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土木工程学报 2023年第7期56卷 45-54页

作者：吴桢灏庄亮东黄远湖南大学湖南长沙410082 清华大学土木水利学院北京100084 清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084

基于弹塑性力学的基本原理,提出一种新型恢复力模型,可用于模拟消能减震体系中的金属阻尼器。新模型采用指数函数的形式定义屈服面随塑性变形的演化过程,能更好地反映金属阻尼器在屈服后承载力增长速度随塑性变形增加而不断减小的非线... 详细信息

基于弹塑性力学的基本原理,提出一种新型恢复力模型,可用于模拟消能减震体系中的金属阻尼器。新模型采用指数函数的形式定义屈服面随塑性变形的演化过程,能更好地反映金属阻尼器在屈服后承载力增长速度随塑性变形增加而不断减小的非线性过程,同时,分别采用两个随动强化分量和两个等向强化分量以评估阻尼器在往复小变形与往复大变形情况下的强化行为,提升了模型对各类工况下阻尼器模拟的准确性。进一步地,将文献中各类金属阻尼器的试验结果与文中模型的预测结果进行对比,结果表明,新型恢复力模型可以准确地预测不同形式、不同材料和不同加载制度下金属阻尼器的复杂行为,具有极强的通用性,可用于工程实践中各类金属阻尼器的模拟。

关键词：金属阻尼器恢复力模型数值模拟等向强化滞回曲线

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基于多源遥感数据的黄河数字流域模型改进

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水利学报 2023年第8期54卷 930-941页

作者：薛源覃超吴保生张玍李丹傅旭东清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 清华大学水利水电工程系北京100084 中国煤炭科工集团有限公司煤炭科学研究总院有限公司应急科学研究院北京100013

山区河流水系众多,往往因地势险要难以现场量测获得河流基础信息,是典型的缺资料地区。本文结合多源遥感提取的68个河流断面及34个水文站实测断面,建立了黄河中游各级别河流的断面概化模型。融合传统线状DEM水系及河流表面、概化断面构... 详细信息

山区河流水系众多,往往因地势险要难以现场量测获得河流基础信息,是典型的缺资料地区。本文结合多源遥感提取的68个河流断面及34个水文站实测断面,建立了黄河中游各级别河流的断面概化模型。融合传统线状DEM水系及河流表面、概化断面构建河道边界形态。针对黄河数字流域模型,基于不同级别河流的河道边界条件建立了断面判别模块,改进其汇流模型。以黄河一级支流皇甫川流域为例,以2010—2015年的资料率定模型,以2016年汛期日径流及年内3场典型洪水过程验证模拟效果。结果表明,改进后的模型输入参数均可由遥感观测获取,且日流量模拟的纳什效率系数高于0.8,流速及水深的模拟误差分别为7%、9%,全时期洪峰流量的模拟误差平均为15%、峰现时间误差约1.4 h,均较改进前明显提升。研究成果可为山区河流水文过程模拟及河流地貌演化等研究提供重要的基础数据和技术参考。

关键词：山区河流多源遥感河流断面黄河数字流域模型

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城市立交桥洞内涝过程的精细化模拟研究

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北京大学学报（自然科学版） 2023年第1期59卷 105-114页

作者：叶裕佳秦华鹏毛俊祺城市人居环境科学与技术重点实验室北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055

为科学地指导城市立交桥区的排水防涝改造,降低内涝风险,以深圳市某立交桥为研究对象,构建高分辨率城市内涝模型,采用地表积水实测资料进行模型率定及验证,模拟立交桥洞在雨水口防堵、下凹式绿地以及两者的组合措施改造前后不同降雨情... 详细信息

为科学地指导城市立交桥区的排水防涝改造,降低内涝风险,以深圳市某立交桥为研究对象,构建高分辨率城市内涝模型,采用地表积水实测资料进行模型率定及验证,模拟立交桥洞在雨水口防堵、下凹式绿地以及两者的组合措施改造前后不同降雨情景下的积水情况。结果表明,1)高分辨率城市内涝模型可以实现城市立交积水动态变化过程的准确模拟;2)5年、20年和100年重现期降雨情景下,立交桥洞内涝严重,积水时空变化速率快,当降雨重现期为100年时,最大积水深度和面积分别高达1.52 m和1833 m^(2),积水深度随时间和空间的最大增长速率分别高达0.04 m/min和0.23 m/10 m;3)组合措施的内涝削减效果优于不同改造措施单独使用时的削减效果,100年重现期降雨情景下,单独采用雨水口防堵和绿地下凹措施,仍然存在0.6 m以上深度的积水,而组合措施可使内涝积水深度小于0.5 m,内涝持续时间缩短至30 min内,可有效地缓解桥洞内涝。

关键词：立交桥洞精细化模拟内涝治理

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中红外AOTF成像仪光谱校准方法

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红外与激光工程 2023年第12期52卷 157-165页

作者：余凯郭琦李娜成驰赵慧洁北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院“精密光机电一体化技术”教育部重点实验室北京100191 北京航空航天大学人工智能研究院北京100191 北京航空航天大学“空天光学-微波一体化精准智能感知”工业和信息化部重点实验室北京100191

针对基于中红外声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)的光谱成像系统观测运动目标过程存在光谱数据漂移问题,提出了一种基于声光互作用的在线光谱校准方法。根据目标光谱成像位置与驱动频率,构建了逆向光线追迹模型,从... 详细信息

针对基于中红外声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)的光谱成像系统观测运动目标过程存在光谱数据漂移问题,提出了一种基于声光互作用的在线光谱校准方法。根据目标光谱成像位置与驱动频率,构建了逆向光线追迹模型,从而实现了光谱数据的在线校准,满足运动目标探测的实时性要求。该方法能为后续目标检测、识别与跟踪提供稳定且精确的光谱数据立方体。在实验验证方面,利用设计研制的平行光入射的中红外AOTF光谱探测系统,以黑体与中红外滤波片组合作为目标光源,对光谱校准模型开展实验验证。最终实验结果表明,针对位于不同视场处的模拟运动目标,校正后的光谱漂移相对误差均优于4.45%,有利于提升对运动目标光谱探测的应用能力。

关键词：声光可调谐滤波器光谱校准光线追迹动目标光谱探测

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1979-2021年中国南海海表风速和大风事件的变化特征

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高原气象 2024年第3期43卷 696-710页

作者：李晨轩韦志刚北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875

利用欧洲中期天气预报中心European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)最新的第五代再分析资料ECMWF Reanalysis v5(ERA5),定义了大风事件,使用经验正交分解等方法分析了1979-2021年中国南海海表风速和大风事件的变化特... 详细信息

利用欧洲中期天气预报中心European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF)最新的第五代再分析资料ECMWF Reanalysis v5(ERA5),定义了大风事件,使用经验正交分解等方法分析了1979-2021年中国南海海表风速和大风事件的变化特征,并对是否受热带气旋的影响进行了区分。结果发现,南海风速分布呈现出十分明显的季节特征,冬季主要为东北风,夏季为西南风;春、夏季南海东北部与其他地区风速变化存在反向关系,除东北部沿海地区外,春季平均风速变化经历了减小-增大-减小的变化,总体呈较弱的增加趋势;而夏季则是增大-减少-增大,总体呈减小趋势。秋季南海风速呈全区一致的变化,呈减小趋势。冬季变为东南与其余部分反向,除西南部外,风速呈显著增强趋势。大风事件发生在风速较大的区域和时间内,冬季和秋季发生大风事件的频次要高于春季和秋季,冬半年要高于夏半年;在冬季和冬半年,大风事件的发生频次在南海中部长山山脉东侧直到南海东北部台湾海峡附近有显著上升趋势;大风事件频次变化趋势随季节改变有很大的差异,冬季和春季大风事件频次变化趋势与夏季和秋季相反。夏半年大风事件频次变化融合了夏季和秋季的变化趋势特点;类似的冬半年大风事件频次融合了冬季和春季的变化趋势特点。在夏季,秋季和夏半年这些受到南海夏季季风影响的季节内,热带气旋对发生的大风事件频次影响更大;对在冬季,春季和冬半年发生的大风事件则影响较小。

关键词：南海气候变暖 ERA5再分析资料大风事件极端事件

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含缺陷C/C-SiC缎纹编织复合材料的压缩损伤及失效机制

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材料工程 2024年第9期52卷 169-179页

作者：许志远谭志勇徐培飞张大海费庆国东南大学机械工程学院南京 211189 高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室南京 211189 江苏省空天机械装备工程研究中心南京 211189 北京临近空间飞行器系统工程研究所北京 100076

为了研究含孔隙缺陷缎纹编织复合材料的压缩力学性能和失效机制,开展了含孔隙C/C-SiC缎纹编织复合材料的经向压缩实验;通过基于离散单元法的爆炸碎片算法来引入随机孔隙,建立了含孔隙缺陷缎纹编织复合材料的细观强度预测模型.基于该模... 详细信息

为了研究含孔隙缺陷缎纹编织复合材料的压缩力学性能和失效机制,开展了含孔隙C/C-SiC缎纹编织复合材料的经向压缩实验;通过基于离散单元法的爆炸碎片算法来引入随机孔隙,建立了含孔隙缺陷缎纹编织复合材料的细观强度预测模型.基于该模型模拟了经向压缩载荷下细观模型的渐进失效过程,揭示了孔隙对损伤过程的影响规律,结合实验数据对渐进损伤过程和失效机制预测模型进行了验证.结果表明,在经向压缩载荷下材料主要破坏模式为剪切破坏和分层破坏,具体表现为三种形式:层间局部基体开裂、基体与经纱脱粘后分层,经纱整束断裂、部分断裂,以及纬纱脱粘与基体分离、纬纱开裂.同时数值模拟结果与实验值基本相同,验证了该含孔隙缺陷C/C-SiC缎纹编织复合材料模型的有效性,为二维编织复合材料的力学性能研究提供了一种有效方法.

关键词：编织复合材料渐进损伤爆炸碎片算法数值模拟压缩力学性能

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模拟降雨下以小时为步长的崇礼区典型林分地表细小死可燃物含水率预测模型

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应用与环境生物学报 2023年第4期29卷 913-921页

作者：王珊冯仲科郁壮张瀚月北京林业大学精准林业北京市重点实验室北京100083 海南大学热带特色林木花卉与种质创新教育部重点实验室海口570228

地表细小死可燃物含水率是影响林火蔓延的重要指标,构建精准的崇礼区地表细小死可燃物含水率预测模型,有利于完善崇礼区森林火灾预报系统.以白桦(Betula platyphylla)、落叶松(Larix gmelinii)、慢生杨(Populus L.)和山杨(Pobulus david... 详细信息

地表细小死可燃物含水率是影响林火蔓延的重要指标,构建精准的崇礼区地表细小死可燃物含水率预测模型,有利于完善崇礼区森林火灾预报系统.以白桦(Betula platyphylla)、落叶松(Larix gmelinii)、慢生杨(Populus L.)和山杨(Pobulus davidiana)4种崇礼区典型林分为研究对象,通过野外模拟降雨试验,包括4个降雨梯度(降雨量分别为1、2、5、10 mm),连续监测降雨后不同时间间隔(2、4、6、8、10、12、24 h)的地表细小死可燃物含水率动态数据,同时收集林分内气象因子,建立了适用于降雨期的以小时为步长的地表细小死可燃物含水率预测模型.结果显示:模拟降雨期内,落叶松林分的地表细小死可燃物含水率范围为30.68%-194.87%,显著高于其他林分.4种林分的地表细小死可燃物初始含水率均超过100%,随着时间的推移,含水率逐渐下降,24 h后含水率在27.16%-45.82%范围.时间间隔对4种林分的地表细小死可燃物含水率影响最大,相对重要性在23.72%-55.06%范围.温度则只对山杨林分地表细小死可燃物含水率有较大影响,相对重要性在30%左右.所建立的12个预测模型中,参数均通过显著性检验,残差满足同方差性,模型可解释超过60%的地表细小死可燃物含水率变异.模型的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)分别为19.24%和23.27%.本研究表明崇礼区不同林分地表细小可燃物含水率存在显著差异,降雨要素是解释含水率变化的主导因子.(图5表6参45)

关键词：可燃物含水率气象因子森林火灾崇礼区

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城市化背景下京津冀地区遥感植被物候的变化特征

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应用生态学报 2025年第3期36卷 693-702页

作者：花艺玮孟丹胡非凡赵月张聪聪李小娟首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 水资源安全北京实验室北京100048 北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 保定市自然资源和规划局河北保定071000

城市环境面临不透水面增加、城市热岛效应加剧以及空气污染严峻等多重挑战,对城市的植被物候造成一定影响。本研究对2002—2021年京津冀地区的MOD13Q1增强植被指数数据进行时间序列重构,基于动态阈值法提取出关键植被物候参数,探究动态... 详细信息

城市环境面临不透水面增加、城市热岛效应加剧以及空气污染严峻等多重挑战,对城市的植被物候造成一定影响。本研究对2002—2021年京津冀地区的MOD13Q1增强植被指数数据进行时间序列重构,基于动态阈值法提取出关键植被物候参数,探究动态城市化梯度下植被物候的变化特征。结果表明:研究期间,京津冀东南部地区的生长季开始期(SOS)较早、中部和西南部地区的生长季结束期(EOS)较晚,中部和东南部地区的生长季长度(GSL)较长;京津冀大部分地区的SOS提前、EOS推迟,导致GSL显著延长。不同植被类型的物候趋势总体一致,但具体表现各异:农田的SOS提前幅度最大,森林的EOS推迟幅度最大,农田的GSL延长幅度最大。2002—2021年,不透水面占比(ISP)每增加10%,SOS平均提前1.28 d, EOS平均推迟1.33 d, GSL平均延长2.2 d。此外,随着ISP增强,地表温度先升高,ISP到达40%后趋于稳定;随着地表温度升高,SOS呈现先提前后推迟趋势(拐点地表温度为23℃),EOS呈现先推迟后提前趋势(拐点地表温度为20℃),推测这一结果与光温周期耦合调控物候有关。植被物候在动态城市化梯度下的响应程度展现出显著差异,地表温度作为重要环境因素,对城乡物候差异的形成具有重要影响。

关键词：植被物候增强型植被指数城市化梯度地表温度

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加热-冷却过程中花岗岩细观热破裂机制

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岩土工程学报 2024年第10期46卷 2138-2147页

作者：王飞邹岩琳庞瑞何本国范立峰孟德昊刘甜甜石垚东北大学教育部深部金属矿山安全开采重点实验室辽宁沈阳110819 北京工业大学城市建设学部建筑工程学院北京100124 中煤科工开采研究院有限公司巷道研究分院北京100013

由于高温试验设备的限制,在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断,无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此,基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系,构建花岗岩热力耦合UDEC晶... 详细信息

由于高温试验设备的限制,在实验室中研究岩石真实热破裂规律通常需要依据冷却后试样的细微观结构观测结果来进行分析推断,无法获得热破裂的实时动态演化过程。为此,基于考虑温度和裂纹滑移效应的节理本构关系,构建花岗岩热力耦合UDEC晶粒模型,以深入探究加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂行为。研究发现,在加热状态下,花岗岩热诱导微裂纹在75℃左右开始萌生,随着温度的升高,微裂纹数量在α→β石英相变温度附近快速达到峰值,但微裂纹密度在600℃降温到25℃的冷却过程中并没有明显变化。虽然冷却效应引起的裂纹数量变化可以忽略不计,但会导致裂纹开度的增加或减少。在加热过程中,微裂纹的萌生主要是由于相邻晶粒的热膨胀不同导致局部应力累积造成的。而石英高温相变引起的细微观结构变化可以增强不同晶粒之间的相互作用,导致晶粒尺度上的压缩和剪切运动加剧,使得热应力裂纹继续变形拓展。在冷却过程中,由于加热过程中热破裂导致的细微观应力释放和冷却效应导致的不同矿物晶体收缩,使得微裂纹的数量虽然不变,但其形态却能发生较为明显的变化,从而使得冷却后花岗岩的宏观应力-应变行为受到很大影响。基于离散元数值模拟对花岗岩热力耦合试验结果作出了细微观阐释,揭示了加热和冷却过程中花岗岩的实时热破裂机制,进一步加深了对高温岩石热力耦合规律的理解。

关键词：花岗岩晶粒模型实时高温热破裂

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基于遥感影像的火星尘暴时空概率分析与预报——以“天问一号”任务为例

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科学通报 2025年第1期70卷 107-120页

作者：杨茜李勃田园温埔正张江曲少杰戎昭金山东大学空间科学与物理学院山东省光学天文与日地空间环境重点实验室威海264209 北京空间飞行器总体设计部北京100094 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院地球与行星物理重点实验室北京100029

尘暴是火星表面沙尘颗粒在剧烈的大气运动下形成的扬尘现象,局部尘暴可持续几个火星日(sols),大型甚至全球性尘暴可持续长达几个月.火星尘暴事件严重威胁探测器着陆过程的安全性,并可能加剧火星车太阳能帆板表面的沙尘沉积进而导致火星... 详细信息

尘暴是火星表面沙尘颗粒在剧烈的大气运动下形成的扬尘现象,局部尘暴可持续几个火星日(sols),大型甚至全球性尘暴可持续长达几个月.火星尘暴事件严重威胁探测器着陆过程的安全性,并可能加剧火星车太阳能帆板表面的沙尘沉积进而导致火星车供电不足.为保障火星探测任务着陆过程的安全,应开展火星尘暴事件的时空概率分析并对着陆前的尘暴事件进行预报.本文以中国首次火星探测任务“天问一号”为例,开展了:(1)基于长时间序列(MY24~28)火星遥感影像(MDGMs)来提取尘暴对象和尘暴序列,建立乌托邦平原(Utopia Planitia)研究区的尘暴时空数据库;(2)计算研究区中尘暴出现的时空概率,并对“天问一号”任务的着陆时间、地点以及“祝融号”火星车工作和休眠期内的尘暴活动进行分析评价;(3)完成“天问一号”主选和备选着陆圆的原生尘暴划分和尘暴序列的特征提取,并实现了“天问一号”任务着陆前的尘暴预报分析.未来应当结合大气环流模型模拟和计算的大气物理等参数(温度、压强、光学深度、风速和风向等)来综合研究尘暴等大气活动的机理和影响因子,以提高尘暴分析和预报的准确性以及实时性.

关键词：火星尘暴乌托邦平原天问一号时空概率尘暴预报

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