地震作用下基于响应敏感性的单层球面网壳冗余度分析方法研究

冗余特性是结构鲁棒性的重要组成部分,也是损伤情况下结构安全性的体现。在地震等动力荷载作用下单层球面网壳结构的倒塌模式由诸多因素决定,其中结构的冗余度是重要的影响因素。为合理评估地震作用下的结构冗余度,本文基于结构响应对单元材料弹性模量的敏感性提出地震作用下的结构构件冗余度评价方法,并对一星型网壳在地震作用下的弹性、弹塑性冗余度进行分析,以验证方法的有效性。结果表明,结构冗余度能够反映构件在结构中的重要性,冗余度值的大小是构件重要性的衡量指标,低冗余度构件是结构的关键构件。利用结构的冗余度分布,可以采取加强低冗余构件的措施,从而实现网壳结构倒塌模式的优化控制。

多点输入下基于响应敏感性的单层球面网壳冗余特性研究

结构的响应敏感性是用来描述结构行为与设计参数之间关系的函数,文章基于响应敏感性对结构冗余特性进行研究,提出基于结构应变能敏感性的冗余度评价方法,即以结构整体应变能对构件材料弹性模量的敏感性极值作为冗余度评价指标,考虑局部损伤对结构整体的影响。在Dibaj和Penzien求解多点输入响应弹塑性动力方程的基础上推导多点输入下结构应变能对构件弹性模量敏感性的一整套计算公式,再以此为基础衡量结构构件在多点输入下的冗余度。以2个跨度23.4m、矢跨比1/2的K6型单层网壳多点输入振动台倒塌试验模型为检验对象,对比完善结构和人为设置薄弱区结构模型的倒塌过程,表明文中冗余特性评价方法能全面反映结构的整体性能,可以正确识别结构的薄弱区域和关键构件所在。

基于应变响应敏感性的单层球面网壳冗余度分析

冗余特性是结构鲁棒性的重要组成部分,也是复杂系统的安全性和传力路径可靠性的体现。如何对结构构件冗余度进行定量评价是目前结构工程界尚未定论的问题之一。本文借鉴P.C.Pandey方法,并将其推广应用到大跨空间网格结构,基于结构应变响应对构件单元截面面积的敏感性提出静力作用下的结构构件冗余度评价方法,从理论上以数值方式量化结构构件冗余度,并通过对三个球壳结构算例的冗余度分析说明该方法在空间结构体系中的有效应用。算例结果表明,结构构件冗余度能够反映构件在结构中的重要性,低冗余度构件是结构的关键构件。采取措施加固低冗余度构件可以有效提高结构整体刚度、结构稳定极限承载力,但在改善结构缺陷敏感性方面则视具体情况而定。

开孔电大腔高频响应敏感性及其统计分析

本文主要研究外部电磁波入射下开孔电大腔中电磁环境的高频响应敏感性及其统计分析解决方法。由于电大尺寸带来的巨大计算代价和高频响应敏感性问题,很难通过由全波分析所得到的特定条件下的场分布确定性解来评估腔内场环境的普遍规律。本文从外部激励微扰和腔体几何/物理结构微扰两个角度,对开孔金属腔的相应敏感性进行了研究,给出了不同条件下腔内的场分布图以及电场模值的概率密度函数分布。发现在高频情况下,外部激励或腔体几何/物理结构的微小变化都会导致腔内场分布的巨大变化,当其对应统计规律却较为稳定,说明用统计分析方法对电大开孔金属腔内电磁环境分析的有效性与普适性,以克服传统确定性分析方法难以避免的巨大计算代价和高频响应敏感性问题。

基于响应敏感性的单层球面网壳冗余度分析与验证

冗余特性是影响结构鲁棒性的重要因素之一,是损伤情况下结构安全性的体现。以结构的应变响应对单元材料弹性模量的敏感性作为结构构件冗余度评价指标,对3个缩尺比为1/10的单层球面网壳振动台试验模型的冗余度进行了分析。模型一的整体刚度分布均匀,其强震作用下的倒塌模式为强度破坏;模型二在6个径向主肋区设置了薄弱区,其破坏模式为动力失稳;模型三在模型二的基础上不设薄弱区,结构刚度分布均匀,在强震作用下发生强度破坏。对比试验模型的冗余度分析结果与其振动台倒塌试验结果,发现发生破坏的杆件普遍冗余度较低。研究表明,可以用冗余度衡量杆件在结构中的重要性,冗余度较小的杆件是易发生破坏的结构弱点所在,其破坏将对结构产生很大影响,是结构的关键构件。

随钻方位电磁波地层参数响应敏感性分析

随钻方位电磁波仪器往往采用倾斜或水平天线,使测量结果具备方位特性以满足地质导向需求.不同的天线组合可以测量不同的电磁场分量,不同电磁场分量对地层参数的敏感性不同.通过数学建模,模拟不同电磁场分量对地层界面方位、相对井斜角、电阻率各向异性等地层参数响应的敏感性.模拟结果表明:在可测量的九个电磁场分量中,电磁场分量xx、xy、xz、yx、yy、yz、zx、zy都能准确反应地层界面方位,其中分量xx、xy、yy、yx的层界面方位响应周期为π,xz、yz、zx、zy层界面响应周期为2π;九个分量对电阻率各向异性都有一定敏感性,不同分量在不同相对井斜角条件下的敏感性不同;交叉耦合分量xz、yz、zx、zy在大斜度井水平井中相对井斜角有很好的响应敏感性.模拟分析方位天线对地层参数的响应敏感性可以为方位电磁波仪器设计和资料解释提供理论依据.

黄土高原植被物候对季节性干旱的敏感性响应

在全球变暖的背景下,干旱事件发生频率和强度的增加导致陆地生态系统中植被多样性发生重大变化,研究植被物候对季节性干旱的响应对保护黄土高原的生态系统具有重要意义。基于MODIS遥感归一化植被指数(MODIS NDVI:MOD13Q1)数据及降水和气温逐月格点数据,采用岭回归分析方法,探讨黄土高原植被物候对季节性干旱的敏感性响应。结果表明:(1)上年夏季干旱指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI)和上年秋季SPEI会延迟植被生长季始期(Start of the season,SOS),年初冬季SPEI和当年春季SPEI导致植被SOS提前。年初冬季SPEI相比于当年春季SPEI和当年秋季SPEI更容易延迟植被生长季末期(End of the season,EOS),而当年夏季SPEI会导致植被EOS提前。(2)黄土高原植被物候对季节性SPEI具有明显的空间异质性。青海境内年初冬季干旱程度减弱时,会造成植被SOS提前;当年夏季干旱程度加剧会导致黄土高原大部分植被提前结束生长。(3)黄土高原不同植被物候对季节性SPEI响应差异明显,灌木SOS相比于森林SOS和草地SOS更容易受干旱的影响,草地SOS最易受年初冬季干旱的影响。该研究可为黄土高原植被应对季节性干旱提供一定的科学依据。

人类工程活动下多年冻土热融蚀敏感性评价模型

多年冻土热融蚀敏感性是冻土环境变化评价的重要指标之一 ,在评价工程活动对多年冻土环境影响的敏感性变化起极为重要的作用。本文提出多年冻土热融蚀敏感性定量评价模型 ,通过青藏公路沿线地温监测资料用定量评价模型分析工程活动对多年冻土环境影响的敏感性变化。结果表明 :冻土热融蚀敏感性与多年冻土温度及年平均地温呈指数关系 ,与季节融化深度呈对数关系 ;冻土热融蚀敏感性变化也与冻融过程的变化相一致。

北京园林树木物候的年代际变化——多物候阶段的树种响应

近30年来加剧的气候变化已经显著改变了北温带森林的树木物候,并对城市植被生态与景观产生长远影响。尽管此前已有研究揭示北京地带性植被生长季与花叶物候的整体变化趋势和气候响应特征,物候响应的种间差异及各物候阶段的响应敏感性仍有待进一步探究。聚焦1980s-2010s北京植物园45种园林树木物候的年代际变化,旨在揭示不同树种、各物候阶段的物候响应特征和响应敏感性差异。结果表明,与30年前相比,各树种始花期、盛花期和末花期分别平均提前10.2日、7.5日、2.4日(p<0.05),开花持续期延长,每日同步开花树种增多;各树种展叶始期平均提前7.8日(p<0.05),秋色盛期及落叶末期分别平均延后7日、7.8日(p<0.05),导致生长季及叶幕期显著延长(p<0.05)。以物候变化量绝对值衡量特定物候阶段的响应敏感性,发现与其他物候阶段相比,始花期的响应敏感性最为突出且种间一致性较强,而叶衰老物候在响应方向及程度上的种间差异最为显著,开花、展叶物候的响应差异导致8个树种的花叶时序发生颠倒。以始花期、末花期、展叶始期及落叶末期的响应敏感性标准化值均值衡量各树种的综合物候敏感性并作树种聚类分析,发现玉兰、紫丁香、华北珍珠梅、元宝枫、黄刺玫等树种呈高物候敏感性,文冠果、毛泡桐、桑、碧桃、楸等树种呈低物候敏感性,且大部分树种各物候阶段的敏感性特征并不均衡,需予以持续关注和进一步探究。面对持续变暖、极端性增强的气候变化趋势,研究结果可从树种层面为提高北京城市植被景观与生态的气候适应性提供一定参考。

40a来中国旱灾对ENSO事件的区域差异响应研究

利用中国各地区1949—1990年间旱灾的受灾面积比和成灾面积比,分别与ENSO指数进行相关分析.结果发现:ENSO指数与各地的旱灾事件有着一定的反相关关系,表明ENSO的发生对我国大部分地区有着显著的影响,特别是对华北、东北、华南、内蒙古和新疆等地区的相关性具有很好的显著水平.通过对比各个分区对ENSO事件的响应程度,分析了其空间差异性.ENSO指数的变化与中国各地的旱灾有密切的联系,全球升温通过影响ENSO事件而影响中国的旱灾面积:全球升温影响下,ENSO指数升高,旱灾减少.

涡轮增压器涡轮叶轮有意失谐强迫振动特性研究

通常希望增压器涡轮叶轮的每个叶片都制造得完全相同,形成严格的循环对称结构,但由于制造误差和工作磨损等因素会造成涡轮叶轮存在失谐。为了在设计中降低叶轮对随机失谐的敏感性,以某型号涡轮增压器涡轮叶轮为研究对象,使用CMM缩减模型和加速Monte Carlo模拟,对使用3种有意失谐方案设计的涡轮随机失谐的敏感性进行了分析。研究表明,方案Ⅰ的叶轮强迫振动敏感性曲线仍然具有峰值特征,但振动响应幅值得到一定程度的降低。方案Ⅱ的叶轮强迫振动敏感性曲线的响应峰值不再明显,最大响应幅值放大系数相比谐调叶轮由1.86降到1.58。方案Ⅲ的叶轮强迫振动敏感性曲线上的响应峰值有较大下降,最大响应幅值放大系数为1.49,微小失谐时响应值较低,对失谐不敏感。

青藏高原草地退化过程中矮火绒草繁殖分配及叶功能性状差异

本文研究了青藏高原高寒草甸区3个不同退化程度的草地群落结构和退化生境常见物种矮火绒草在退化草地中优势度、繁殖分配、叶表型功能性状差异。结果表明:随着退化程度加剧,土壤砾石含量、温度显著升高,土壤含水率、植物群落高度和密度显著降低(P<0.05);矮火绒草生殖株高响应不明显(P>0.05),营养株高呈先升高后降低趋势(P<0.05),生殖株的繁殖分配显著增加(P<0.05);矮火绒草单叶质量、单叶面积、比叶面积在各退化草地群落中差异不明显(P>0.05),叶厚度和叶体积显著降低(P<0.05),叶组织密度和叶长宽比升高。在退化梯度上,矮火绒草叶组织密度、叶厚度等功能性状的响应敏感性强于比叶面积。通过权衡叶表型功能性状(增加叶组织密度、降低叶厚度等)对退化生境进行反馈可以保证资源获取,并且采取增加繁殖分配的生殖策略提高物种的竞争力和保证繁衍。

pH值响应分离膜研究进展

介绍了pH值响应分离膜的主要类型及其制备,评述了制备两性型pH值响应分离膜的新型聚合物膜材料、接枝膜的种类、天然膜材料改性以及pH值响应分离膜的表面电荷分布特征;综述了pH值响应膜在选择性分离有机离子化合物、分离无机离子和药物释控技术中的应用研究进展。

甘肃省降雨时空分布规律与水文响应

文章基于甘肃省1965~2016年的基础降雨数据,运用Mann-Kendall趋势检验法及Arcgis空间插值法对降雨时空分布规律进行了研究,并通过模拟径流,得出了降雨径流的响应敏感性,结果表明:甘肃省多年降雨呈增加趋势,但趋势不显著,降雨空间变化趋势呈现由西北到东南逐渐升高的趋势,且降雨分区明显。通过模拟径流可得出径流与降雨的响应敏感性,不同时期敏感性表现为枯水期>全年>汛期。通过对甘肃省年降雨量时空变化特征分析,对于了解气候变化特点和未来发展趋势,优化产业布局,促进农业生产具有重要的现实意义。

单层球面网壳结构冗余度优化研究

本文基于结构响应对截面面积的敏感性,提出了一种冗余度评价指标,在此基础上运用遗传算法优选截面尺寸,实现结构冗余度的优化,提高结构的鲁棒性能。

随机进化算法在结构冗余度优化上的应用思路

用基于响应敏感性的冗余度为优化对象,以构件截面尺寸为变量,以构件间冗余度差值和结构总体积最小为目标,论述如何用SM、GA、SA算法对结构冗余度进行优化。对比3类随机进化算法在结构冗余度优化上的应用思路,指出各算法的优缺点,为编制一个融合各类算法优点的适合结构冗余度优化的高效混合随机进化算法提供借鉴。

1951-1994年中国各地云量变化对ENSO事件的响应

利用美国国家实验室的云量数据,对中国各地区1951年到1994年期间的变化与ENSO指数进行了相关分析,发现ENSO指数与中国各地云量有着一定的相关关系,表明ENSO的发生对我国大部分地区的云量有着显著的影响,从而造成对我国区域降水量的影响,特别是对华北、东北、内蒙古和西北东部等地区的相关性具有很好的显著水平。通过对比各个分区对ENSO事件的响应程度,展示了ENSO对中国各地云量的影响程度的空间差异。

开孔电大腔中场分布的统计分析

本文讨论了电大金属腔的孔缝耦合问题.采用开孔矩形腔的一种快速分析方法,来计算腔内电磁场分布;对入射波入射角度的微小变化和腔体几何结构微小变化带来的高频响应敏感性问题进行了研究;针对高频响应敏感性使确定性规律难以存在的情况,采用统计分析方法得到腔内电磁场空间分布的统计结果.研究表明,在入射波入射角度微小变化或者腔体几何结构微小变化时,腔内电磁场分布具有较大变化,但统计分析结果却具有较好的稳定性且随着频率升高稳定性越发明显,显示统计规律具有良好的普适性.这些统计规律可为电磁兼容分析和电磁效应评估提供重要的指导.