我国应对近地小行星撞击风险和动能撞击偏转研究的若干进展

近地小行星(NEA)撞击地球是人类长期面临的重大潜在威胁,基于监测预警和风险评估,实施在轨处置是防范化解NEA撞击风险的最佳途径。本文概述了国际近地小行星撞击风险应对的现状与发展趋势,介绍了2020年我国启动应对近地小行星撞击风险工作以来的主要进展。着重从实验、数值仿真和理论建模3个方面介绍了我国在动能撞击偏转在轨处置技术研究的若干进展,展望了我国即将实施的首次近地小行星动能撞击防御演示验证任务,提出了在轨处置体系能力与技术深化研究建议。

多杀霉素/羧甲基壳聚糖缓释悬浮剂的制备

基于羧甲基壳聚糖在等电点附近溶解度低的特性,采用pH调节法制备多杀霉素/羧甲基壳聚糖缓释悬浮剂,并初步探究其对小菜蛾幼虫的防治效果。结果表明:缓释悬浮剂适宜的制备条件为羧甲基壳聚糖盐酸溶液质量分数1.0%,多杀霉素甲醇溶液质量分数1.5%,羧甲基壳聚糖与多杀霉素的质量比2∶1,15000 r/min下剪切乳化3 min。缓释悬浮剂呈乳白色,载药量、包封率和中位粒径分别约为25%、74%和48μm,稀释施用时粒径降为约3μm。红外光谱分析表明,羧甲基壳聚糖成功包封多杀霉素,其相互间作用力主要为物理吸附。相对传统悬浮剂,多杀霉素/羧甲基壳聚缓释悬浮剂在防治小菜蛾方面具有优异的速效性和更长的持效期,在多杀霉素减施增效方面具有一定的应用潜力。

新烟碱类杀虫剂吡虫啉、噻虫啉和啶虫脒及代谢物在水稻及非靶标水生生物中的痕量检测方法及其应用

为了阐明新烟碱类杀虫剂对水稻和非靶标水生生物的残留特性和安全性,建立了水稻、非靶标水生生物斑马鱼Danio rerio和大型溞Daphnia magna、水体中3种新烟碱类杀虫剂(吡虫啉、噻虫啉、啶虫脒)及其7种代谢物的痕量检测分析方法。采用QuEChERS方法进行样品前处理,高效液相色谱-串联质谱检测,目标化合物均采用外标法定量。结果表明:10种目标化合物的溶剂标准曲线和基质标准曲线在1~1000μg/kg范围内线性关系良好,决定系数为0.991~0.999;10种目标化合物在6种基质中的平均回收率为71.16%~118.57%,相对标准偏差为0.54%~18.04%,水稻、斑马鱼、营养液和水中10种目标化合物的定量限为10μg/kg(大型溞中的定量限为50μg/kg),满足残留分析方法的要求。运用所建立的方法探究了3种新烟碱类杀虫剂在水稻及非靶标水生生物(斑马鱼和大型溞)中的吸收累积和代谢行为,结果表明这3种农药在水稻中的转运系数均大于7,极易向地上部分迁移;在非靶标水生生物中的富集系数均小于2 mL/g,为低富集性农药。

黄龙五彩池源水区渗漏特征分析和人工降渗保育综合研究

黄龙世界自然遗产地核心景观之五彩池,其源水区上游转花池泉群地表溢流后,在灌丛林区中形成较为强烈的渗漏,导致五彩池涵养水量下降,出现一定程度退化。通过野外调查、长期监测、取样测试等手段,查明源水区水体径流渗漏特征及原因,分析人工降渗手段对五彩池钙华景观演化影响。结果表明:(1)五彩池源水区河道发生了极为强烈的入渗,造成五彩池涵养水量下降,平均径流渗漏占比达51%,月动态变化较小,造成渗漏增强的原因主要为高山柳灌丛根劈、冻融等增加钙华有效孔隙度形成强渗透层;(2)源水区强渗漏造成五彩池下游边缘出现失水黑化,后沟地表水替换了彩池群内原有景观水体(水体置换)引发“灰化”现象;(3)通过人工保育降低源水区强渗漏,五彩池内涵养水量出现明显增加,北边缘彩池群黑化消失,东侧灰化现象减弱,五彩池钙华水域景观范围扩大16.3%,径流渗漏量比前期减少34%,主要景观涵养期内,进入五彩池的涵养水量占比由保育前的49%增加至83%,月平均涵养水量由4892 m^(3)·d^(-1)增加至8674 m^(3)·d^(-1),涵养水量增加77%;(4)降低源水区渗漏,增加下游彩池群涵养水量,对钙华水域景观范围扩大、恢复起到了明显的促进作用,为黄龙世界自然遗产地核心价值的保护提供了重要的依据。

基于塑性弦线法的深水爆炸下加筋锥柱壳变形模型

为探究凸型加筋锥柱壳在静水压与深水爆炸载荷联合作用下的动态响应,在塑性弦线模型基础上考虑静水压载荷、锥角因素,将问题简化为求解拥有初边界值的波动方程,利用特征值展开将肋间板壳径向位移表示为无穷级数的形式,并对每个特征值计算相应的卸载时间,以此显示冲击波载荷的衰减特性。使用有限元程序Abaqus对半锥角为20°的凸型加筋锥柱壳开展最大深度500 m、最大冲击因子0.79 kg 0.5/m的水下爆炸数值模拟研究,对邻近结合处的柱段、锥段肋间板壳的理论模型计算结果进行验证对比和讨论。研究结果表明:与不计静水压相比,静水压使得肋间板壳刚度减小——最大位移出现时刻延滞,最终径向位移随水深而增大;在不同冲击因子下,理论模型与数值模拟最终径向位移误差最大为21.7%(锥段),最小为2.0%(柱段);由于锥角的存在,肋间板壳位移不再关于中心点对称分布,中心点最终位移较柱段减小40%以上。

不同通风方式对高地温施工隧道通风降温效果影响研究

为了对比不同的通风条件下高地温隧道施工通风降温的效果,利用Fluent建立侧壁压入式通风和混合式通风模型,进行了数值模拟。同时研究了高地温隧道在两种通风方式下隧道内温度和降温速度的分布规律,对比两种通风方式的优缺点,得出降温效果较好的通风方式。结果表明:对于高地温隧道施工,风流速度越大降温效果越明显,且相比于混合式通风,侧壁压入式通风更能有效降低掌子面附近温度,提高施工的安全性和效率,而混合式通风能同时对掌子面和隧道进口附近降温。

外源刺激剂强化芽孢杆菌高效修复Cr(Ⅵ)污染水体

目前,利用微生物修复六价铬[Cr(Ⅵ)]污染的土壤和水体已经在实验室及场地大量应用,但由于土著微生物的竞争及场地的寡营养条件,导致外源铬(Cr)高效还原微生物定殖困难。鉴于此,本研究从成本低廉且无二次污染的氮源型/碳源型/矿物型/离子型的微生物刺激剂筛选出发,探讨了不同刺激剂添加方式(非包埋型和包埋型)对抗铬芽孢杆菌(Bacillus sp.)高效还原Cr(Ⅵ)的影响,并采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)对芽孢杆菌表面进行表征。结果表明,甘蔗粉(碳源型)、豆粕粉(氮源型)、钙离子[Ca(Ⅱ),离子型]、蒙脱石(矿物型)这四种刺激剂的添加显著增加了芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)的还原效率,进一步利用单因素多水平试验确定了它们的最佳投加量分别为10 g∙L^(-1)、10 g∙L^(-1)、10 mmol∙L^(-1)、8 g∙L^(-1),在第8天时与裸菌相比,分别添加这4种刺激剂的芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)的还原率分别提高了17.48、15.56、11.70、18.84个百分点。在单因素试验的基础上,挑选2个效果最佳的刺激剂甘蔗粉和蒙脱石,利用响应曲面法建立了混合型刺激剂(甘蔗粉+蒙脱石)与菌的最佳投加量,结果显示甘蔗粉投加量为8 g∙L^(-1)、蒙脱石投加量为6 g∙L^(-1)、菌剂投加量为0.3%(V/V)时,培养8 d后,与裸菌相比,添加混合刺激剂的芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)还原率增加了32.53个百分点,显著高于单一非混合刺激组。考虑到刺激剂直接加入环境亦会被土著微生物利用,导致对外源铬还原微生物刺激作用的长效性差,本研究还探究了包埋型缓释刺激剂对芽孢杆菌还原Cr(Ⅵ)的长效刺激作用,结果发现,在包埋型刺激剂的辅助下,芽孢杆菌对Cr(Ⅵ)的还原能力随着时间延长而不断增加,其Cr(Ⅵ)还原率分别从86.08%(第2天)增加到97.09%(第28天),添加了非包埋型混合刺激剂的菌从86.92%(第2天)下降到75.93%(第28天)。SEM观察修复28 d的菌,发现未加任何刺激剂的裸菌出现严重皱缩,部分断裂,形态结构不完整;添加非包埋混合刺激剂的菌出现轻微皱缩,点状断裂,形态结构较为完整;而添加包埋型刺激剂的菌光滑,形态结构完整,表面有绒毛状产物,EDS显示绒毛状产物O和Cr含量相对于其他元素较多,包埋型刺激剂提升了菌细胞表面参与的铬固定,降低了铬对细菌细胞的毒性。研究表明,混合刺激剂还原效果优于单一非混合刺激组,确定最佳投加量分别为甘蔗粉(8 g∙L^(-1))、蒙脱石(6 g∙L^(-1))和菌剂(0.3%)。利用非包埋型刺激剂有利于短期内快速提升菌对Cr(Ⅵ)还原,而包埋型刺激剂使菌还原Cr(Ⅵ)具有长效性并有效地降低了Cr(Ⅵ)毒性。

跨界学习、价值认知激活与裂变型新创企业绩效

基于学习—认知—决策的逻辑关系,构建跨界学习、价值认知激活与企业绩效关系理论模型,基于动态能力视角探讨裂变型新创企业绩效提升的路径机制。通过分析213份调查问卷发现:跨界学习和价值认知激活均能显著提升裂变型新创企业绩效;跨界学习以更新知识结构和创新性资源组合方式促进价值认知能力提升,且动态能力越强,跨界学习越能促进价值认知激活;价值认知激活通过对跨界学习过程中获得的资源进行创新性组合和利用,进一步转化为裂变型新创企业绩效,即价值认知激活在跨界学习与裂变型新创企业绩效间发挥中介效应。结论既可基于动态能力视角回答企业如何突破资源约束,实现资源要素创新性利用和价值认知激活这一问题,也可对其如何更具柔性与灵活性以应对内外部环境带来的挑战提供解释路径。

场景驱动创新、组织复原力与制造业企业创新绩效——跨界双元学习的调节作用

在高度不确定情境下,企业如何更好地创新成长成为关键性问题。引入“场景驱动创新”和“组织复原力”的新概念,基于资源基础理论和开放式创新理论对此问题进行回答。对311家企业的调查问卷进行实证分析,得出以下结论:场景驱动创新和组织复原力均能够显著提升企业创新绩效;场景驱动创新有利于提升企业组织复原力,同时跨界双元学习正向调节两者之间的关系,即跨界双元学习程度越高,场景驱动创新对企业组织复原力的促进作用就越显著;组织复原力在场景驱动创新和企业创新绩效之间存在中介效应,即场景驱动创新既能直接作用于企业创新绩效也能通过组织复原力间接作用于企业创新绩效。研究结论以场景驱动创新这一新视角回答了制造业企业如何突破资源约束实现创新性成长,以及在高度不确定的情形下,要求制造业企业以更加柔性与灵活性的方式应对内外部环境挑战。

箱梁竖向预应力损失影响机理及控制措施研究

混凝土箱梁桥腹板竖向预应力损失会造成腹板开裂。竖向预应力损失与施工工艺、机具、控制精度等因素有关。通过对预应力损失5个分项的计算分析,讨论各个分项对腹板竖向预应力损失的贡献值。采用有限元模型展开数值分析,研究了竖向预应力损失对箱梁各个部分的影响机理。得出以下结论:(1)对竖向预应力损失影响最大的是锚具变形和钢筋回缩损失,预应力筋与管道摩擦、混凝土弹性压缩、钢筋松弛、混凝土收缩徐变造成的竖向预应力损失较小;(2)在等截面箱梁中,梁高越小,竖向预应力损失对腹板的受力影响越大;在变截面箱梁中,竖向预应力损失对悬臂端部腹板受力影响较大,对悬臂根部影响较小;(3)竖向预应力控制的重点是优化张拉锚固机具,改进施工工艺。

石墨烯改性沥青混合料动态性能研究

以AC-20级配为基础制备石墨烯改性沥青混合料,以基质沥青混合料作为参照,通过四点弯曲疲劳试验、动态蠕变试验研究了掺入石墨烯对沥青混合料动态性能的影响。试验结果表明,掺入石墨烯能够有效改善沥青混合料的动态性能,在四点弯曲疲劳试验中,沥青混合料的疲劳寿命在各应变水平下分别提高了46%、25%、5%,沥青混合料的劲度模量在得到提高的同时还降低了劲度模量的衰减速率,累计耗散能与应变水平在双对数坐标下呈线性关系;在动态蠕变试验中,沥青混合料的总应变在35℃、45℃试验环境中分别降低了25%、29%,在60℃试验环境,1 900次荷载作用下总应变降低了20%;在各温度下,应变速率分别下降了32%、55%、88%。

T梁翼缘横坡可调节式活动模板研究与应用

为解决T梁定型钢模板自重大、造价高、费工费时的问题,研究一种T梁翼缘横坡可调节式活动模板,以适应不同横坡的T梁现浇要求。该模板的支撑架竖杆为10#槽钢,横杆及斜杆为8#槽钢,可调节螺杆为φ16丝杆,翼缘板处模板与侧模板之间采用活动铰连接,并设置刻度计,实现T梁翼缘板处横坡的自由、精准调节,可实现同一套模板浇筑具有不同横坡的T梁。经计算分析和工程应用,证明此种横坡可调节式活动模板具有施工方便、提供工作效率、节约施工成本等优点。

凸型加筋锥柱结合壳深水爆炸失稳特性研究

为研究凸型加筋锥柱结合壳结构在深水爆炸载荷作用下的动力学响应以及在此过程中伴随的失稳特性,采用ABAQUS有限元软件中的声固耦合算法开展了300~500 m水深条件下深水爆炸数值模拟研究,基于结构挠度变化的失稳判据,分析总结了加筋锥柱结合壳的失稳模式,获得了加筋锥柱结合壳临界失稳载荷和临界失稳挠度随水深和壳体结构参数的变化规律.结果表明,水深条件、壳体半径、壳体厚度以及结构锥角对结构稳定性有较大影响,而腹板厚度对结构的稳定性影响不大.在此基础上,运用量纲分析的方法结合模拟得到的临界失稳数据建立了结构在常见失稳模式下结构临界失稳判据的计算公式.

动能撞击偏转近地小天体研究进展

以近地小天体防御为背景,介绍了近地小天体的基本概念和物理特性,分析了超高速动能撞击偏转近地小天体的研究进展。讨论了超高速动能撞击近地小天体表面成坑形貌、相似律以及成坑过程中抛射物产生机制、演化过程和抛射物质量速度分布相似律。总结了基于结合点源假设、实验和数值模拟结果建立的超高速动能撞击小天体动量传递理论模型和相似律。分析了近地小天体的物理特性和撞击条件对动量传递系数的影响规律。归纳了超高速动能撞击偏转近地小天体研究中存在的问题,对超高速动能撞击防御小天体的发展趋势提出了若干建议。

舱内爆炸角隅汇聚反射冲击波超压特性研究

为研究密闭舱室内爆角隅汇聚反射冲击波超压特性,利用缩比模型进行了某典型舱室内爆试验,得到远离角隅、两面角隅和三面角隅处的冲击波载荷,结合数值模拟研究了3种特征位置处冲击波传播规律及载荷特征。研究结果表明:远离角隅处壁面反射冲击波超压曲线呈现单峰结构,反射冲击波以球面波传播;距两面角隅一定范围内冲击波超压曲线呈现双峰结构,两面角隅冲击波超压曲线呈现单峰结构,角隅汇聚反射冲击波以椭球状传播;距三面角隅一定范围内冲击波超压曲线呈现多峰结构,三面角隅冲击波超压曲线呈现单峰结构,角隅汇聚反射冲击波以球面波传播;在合理假设条件下,根据量纲分析及数值模拟结果,得到首次冲击时角隅汇聚反射冲击波载荷经验计算公式。

依兰陨石坑形成过程数值模拟研究

基于iSALE-2D仿真代码对依兰陨石坑的形成过程进行了研究,采用欧拉算法开展数值模拟,探讨了依兰陨石坑的撞击条件,统计分析了成坑过程中熔化层的形成与分布规律,结合点源成坑相似律模型,拟合得到强度机制下的成坑半径关系式。研究结果表明一颗直径120 m、撞击速度12 km/s的花岗岩质小行星垂直撞击地表形成一个与依兰陨石坑形态相似的陨石坑,再现了成坑形成的3个阶段:接触与压缩阶段、开坑阶段、后期调整阶段。大部分熔体在坑底呈分层堆叠分布,少量熔体随抛射物沉积在靶体表面,呈离散状分布,完全熔化材料质量约为撞击体质量的24倍。直径120 m、撞击速度12 km/s工况模拟结果与拟合的成坑半径关系式结果相对误差10.3%。

基于SAC的永磁同步电机智能控制算法

针对永磁同步电机在负载转矩无规则变化、参数时变时利用传统速度控制方法较难满足高精度应用场合的精确控制问题,提出一种基于数据驱动的最大熵深度强化学习(SAC)智能控制方法。该方法利用系统数据训练SAC代理替换传统PID控制中的速度环,直接输出电压实现智能控制。在变负载和变转速的实验下,相比传统PID和DDPG智能控制方法,该方法在平均最大速度误差上分别提高约54.8%和24%,平均收敛时间上分别提高约37.8%和27.8%。实验结果表明该方法具有较好的抗干扰能力、跟踪效果和稳定性。

弹体斜侵彻双层钢板的结构响应和失效研究

为探究弹体斜侵彻多层钢板的结构响应及失效规律,开展了圆形、椭圆和非对称椭圆三种截面弹体对双层钢板的斜侵彻试验,获得了不同弹体的弹道特性和结构失效情况。在此基础上,采用有限元软件对弹体斜侵彻过程的弹道特性、动态载荷以及结构响应进行了数值分析。基于空间自由梁理论和弹体动态载荷,给出了侵彻过程中弹体轴力和弯矩的分布规律,建立了弹体结构强度与失效分析方法。结果表明,弹体以正着角水平侵彻多层钢板时,存在一个临界攻角;当攻角小于临界值时,侵彻过程中会出现弹体低头、弹道向下偏转的现象;当攻角大于临界值时,则出现弹体抬头、弹道向上偏转的现象;该临界攻角随着靶板厚度的减小而增大。对于强度高、韧性低的弹体,失效模式为脆性断裂,断裂位置距头部0.72~0.81倍弹长,弹身后部所受横向冲击载荷是造成弹体断裂的主要原因。建立的弹体结构响应模型可准确预测弹体断裂失效及发生位置。此外,在三种截面弹体中,非对称椭圆弹体的断裂位置更接近头部。

激波管内压力脉冲演化特性及模拟空爆冲击波的方法研究

为利用激波管实现空中爆炸冲击波的模拟,开展了管内压力脉冲演化特性的研究。结合激波管内压力脉冲特性的实验和数值模拟,分析高压气体驱动激波管内形成类似于空中爆炸冲击波激波的过程,总结得到激波管参数对激波特征的影响规律。研究结果表明:激波管内产生的激波是平面波;适当调整激波管高压段与低压段的长度比,可以使低压段内反射稀疏波追赶上右行激波波阵面,在追上位置处形成类似空中爆炸冲击波的激波,高压段压力和长度的减小,稀疏波更容易追赶上激波波阵面;结合量纲分析,建立了形成模拟空中爆炸冲击波所需最小低压段长度,以及所形成的激波峰值超压、正压持续时间等特征参量与激波管内压力、长度等参数之间的关系,为模拟空中爆炸冲击波激波管的设计提供基础理论和数据支撑。

非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特性研究

为研究非圆截面弹体斜侵彻薄靶的动态载荷特征,利用有限元软件LS-DYNA开展了圆、椭圆和非对称椭圆截面弹体在800 m/s速度下侵彻钢板的数值模拟研究,分析了着角、攻角和弹靶结构参数对弹体所受动态载荷的影响规律。结果表明:正侵彻时,3种截面弹体受到的轴向冲击载荷基本相似,但非对称椭圆弹体还会在头部和尾部过靶时分别受到横向冲击载荷作用;仅存在着角时,3种弹体的侵彻过程均可分为弹头触靶、弹头穿靶和弹身过靶3个阶段,其中弹身过靶阶段会受到持续载荷作用,弹头和弹尾过靶时也会出现两次横向载荷峰值;正着角条件下,攻角越大轴向载荷越大。攻角为正时,横向载荷首先减小然后反向增大,且缩短了侵彻持续时间;负攻角则加强了着角对载荷的影响,并增加了侵彻时间;截面不对称度大于1时,正着角的影响得到强化。此外,弹体载荷随靶厚的增大而增大,而弹体不对称度和长径比对其动态载荷的影响相对较小。