森林生态系统粗木质残体分解研究动态

粗木质残体(CWD)是森林生态系统中重要且敏感的碳库和养分库,在碳循环与碳平衡的研究中具有重要地位与作用。系统把握CWD分解的方法体系及影响因素,对森林生态系统的能量流动及物质循环、判断其在全球碳循环与碳平衡中的地位和作用、完善营林策略、维护森林生态系统完整性和稳定性等方面具有重要意义。本研究从CWD的分解过程、分解速率量化方法、分解过程模型和影响分解的主要因素等方面系统总结了CWD分解相关研究进展,综述了分解速率的3种研究方法(长期监测法、空间代时间法和分解向量法)以及驱动CWD分解的因素除树种、树木尺寸、着地状态外,还受环境因素(温度和水分,还包括光强、大气氮沉降、树冠开阔度、分解者主场效应、分解者类型与亲和性)的影响。通过分析目前CWD分解研究中的不足,提出3点展望:1)建立长期监测体系,利用高精度时间分辨率数据了解不同尺度上CWD分解的动态变化规律;2)完善分解模型,对CWD分解进行长期监测研究,探究不同地区分解模式的异同;3)考虑由干扰引起的分解变化所导致的净碳通量特征及林分异质生境对CWD分解的影响。

基于近红外光谱技术的哀牢山六种优势树种叶凋落物定性鉴别研究

植物凋落物是联结生物有机体合成和分解的桥梁,通过物质流、能量流及信息流深刻地影响了陆地生态系统的结构、功能及关键生态过程。自然生态系统中地表凋落物通常以混合物的形式分解,尤其是在物种极其丰富的亚热带常绿阔叶林中。受样地内树种组成影响,叶凋落物往往属、种混杂,非专业人士难以实现准确鉴别,这为后续凋落物分解研究带来一定的困难。近红外光谱分析技术作为一种快速无损的检测手段,已经成功应用于牛肝菌、柑橘、水稻等的种类鉴别。该技术为解决叶凋落物鉴定这一难题提供了新的途径。该研究收集云南哀牢山典型中山湿性常绿阔叶林6种优势树种叶凋落物共计540份,获取样品近红外漫反射光谱,分析不同种类叶凋落物平均光谱图特征。建模时,使用Kennard-Stone算法将540个样品数据以2∶1比例分为训练集与验证集,其中360个样品数据用于叶凋落物分类模型的建立,180个样品数据用于叶凋落物分类模型的验证。使用标准正态变量变换(SNV)、Savitzky-Golay卷积平滑(SG)、多元散射校正(MSC)、导数处理(Derivative)等单一与组合算法对光谱数据进行预处理,并采用主成分分析(PCA)与正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)2种模式识别方法对不同树种叶凋落物进行鉴别。结果表明:(1)叶凋落物近红外光谱主成分分析得分图中各组数据呈现交织状态,虽然经SNV+SG方法预处理后,光谱数据得到优化,变色锥与舟柄茶与其他树种出现一定的区分,但仍然无法实现6种叶凋落物的准确鉴别。(2)SNV+SD预处理方法结合OPLS-DA建立的模式识别模型,效果最好,因变量累计拟合指数为0.922,模型累计预测能力指数为0.894,置换检验显示模型未过度拟合,训练集与验证集识别率均为100%。研究表明,在对样本近红外光谱进行预处理优化的基础上,结合有监督的OPLS-DA模式识别方法,可以实现不同树种叶凋落物的准确鉴别,为后续植物凋落物研究提供了有力的技术支撑。

在ABAQUS中开发实现Duncan-Chang本构模型

美国 HKS 公司开发的软件产品 ABAQUS 是目前世界上最强大的非线性有限元分析工具之一。该软件包括了众多材料本构模型,但尚缺少国内外土工数值分析中广泛采用的 Duncan-Chang 本构模型。这一缺憾影响了 ABAQUS 软件在土工分析中的应用范围。本文旨在介绍 ABAQUS 中开发 Duncan-Chang 材料本构模型实现方法,给出了开发过程的概要,完成了两个典型常规三轴压缩模型问题数值测试。结果表明:在 ABAQUS 中增加 Duncan-Chang 材料本构模型后,不仅可以充分地利用该软件强大的非线性求解平台,而且还有可能完成复杂土工应力应变的有限元数值分析问题,同时,具有计算速度快、计算精度高和前后处理快捷方便的优点,极大地降低了土工分析程序开发的难度,并减少了维护工作量。

水电站进水口漂浮式拦污排张力计算

水电站进水口漂浮式拦污排由若干浮箱链接成索状,可简化为柔系平面结构。将水流、风和波浪对拦污排浮箱的作用转化为链节点作用力,然后根据虚功原理导出描述拦污排平衡状态的非线性方程组,并采用迭代方法求得漂浮式拦污排轴线张拉形状和张力数值解。洪江水电站工程实例计算结果表明:拦污排形态和轴向张力分布规律受水流单独或与风、波浪组合作用的影响非常明显,不同运行工况呈现不同的形态,且张力一般呈非均匀分布,岸边支墩反力值大于坝前支墩反力值,张拉形态和张力分布与悬链线理论计算结果差别较大。尤其在不发电泄洪运行工况下,进水口水域主流方向变化显著、流速增大,拦污排将出现非稳定性态,可能产生流体诱发大幅度摆动。

软垫层末端应力奇异性数值模拟

本文采用非线性有限元中的接触模型,以龙滩水电站坝内压力钢管某设计方案为例,通过平面有限元数值模拟,全面分析设置软垫层后钢衬及混凝土的受力性态,研究软垫层末梢应力集中问题以及软垫层渐变段坡比、接触界面摩擦状态对混凝土环向局部应力峰值的影响。数值仿真结果表明:钢衬-混凝土接触界面存在的摩擦力对混凝土环向拉应力分布和峰值影响明显,较低的摩擦系数使界面接触压力分布趋于均匀,同时减少混凝土环向拉应力峰值。由于钢衬在软垫层末梢附近区域不能满足完全径向变形协调,钢衬-混凝土接触界面将出现局部微小张开区,形成软垫层末端应力奇异性;钢衬应力峰值应包括内水压力产生的膜应力与局部非协调变形产生的弯曲应力的叠加效应,设计恰当的软垫层渐变段坡比是减少钢衬和混凝土应力峰值的工程措施。

索状柔系结构稳定平衡形状和张力计算

本文研究工程中某些索状柔系结构在任意铰节点荷栽作用下的稳定平衡形状和张力计算问题。利用虚功原理，导出了描述其稳定平衡形状的状态递推方程式并给出了数值解的迭代计算步骤。若干算例表明：利用本文介绍的理论和计算方法对求解这类问题具有计算精度高、收敛速度快、稳定性好和适应性强的优点，对本文讨论的问题，计算工作量要比有限元法少。

三板溪大吨位预应力中墩三维有限元分析

采用三维有限元方法,对三板溪水电站溢洪道控制段大吨位预应力中墩进行了整体空间应力与变形分析,得到了典型工况下结构整体位移、变形和结构重要部位的应力分布规律.根据有限元计算成果,评价了大吨位混凝土结构的预应力效果,探讨了减少预应力水平次锚索排数和简化张拉施工过程的可行性,并结合设计与布置要求完成了优化方案的对比计算分析.全部有限元计算结果为三板溪工程溢洪道控制段预应力体系设计与优化提供了依据.

利用ABAQUS分析混凝土面板堆石坝非线性应力与应变

利用通用有限元分析系统ABAQUS的用户子程序,实现了Duncan-Chang模型的开发.对某混凝土面板堆石坝(CFRD)进行了填筑与蓄水过程的应力与变形的三维非线性有限元仿真模拟,得到了坝体和面板的应力与变形、垂直缝和周边缝沉陷、剪切和张开变形等结果,可为坝体断面优化分区、接缝止水设计提供重要参考依据.同时表明:充分利用ABAQUS已经具备的非线性分析功能,二次开发是完成混凝土面板堆石坝三维非线性应力应变分析的有效解决方案.

三板溪预应力边墩应力与变形的三维有限元分析

采用三维有限元方法,对三板溪水电站溢洪道控制段边墩进行了整体空间应力与变形分析,得到了其典型工况下的整体位移和应力分布规律。根据计算结果,比较分析了锚块颈部伸出段的安装支座部位(锚块耳朵)去掉前后对锚块和闸墩的受力差异,且讨论了锚块底部与闸墩的3种不同接触方式的模型对计算结果的影响。

伊犁河流域植被垂直分布格局的初步研究

在伊犁河流域垂直高差近2 000 m的研究区域内分海拔段进行植物样方调查,归纳出15种植被带类型。指出了各植被带的海拔与经纬度范围,详细阐述了各植被带类型中各层片的植物种类以及盖度,并探讨了这种分布格局的特点与成因。

贴坡型混凝土面板堆石坝应力变形及坝坡稳定分析

利用堆石坝对地形条件适应性强的优势,某混凝土面板堆石坝设计建于条形山脊上,依天然坡面分别贴岩坡填筑堆石料,使原山体成为坝体一部分,形成国内比较罕见的贴坡型混凝土面板堆石坝.假设堆石料服从Duncan-Chang本构模型,采用平面非线性有限元法,预测了坝体在竣工期和蓄水期应力变形;并根据极限平衡理论和考虑堆石料的非线性强度计算了坝体稳定安全系数.全部计算结果表明:贴坡型混凝土面板堆石坝的坝体变形规律与常规混凝土面板堆石坝有较大的不同,坝体沉降和水平位移较小,受地形和岩坡开挖形态影响较大,下游岩坡开挖成阶梯形态对降低和控制坝体沉降具有较明显的效果,可减小下游坝体滑动的趋势,对维持和提高坝体竣工和蓄水后的稳定性有利.

三板溪水电站泄洪洞进水塔应力与变形分析

本文采用三维有限元法,对三板溪进水塔塔身混凝土、弧门支座钢梁和预应力锚索联合受力空间结构完成了应力与变形分析,有限元分析模型模拟了弧门支座钢梁与塔身混凝土之间的非线性接触,得到了各设计工况的应力分布和变形结果,可为类似工程的设计提供参考。

高混凝土重力坝孔口应力非线性数值模拟

为准确描述重力坝孔口应力分布,提出高混凝土重力坝孔口应力的非线性数值计算分析整体方案.首先对坝体进行线性计算获得孔口应力分布规律及峰值以便于配筋,然后基于损伤塑性模型对孔口剖面作非线性应力应变分析,考察钢筋应力及其止裂效果.以某钢筋混凝土重力坝工程为背景,依据规范简化混凝土单轴应力—应变曲线,在Abaqus平台上对中孔的3个剖面进行非线性有限元分析,考察中孔在坝体自重和内水压力作用下的结构特性和损伤分布规律等,并重点探讨损伤区域的演化及钢筋应力等问题.结果表明数值模拟结果与模型试验有较好的一致性,可为同类型工程的数值计算和设计提供一定借鉴.

基于多刚体动力学模型的漂浮式拦污排的平衡形状和张力

漂浮式拦污排为多个浮箱通过铰接组成的多体系统.将浮箱模型简化为刚性杆件,基于多体动力学理论,建立了漂浮式拦污排的运动控制方程,并给出了相应的数值求解方案.模型试验表明了数值模型及求解方案的有效性.数值算例结果表明,传统的悬链线假设得到的结果误差较大.此外还讨论了平衡状态下拦污排发生"自锁"状态的判断方法及水面下降时的张力演化过程.

混凝土面板堆石坝的一种坝坡修整算法

基于混凝土面板堆石坝面板施工的实际情况,指出了通常混凝土面板堆石数值计算在模拟面板施工算法上的缺陷。提出了面板堆石坝竣工期上游坝坡修整力学问题,建立了一种适合平面问题和三维问题的统一坝坡修整算法,对任何采用接触模型模拟垫层料和混凝土面板受力特性的有限元计算模型,都具有普遍意义,并在有限元软件ABAQUS中实现了该算法。算例分析表明:该算法简洁和有效,能够保持良好的网格形态,使接触非线性计算收敛速度极大改善,并使蓄水状态下混凝土面板和坝体计算结果更趋于真实。同时,对考虑堆石料流变特性,研究施工阶段或蓄水后混凝土面板与垫层之间是否会发生"脱空"现象提供必要基础。

中主应力对Mohr-Coulomb材料屈服性质的影响

在应用Mohr-Coulomb屈服条件时,由于中主应力不影响判别材料是否进入屈服,因此有关中主应力对Mohr-Coulomb材料屈服的影响性质关注较少,考虑Mohr-Coulomb屈服条件与应力路径相关性,本文采用Lode角或Lode数描述了偏平面上屈服性质的分区,对任意满足Mohr-Coulomb屈服条件的应力状态,在保持其大、小主应力不变的条件下给出了中主应力在大、小主应力之间变化时的屈服轨迹,从而明确了中主应力对Mohr-Coulomb材料屈服性质的影响。

Tresca与Mises屈服理论值的比较

Ｔｒｅｓｃａ与Ｍｉｓｅｓ屈服理论值的比较徐远杰（武汉水利电力学院，武汉４３００７２）１引言Ｔｒｅｓｃａ屈服理论（又称最大剪应力强度理论）与Ｍｉｓｅｓ屈服理论（又称形状改变比能强度理论）是材料力学课程中的重点内容，现行《材料力学》教材￣［１－３］中，均...

缺血性脑血管病患者支架置入术后再狭窄危险因素分析及预测模型的构建

目的分析缺血性脑血管病患者支架置入术后再狭窄危险因素,并进行预测模型的构建。方法选取郑州市第一人民医院2019年3月至2021年8月156例行支架置入术的缺血性脑血管病患者,依据术后是否再狭窄,分为狭窄组与非狭窄组,比较两组临床资料,应用logistic回归分析再狭窄危险因素,构建预测模型,并以受试者工作特征(ROC)曲线分析模型应用价值。结果随访发现,1 a内再狭窄共34例(21.79%);狭窄组与非狭窄组糖尿病、吸烟史、支架类型、支架长度、随访时胱抑素C(CysC)、D-二聚体(D-D)、高半胱氨酸(Hcy)、高密度脂蛋白(HDL)、规范进行抗血小板治疗情况比较差异有统计学意义(P<0.05);logistic回归分析显示,糖尿病、金属支架、支架长度>15 mm、未规范进行抗血小板治疗、高CysC、高D-D、高Hcy与低HDL水平为术后再狭窄的危险因素(P<0.05);构建预测模型,ROC分析显示,该模型预测术后再狭窄事件曲线下面积(AUC)为0.837(95%CI:0.672~0.901),敏感度为84.62%,特异度为82.35%。结论缺血性脑血管病患者支架置入术后再狭窄危险因素主要为有糖尿病、金属支架、支架长度>15 mm、未规范进行抗血小板治疗、高CysC、高D-D、高Hcy与低HDL水平等,根据这些危险因素构建的预测模型,具有较高的预测效能。

云南沟瓣属植物一新种——大果沟瓣

报道了分布于云南省的沟瓣属植物一新种——大果沟瓣。