亚洲板块运动欧拉参数的确定及其板内形变的分析

板块运动的欧拉参数是表征板块运动的最基本特征。地质模型和独立空间技术实测资料建立的ITRF序列模型都将欧亚板块视为一个整体,由于80%的台站集中在西欧,因此整个欧亚作为一个背景场来研究亚洲区域形变,不能真正反映亚洲板内形变。本文利用国际地球自转服务(IERS)发布的ITRF2000速度场,独立确定亚洲区域板块运动欧拉参数,进而分析亚洲区域现今板内形变,并与地质模型NNR-NUVEL1A和ITRF2000VEL模型得到的结果进行比较,揭示亚洲区域现今运动特征:中南部形变最大,向北逐渐减小,东西向拉伸,南北向收缩;亚洲东部地区相对于亚洲是一稳定的区域;另外亚洲西伯利亚地区不属于亚洲区域块体,而属于独立的稳定的欧亚构造块体,具有刚性块体特征。

利用双h类岭估计求解板块运动的欧拉参数

在求解板块运动参数的过程中,选用的台站分布越合理,参加解算的测站数据越多,求解的参数精度也就越高,但随之带来的就是系数矩阵的病态性问题,为了解决这个问题,采用了双h类岭估计方法对北美板块的欧拉参数进行估计,求出欧拉参数及其中误差,以及板块运动水平速度的残差百分比,并将求得的欧拉参数与其他模型进行对比,结果显示模型间具有较好的一致性,但仍有一定的差异;此外,测站速度残差0~1mm的百分比在80%以上,表明利用此方法求解精度较好。

菲律宾海板块运动欧拉参数的确定及其推论

利用 ＮＵＶＥＬ－１全球板块模型的 １１２２个数据、菲律宾海板块（ＰＨ）的地震滑动 矢量以及由ＧＰＳ测得的的运动速率，根据全球板块模型反演了包括菲律宾海板块在内 的１２个板块相对于太平洋板块（ＰＡ）的欧拉矢量．推得了菲律宾海板块相对周围其他板 块的运动矢量．这一结果与观测值相当符合，并能满足开罗林板块（ＣＲ）附近的ＣＲ－ＰＨ， ＰＡ－ＣＲ边界上的地质及其他地球物理约束．最后利用板块运动参数讨论了菲律宾海板 块的形变．

基于ITRF2008的NNR-MORVEL56的全球板块运动参数求解

基于最新的、较为完善的板块边界模型——NNR-MORVEL56的划分边界,利用ITRF2008的数据解建立实测板块运动模型ITRF2008VEL,对NNR-MORVEL56的部分板块欧拉参数进行求解,并给出误差估计;在此基础上,以NNR-MORVEL56模型的欧拉参数为初始值,利用其理论速度与实测速度差值,求参数改正数,进而迭代求出参数最优解,并与ITRF2008VEL、NNR-MORVEL56进行比较;结果表明,迭代最优解在精度上优于ITRF2008VEL,且三种模型在整体上有一定的一致性,但也存在部分差异;此外,虽然利用ITRF2008的数据可以解算部分NNR-MORVEL56的板块欧拉参数,但仍有局限性。

抗差主成分估计在板块运动参数解算中的应用

为解决在采用空间大地测量数据求解板块运动欧拉参数过程中可能出现的矩阵病态问题,以及消除粗差对解算结果的影响,利用抗差主成分估计方法,采用IGG3方案的选权迭代方案对北美板块的2 577个台站进行检测,剔除包含粗差的异常站数据,求出欧拉参数最优解,并进行误差估计,建立北美板块的运动模型。计算结果表明,剔除异常台站前后精度有一定的提高,参数结果与其他模型的解算结果具有较强的一致性。

对欧拉矢量附加不等式约束的RELSM模型及其应用

借鉴选权拟合思想,对区域地壳运动的整体旋转和线性应变模型中欧拉矢量部分附加不等式约束,将区域地壳运动的欧拉参数约束到由多年观测资料确定的平均欧拉参数值附近,建立附有不等式约束的整体旋转和线性应变模型。对中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的近几期GPS观测速度场数据进行拟合分析,结果表明,本文方法通过不等式约束可适当增强块体整体运动趋势的平滑性,获得对速度场更高的拟合精度,可进一步增强模型的物理解释能力。

六自由度并联机器人输出解耦控制

六自由度并联机器人是一个非线性多输入多输出系统,各自由度运动输出之间存在耦合.利用反馈线性化和PD控制,仅实现了平移运动间的解耦,而旋转运动之间仍然存在耦合作用.为实现并联机器人运动输出间的完全解耦,在反馈线性化控制的基础上,设计了一种新的解耦控制器,利用该控制器可以进一步实现并联机器人的旋转输出解耦,同时,给出了控制器解耦性能的仿真验证.

南半球减速膨胀的定量分析

利用空间大地测量技术的长期观测资料 ,得出南半球纬线圈纬线长变化率和全球活动板块边缘扩张与汇聚运动速率 ,并与 3Ma平均地质地磁模型NUVEL1A的估算结果进行比较 :(1)空间大地测量技术测得南半球纬线圈纬线变化率均为正值 ;(2 )南半球测站的垂向运动除了赤道附近几个测站下沉 ,其余 91%的台站全上升 ;(3)南半球相邻板块的现今汇聚和扩张运动速率均比 3Ma平均地质模型NUVEL1A估值小 ,而北半球相邻板块的汇聚和扩张运动速率没有系统性的变化 .这些实测结果反映了南半球纬线圈方向在减速伸展 ,南北方向在减速拉伸 ,即南半球在减速膨胀 .

南美板块的运动和活动形变

利用GPS测量南美板块地表位移来研究南美板块的运动和形变以及在智利海沟处纳兹卡_南美边界形变。南美板块以平均 14 .0mm/a的速度整体向北移动 ,在东西向以 10 .9mm/a的速度收缩 ,并存在 3.8mm/a整体性向东偏移 ,因此大西洋在扩张的同时有一个微小的向东移动 ,形成现今大西洋中脊向东扭曲的形态。并基于空间大地测量资料 ,确立独立于任何板块运动模型约束和假设的南美板块欧拉参数 。

北半球压缩的空间大地测量技术检测

利用现代空间大地测量技术测出北半球活动板块边缘会聚、扩张和滑动速度.北半球板块间南北方向运动总体上呈现会聚类型,反映北半球在南北方向处于收缩状态;北大西洋中脊扩张速度明显小于南大西洋中脊;纬度为7.7,23.3,34.8,42.0和51.0的闭合环纬线长变化率分别为-20.0,-15.5,-3.5,-4.1和-5.8 mm/a,均为负值,表明北半球纬向运动在收缩.另外,利用板块欧拉运动定律得出北半球同纬度板块回路速度闭合差为负值,进一步验证了北半球压缩.

基于假设检验的刚性板块台站选取及全球板块运动模型的建立

提出采用正态μ假设检验方法,自动探测并剔除板块内异常台站,经统计假设检验和迭代平差,逐步逼近刚性板块稳定台站。运用该方法成功确定了全球九大主要板块稳定台站,建立了高精度ITRF2005VEL全球板块背景场及运动模型。结果表明,所建模型与其他模型相比,整体一致,精度明显提高。

通用几何约束系统统一建模研究

在几何约束和几何实体的基本约束和欧拉参数表达的基础上,研究了通用几何约束系统的统一建模问题。通过对三维几何实体姿态约束和位置约束解耦性的分析,抽象出球实体、盒体和球盒体三种基本几何实体表达空间几何实体,并以基本约束的组合表达几何约束,形成几何约束模型特有的层次结构;并以有向图管理几何约束系统,可以清晰地反映姿态约束和位置约束的解耦性,实现约束系统的细粒度分解,得到规模更小的求解序列,实现高效求解。方法实现于原型系统WhutVAS中。

中国大陆主要块体现今运动状态联合反演研究

基于中国大陆多年来的GPS速度数据和地震矩张量数据,在充分考虑大陆内部构造活动的基础上,联合反演研究了中国大陆主要块体的欧拉运动参数。将两种观测数据的相对权比同欧拉参数一同作为反演参数,利用联合反演模型和优化方法,合理地提取了观测数据中的块体运动信息。研究结果表明:(1)7个亚板块表现出复杂的运动和变形格局,以南北带为分界线,西部从南向北逐渐减弱,西藏亚板块中构造块体的欧拉矢量转速平均约为0.551°/Ma,新疆亚板块中各构造块体的欧拉矢量转速平均约为0.267°/Ma;南北带西部多数块体的运动明显大于东部,华北亚板块的欧拉矢量转速平均约为0.251°/Ma,华南亚板块约为0.283°/Ma。(2)中国大陆地壳的形变具有明显的整体形变趋势,同时亚板块或构造块体之间又表现出构造运动的区域性和差异性。(3)在联合反演中,GPS资料主要作用在于确定地壳运动的现时性,地震矩的作用主要是确定运动的趋势性。利用两种观测数据进行联合反演,可最大限度地提取块体运动的信息。

顾及板块内部形变的抗差估计异常测站筛选方法及应用

采用块体运动的整体旋转与线性应变模型(RELSM)描述块体内部形变,利用具有高崩溃污染率的抗差估计方法,对中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的GPS观测速度场数据进行测站筛选及拟合分析。结果表明,本文方法不仅能较好地兼顾块体整体运动的平滑性和局部构造运动的差异性,还能抑制粗差的影响,可获得较好的速度场拟合结果。

微结构的大转角非线性动态行为的宏建模方法

针对微结构的大转角非线性动态行为,提出采用欧拉参数法对用传统欧拉角度法描述的微结构动力学方程进行线性化,以避免MEMS器件的系统级仿真不收敛和提高仿真速度.以大转角扭转微镜为例验证了方法的有效性.用硬件描述语言Mast编程建立了组件模型,使用组件模型构建了系统级模型并进行了仿真分析.分析表明,两种方法的仿真精度与有限元方法比较相差都在2%以内;与欧拉角度法比较,使用欧拉参数法仿真速度快3倍以上;说明使用欧拉参数法能够在不显著损失精度的前提下更加有效地描述微结构的大转角非线性动态行为.

空间物体坐标系角速度表达式的两种新推导

本文分别利用变分原理和矢量绝对变化率与相对变化率的关系,对物体坐标系的角速度进行了推导,并利用欧拉参数和欧拉角表达了它。

多柔体系统的动力分析(2)

本篇是在多柔体系统的动力分析 (1 ) ,即在建立了杆、梁结构的系统的动力模型基础上 。

带静电斥力弹性杆的Cosserat方程及其数值模拟

根据牛顿动力学定律,导出弹性杆的Cosserat方程,引入欧拉参数将方程组化为方便数值计算的分量表达形式。导出弹性杆的静电斥力的数值表达式,进一步导出带静电斥力的弹性杆的Cosserat方程。最后利用数值方法进行数值模拟。

刚体姿态仿真方法研究

首先论述了姿态描述的四种方法:欧拉角、欧拉轴旋转参数、方向余弦和四元数法,重点介绍了四元数法在飞行器运动学上的应用,它消除了欧拉方程的奇异性,计算效率也远远优于其他三种方法;最后讨论了数值仿真的方法及误差。

人体有限块刚体模型的动力学计算

在运动生物力学许多问题的研究中,可以将人体简化为由若干块刚体用铰链连接的多刚体系统。通常可采用图1所示的十五块刚体模型,但在有些情况下也可取大于或小于十五块的模型。我们利用R·Huston等人介绍的方法。