型,模拟锥射流形成过程以及电压、油墨属性等因素对锥射流稳定性的影响,并采用实验进行对比分析,验证仿真的有效性并制备出符合喷印的墨水,后采用EHD喷印制备MEMS气体传感器。实验结果表明,利用EHD喷印方法制备的WO_(3)气体传感器的薄膜致密均匀,在150℃下功耗仅20 mW,对体积分数5×10^(-6)NO_(2)的响应值约为10,能实现体积分数5×10^(-7)~1×10^(-5)的NO_(2)检测,检测下限低至1.6×10^(-7),具有优异的气敏性能。

搭载手枪的旋翼无人平台发射动力学研究

基于旋翼无人平台,为了实现侦查打击的应用,设计了一种以手枪为武器系统的六旋翼枪架方案,并对该枪架进行了发射动力学仿真。使用ADAMS软件建立动力学模型,并通过MATLAB软件编程建立了作用于旋翼机旋翼的升力、后向力与旋翼转速、平台线速度、平台俯仰角速度有关的空气动力学模型,并通过PID控制对旋翼转速进行控制。仿真模拟了旋翼机在空气动力学和发射冲击载荷作用下的飞行状态。结果表明,旋翼的阻尼有利于保证手枪在射击时旋翼机的稳定性,PID控制旋翼转速使得旋翼机可以在短时间内恢复稳定。仿真分析验证了旋翼无人平台的可行性,可为旋翼枪架的设计提供参考。