利用有限元热应力计算方法对热事件月震成因的探讨

在前人工作的基础上,考虑月表向内吸收的太阳光照热量和向外释放的月球热辐射热量,以及与温度、深度相关的月壤热力学参数的非线性,开发了适合研究月壤温度、变形和热应力时空演化的热弹性耦合有限元并行程序,利用4组有限元模型研究不同的月壤特征厚度对月表温度、变形和热应力时空演化的影响。计算结果表明,月表月壤温度呈现1个月球日(29.5个地球日)的周期性变化,赤道月表的温度在100~385 K之间变化,变化幅度随深度增加指数衰减,影响深度约达50 cm。温度的周期性变化引起月表垂直位移也呈现上升和下降的周期性变化,以及月表水平正应力的挤压和拉张的周期性变化。总体而言,水平应力白昼是挤压,夜晚是拉张,其中拉应力增长速率最快的时刻是18:00,拉应力最大的时刻是06:00。月壤特征厚度对温度、水平正应力的时空分布的影响较大。热应力的量级有可能达到月表岩土抗张强度,张应力增长最快和幅值最大时段与观测到的月球浅表热事件发生的早晚频度较高相吻合。

预制节段拼装双柱桥墩的抗震性能

为推动新材料和新技术在预制节段拼装双柱桥墩的应用,提出2种节段拼装双柱桥墩装配式方案,包括锥套锁紧钢筋接头-纤维增强混凝土(FRC)和纵筋搭接-超高性能混凝土(UHPC)连接方案,设计制作3个双柱桥墩缩尺模型,通过拟静力试验研究各模型的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化和耗能能力,对比采用2种装配式方案模型与现浇模型的主要抗震性能指标。研究结果表明:相比现浇模型,采用锥套锁紧钢筋接头-FRC连接的双柱桥墩最大承载力提高了0.4%,延性系数提高了10.4%,总体的滞回耗能提高了9.0%,承载能力和抗震性能达到甚至略优于现浇模型,达到“等同现浇”;相较于现浇模型,采用纵筋搭接-UHPC连接的双柱桥墩,最大承载力降低了20.2%,极限位移仅为62.2 mm,耗能能力和延性表现不佳。潜在塑性铰区混凝土材料延性是影响节段拼装双柱桥墩结构抗震性能的重要因素,相比搭接形式,锥套连接更能保证桥墩结构在地震作用下的可靠传力。适度提高轴压比有助于提高抗震性能,增大纵筋配筋率会显著增强承载能力和抗震性能,增加箍筋加密区高度可减小残余变形并提高滞回耗能能力。

扣件式钢管模板支架的直接分析法研究

直接分析法作为基于二阶非线性分析的高等分析方法,可以真实的反映出结构的初始缺陷、节点半刚性、结构和材料的非线性行为,反映出更准确的结构内力.扣件式钢管模板支架作为细长临时支撑结构,针对其杆件和连接非线性行为显著、明显的二阶效应、初始缺陷较大等特点,采用直接分析法对扣件式钢管模板支架设计,可获取更准确的整架体系非线性行为和失效模式,在设计过程中即可考虑失效后果.通过对结构整体缺陷、构件缺陷和节点半刚性的定量化讨论,并利用SAP2000软件对在构件初始缺陷、节点半刚性和二阶效应耦合作用下的扣件式钢管模板支架进行直接分析法分析,其分析结果与试验结果对比分析表明:采用直接分析理论得到的结果与试验数据相吻合,说明了直接分析法在扣件式钢管模板支架内力计算的准确可靠,在扣件式钢管模架体系稳定设计中具备适用性,为制定相关规范提供新思路.

对我国月球科研站开展特定固体月球动力学研究的一些思考

我国在月球探测空间技术方面近年来取得了里程碑性的突破,在科学研究方面也将开展国际月球科研站的研究和部署,此时确定一些既有重大科学意义、又在我国目前研究基础上具备可行性,能够培养队伍、取得突出成果的关键科学问题十分重要。本文仅对我国拟建设的国际科研站在固体月球动力学研究方面的一些关键科学问题提出一些设想。在几年时间内,建议开展月球现今热状态的国家自然科学基金重大项目类研究,通过它培养科研队伍,在地球物理、大地测量、地球化学、矿物学、高温高压实验、地球动力学等学科交叉和集成研究中取得突出进展;在十几年时间内,可以进行月震学的研究和部署,如果能在月震台站布设技术方面做出原始创新,则能在月球内部结构、组成和状态的研究中取得里程碑性的进展;最后,在几十年的时间内,开展熔岩管洞穴科研站的先导性研究,为在月球上建立长期有人科研站奠定基础。期待国家自然科学基金委员会发挥顶层设计和队伍组织作用,建立多学科融合平台,助力实现我国月球科学研究跨越式发展。