球冠型充气膜结构月球基地的研究

世界航天大国纷纷计划要在月球建立基地,而充气膜结构所具有的轻质、高强特点,使之应用于月球基地成为可能。在分析月球上膜结构的特点基础上,用ANSYS软件建模,对构想的几种球冠型充气膜结构(包括无加强索模型、有加强索模型及有底模型)进行了初始找形分析和荷载分析,并就模型的半径、加强索的数量和截面积等参数对膜材内力的影响进行了讨论,从力学角度对月球上的充气膜结构进行了有益的探讨。

圆环坐标系下自供能转换器球冠型拓扑的建模与优化

电容式集能转换器的设计和优化直接影响自供能装置的整体性能。集能效率的优化可转化为体积约束条件下的拓扑参数优化,由此提出一种改进的球冠型集能转换器拓扑,并在圆环坐标系下基于分离变量法建立了其解析模型。提出储能增量系数的概念,并导出以球冠开口半径与球半径之比为变量的储能增量系数表达式。针对不同尺寸的球冠型拓扑,储能增量系数的实测结果与理论值吻合地较好,从而验证了所建立的球冠型转换器拓扑解析模型的正确性。研究结果为自供能装置集能转换器的优化设计提供了理论依据。

国家天文台500米口径球面射电望远镜台址球冠型边坡稳定性分析

中国科学院国家天文台500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)台址位于岩溶洼地内,开挖完成后的洼地边坡外形接近球冠型边坡,属于轴对称圆形凹坡,坡体由胶结的土石混合体和石灰岩组成,局部稳定性良好,整体稳定性有待评价。目前边坡整体稳定性评价通常采用基于平面应变假定的极限平衡法,由于未考虑边坡外形,该方法用于轴对称圆形凹坡稳定性的评价结果有偏差。为消除上述偏差,将轴对称圆形凹坡滑体划分为多个环形条块,考虑环形条块轴力的抗滑作用,提出了针对轴对称圆形凹坡的极限平衡法改进方法;并采用数值分析方法对改进后的简化Bishop法进行验证,结果表明改进后的简化Bishop法安全系数计算结果较未改进方法略有提高,与数值分析法结果基本一致。同时给出轴对称圆形凸坡的安全系数计算公式,计算结果表明圆形凸坡稳定性与直线形边坡较为接近。上述两种计算方法为类似外形的边坡稳定性评价提供了新的途径。

类球冠型连体建筑的室外风环境模拟与最优设计研究

不规则建筑的风环境品质，将直接影响室内自然通风及地面行人的舒适与安全。以某一类球冠型连体建筑为例，对其室外风环境进行了详细的数值模拟计算与方案优化设计分析。引入风向方位角的新概念，结合本地常年气象统计资料，进行了室外风环境的优化设计数值模拟研究，详细比较和分析了建筑表面风压分布及人行区风环境的舒适度，得出连体建筑间距及布局设计对此类建筑室外风环境影响的耦合关系。分析发现此类连体建筑在间距7．5m、风向方位角范围为75°～130°时为最佳设计方案，室外风环境的研究也为此类建筑形式的规划建设及建筑室内通风效果、节能潜力的预测提供了科学依据。

150m^2流态化沸腾焙烧炉球冠型炉顶内衬砌筑技术

流态化沸腾焙烧炉是铜锌焙烧冶炼的主要热工设备,随着国际国内冶金、建材、化工、有色等工业的快速发展,设计大容积、高效、节能、环保型沸腾焙烧炉已成为新的发展趋势。伴随着冶炼技术的进一步提升,有色工业的快速发展给筑炉施工带来了新的机遇和挑战。特别是沸腾焙烧炉球冠型炉顶设计跨度大,砌筑精度高,为保证砌筑质量和施工安全,延长炉体寿命,提高工作效率,降低工程成本,科学性、应用性探索150m^2流态化沸腾焙烧炉球冠型炉顶砌筑技术具有现实意义。

Spherical cap harmonic analysis of regional magnetic anomalies based on CHAMP satellite data

We used CHAMP satellite vector data and the latest IGRF12 model to investigate the regional magnetic anomalies over China's Mainland. We assumed satellite points on the same surface （307.69 km） and constructed a spherical cap harmonic model of the satellite magnetic anomalies for elements X, Y, Z, and F over Chinese mainland for 2010.0 （SCH2010） based on selected 498 points. We removed the external field by using the CM4 model. The pole of the spherical cap is 36N° and 104°E, and its half-angle is 30°. After checking and comparing the root mean square （RMS） error of AX, AY, and AZ and X, Y, and Z, we established the truncation level at Kmax = 9. The results suggest that the created China Geomagnetic Referenced Field at the satellite level （CGRF2010） is consistent with the CM4 model. We compared the SCH2010 with other models and found that the intensities and distributions are consistent. In view of the variation off at different altitudes, the SCH2010 model results obey the basics of the geomagnetic field. Moreover, the change rate of X, Y, and Z for SCH2010 and CM4 are consistent. The proposed model can successfully reproduce the geomagnetic data, as other data-fitting models, but the inherent sources of error have to be considered as well.

CFRP加固带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土短柱轴压性能研究

为研究CFRP加固带球冠形脱空缺陷的钢管混凝土短柱轴压受力性能,进行了8根轴压短柱试验研究,包括2根无脱空柱、2根带球冠形脱空缺陷柱及4根CFRP加固带球冠形脱空缺陷柱。分析了CFRP加固对带球冠形脱空缺陷柱的破坏模态、荷载-轴向位移关系曲线、荷载-轴向应变关系曲线、承载能力及延性的影响。试验结果表明:脱空缺陷的存在会影响钢管混凝土柱的力学性能;当脱空率为6.6%时,柱的峰值荷载下降12%,位移延性系数下降17%;采用CFRP加固柱,其承载能力和变形能力有所提高,当加固1层时,柱的峰值荷载提高9%,位移延性系数提高7%;当加固2层时,柱的峰值荷载提高26%,位移延性系数提高88%。