基于空间相互作用模型的县域城镇体系结构定量化研究——以科尔沁左翼中旗为例

以空间相互作用模型为基础,GIS为主要平台,通过改进断裂点模型,实现了对科左中旗城镇体系结构的分级以及经济区的划分。首先,提出了以城镇中心性强度代替城镇人口规模并结合加权Voronoi图的模型改进方法。然后,通过引入加权平均距离摩擦指数、成本加权距离等概念,建立并完善了中心性强度计算的指标体系。利用所得的中心性强度值并结合当地实际,将研究区的城镇体系结构划分为中心镇、二级中心镇以及一般镇3个级别。最后,通过比较常规Voronoi图与改进Voronoi图两种空间划分方案,最终确定以各城镇中心性强度的平方根为权重的改进Voronoi图的空间划分方案作为研究区城镇辐射范围的划分依据,再通过逐步合并与搜索,得到科左中旗的经济区划分方案,即以中心镇为主的东、中、西三大经济区。

包含等离子体辅助沉积参数和离子刻蚀作用过程的结构区域相图

文中提出一种扩展的薄膜微观结构的区域相图,可以用其来表征过滤阴极弧以及高功率脉冲磁控溅射镀膜过程中含有大量离子流的动态沉积过程。其坐标轴包括广义同系温度,标量化动能以及可以表征离子刻蚀作用的净膜厚。需要强调的是,由于影响薄膜生长的实际参数要远超相图中有限的坐标轴数,因此该结构区域相图展示的生长条件与薄膜结构之间的关系是近似和简化过的。

俯冲带流体不混溶及其演化

流体在俯冲加工厂中扮演着重要的角色。岩石学研究通常针对矿物中的“固定流体”,而对俯冲带内自由活动的流体,特别是自由流体不混溶分离演化过程及其影响的研究较为缺乏。流体的不混溶及其演化在自然界普遍存在,这一点在自然样品研究、高温压实验和流体状态方程理论计算的结果中得到验证。俯冲带中实际的流体体系是多元的、开放的和复杂的系统。随着流体的运移和演化过程,流体及流体-岩石体系将更加多样化。因此流体不混溶及其演化具有普遍性、复杂性和多样性的特点。地球物理的证据表明俯冲带内的流体集中在俯冲板片靠近海沟处、俯冲板片与上覆地幔楔界面附近和上覆地幔楔内部。这些单相或多相的流体可以通过多种路径、机制和传输方式进行运移。在大范围尺度上,流体可以沿着俯冲板片与上覆地幔楔之间的密封界面自下而上倾斜流动。在一些密封破裂的排泄口处(如岩体形变或断裂/断层处)流体向上流入地幔楔。不排除由岩石裹挟或在俯冲板片弯折处向下运移的流体。在局部尺度上,流体运移受到不同岩性以及具有各向异性渗透率的构造界面的控制。通过结合俯冲带中流体运移可能的路径、流体高温压范围的P-T-X相图和俯冲带热结构模型,我们构建并探讨了简单二元体系流体在俯冲带弧前运移过程中不混溶演化的理想理论模型。一方面,不同热结构俯冲带中的流体具有不同的循环和演化特征,冷俯冲带相比热俯冲带具有更深更广阔的流体不混溶空间。另一方面,在相同俯冲带中,不同体系流体具有不同的可以发生不混溶的空间范围(对于二元体系流体表现为H_(2)O-CO_(2)<H_(2)OCH_(4)<H_(2)O-N_(2)<H_(2)O-H_(2))。流体在俯冲带中不同的位置和不同运移路径也控制着流体的演化过程。此外,俯冲热结构随长期演化逐渐变冷,以及更长时间尺度的地球冷却,这些过程扩大了地球内部流体不混溶的空间范围,可能长期促进这些流体随演化依次或同时释放,进而对地球内部和地表环境产生重大影响。流体不混溶、分离、选择性运移和富集的演化过程直接影响岩石学的研究、矿藏的形成和环境气候的变化,并与多种地质现象、过程(如表现在构造边缘地表处的冷泉、热泉、泥火山以及自然界中较常见的石英和碳酸盐脉体形成)相关联。流体不混溶过程对地球内部物理和化学过程的影响可能受到较大的低估。因此本文旨在希望能够在流体不混溶问题上引起更多地质学家的注意。

钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生仿真

为建立适用于钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生分析方法,以Roe-Siegmund循环内聚力模型为基础,考虑混合加载模式下的内聚力参数转换,对ABAQUS进行二次开发,形成反映疲劳累计损伤的VUMAT子程序;通过试验数据获得了Q345钢材对应的焊接区域材料内聚力参数,基于Voronoi图法、焊接区域晶粒微观形态与力学特性建立了U肋-盖板焊缝焊趾处微观晶粒组织,并与宏观二维平面应变模型合并,模拟了多尺度疲劳裂纹萌生;结合等效结构应力法和线弹性断裂力学裂纹扩展理论,考虑初始缺陷形态和疲劳断裂临界标准反推了不同应力水平下的累积内聚力长度,进而得到疲劳裂纹萌生寿命的计算方法。分析结果表明:采用提出的方法模拟U肋-盖板焊缝焊趾裂纹萌生行为时,裂纹在焊趾处萌生并垂直于顶板表面进行扩展,形成了穿晶断裂模式,微观晶粒组织应力分布随裂纹萌生及短裂纹扩展而不断变化,且随着微观晶粒组织分布和力学特性的随机性变化,仿真结果中的短裂纹扩展路径细节与临界循环次数均不相同;反推得到的累积内聚力长度随初始缺陷形状比、长裂纹扩展临界深度、微观晶粒组织分布及其力学特性以及所处应力幅值的不同产生变化,考虑上述因素获取的累积内聚力长度-等效结构应力幅拟合曲线能够获取对应的裂纹萌生寿命。由此可知,建立的多尺度疲劳裂纹萌生仿真分析方法可为钢桥面板疲劳裂纹萌生寿命的获取提供新的解决路径。