本期目录
前沿创新
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三维黏弹性模型在月球冷却产生的热应力计算中的应用
- 金一民, 陶莎, 石耀霖
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2024, 41 (1):
1-10.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.059
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摘要 (
475 )
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月球冷却过程中积累的热应力是影响月球内部力学环境的重要因素之一。使用三维黏弹性有限元模型计算月球热应力的积累过程，并通过对比实验分析黏性参数对热应力大小的影响。计算结果表明月幔深部和浅部的热应力状态存在截然的分界。浅部热应力以切向挤压为主，挤压应力最大值出现在月壳底部；深部径向和切向正应力的大小主要受浅部径向正应力的控制，径向和切向热应力均为拉张，但由于黏性松弛差应力的积累和松弛动态平衡，而处于接近“静水压”状态。假设月球岩石圈的黏度大于1028 Pa·s，则现今月壳和浅部月幔水平挤压热应力可以达到数百MPa，而月幔深部的拉张热应力可达到数十~100 MPa。因此，震源深度较浅的浅源月震可以用热应力来解释。而深源月震成因仍是一个困难的问题，推测深部月幔的拉张热应力为孔隙结构的发育提供了条件，而月幔底部的熔融层提供了高压孔隙流体，从而降低了深部月幔介质的破裂强度。
综述
数学与物理学
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光生反应γp→π-Δ++中的核子激发态
- 朱一鸣, 杨富中
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2024, 41 (1):
35-41.
DOI: 10.7523/j.ucas.2021.0042
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摘要 (
498 )
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运用有效拉氏量方法分析LEPS合作组首次发布的关于γp → π-Δ++反应的高精度微分截面和极化观测量Beam asymmetry(Σ)的实验数据。把t道的π和ρ交换，u道的Δ交换，s道的核子N交换以及使光生反应振幅满足规范不变性的推广接触项作为背景项，尝试在s道进一步引入核子激发态交换的贡献以描述此实验数据。分析表明，如果在模型计算中不引入s道核子激发态交换的贡献，背景项的理论计算结果虽然能够大体上描述γp→π-Δ++反应的微分截面的实验数据，但是无法描述极化观测量Σ的实验数据；在s道中引入核子激发态N(1860)5/2+，模型计算结果就能够很好地同时描述LEPS实验组的微分截面和极化观测量Σ的实验数据。
化学与生物学
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1,3-二(2'-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐与环氧树脂E-51的固化工艺
- 苏泽, 白金虎, 吴琼, 刘龙, 张延强
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2024, 41 (1):
42-49.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.049
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摘要 (
296 )
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337
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通过咪唑环上的季铵化反应，制备一种适用于环氧树脂的双氨基咪唑类离子液体固化剂1,3-二(2'-氨基亚乙基)-2-甲基咪唑溴盐(DAIL)。以环氧树脂E-51作为基体树脂，深入研究DAIL作为固化剂的固化工艺条件和固化物的性能。结果表明，DAIL可作为环氧树脂E-51的中温固化剂使用，二者的最佳质量比为DAIL∶E-51=20∶100，最佳固化温度范围为74~105 ℃，后固化温度为162 ℃，固化后的浇注体样条抗拉强度为159 MPa，弹性模量为2 281 MPa，断裂伸长率为12.8%，热分解温度为424.4 ℃。DMA分析表明DAIL/E-51浇注体最大损耗因子tan δ为0.56，玻璃转化温度θg为83 ℃，对应的贮存模量E为290 MPa，交联密度为30 149 mol·m-3。该结果为高力学性能中温环氧树脂固化剂的使用提供了重要实验依据。
地质与地球科学
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利用有限元热应力计算方法对热事件月震成因的探讨
- 张君策, 胡才博, 石耀霖
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2024, 41 (1):
50-64.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.045
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摘要 (
478 )
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在前人工作的基础上，考虑月表向内吸收的太阳光照热量和向外释放的月球热辐射热量，以及与温度、深度相关的月壤热力学参数的非线性，开发了适合研究月壤温度、变形和热应力时空演化的热弹性耦合有限元并行程序，利用4组有限元模型研究不同的月壤特征厚度对月表温度、变形和热应力时空演化的影响。计算结果表明，月表月壤温度呈现1个月球日(29.5个地球日)的周期性变化，赤道月表的温度在100~385 K之间变化，变化幅度随深度增加指数衰减，影响深度约达50 cm。温度的周期性变化引起月表垂直位移也呈现上升和下降的周期性变化，以及月表水平正应力的挤压和拉张的周期性变化。总体而言，水平应力白昼是挤压，夜晚是拉张，其中拉应力增长速率最快的时刻是18:00，拉应力最大的时刻是06:00。月壤特征厚度对温度、水平正应力的时空分布的影响较大。热应力的量级有可能达到月表岩土抗张强度，张应力增长最快和幅值最大时段与观测到的月球浅表热事件发生的早晚频度较高相吻合。
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2021年5月22日青海玛多MS7.4地震同震变形的数值模拟及其动力学启示
- 孟思晨, 孟秋, 陈启志, 胡才博
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2024, 41 (1):
70-80.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.046
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摘要 (
253 )
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2021年5月22日青海玛多MS7.4地震是近年来唯一一次发生在巴颜喀拉块体内部的强震，其同震变形及应力调整受到很多学者的高度关注。采用分裂节点技术研发了一套研究大地震同震变形的三维并行弹性有限元程序，并使用弹性地震位错模型的解析解验证该程序的正确性和有效性。在此基础上，研究2021年5月22日青海玛多MS7.4地震同震变形及研究区域主要断层上的同震库仑应力变化，结果表明：计算得到的地表同震变形与不同大地测量数据和有限断层模型反演得到的结果一致，显示该地震主要为左旋走滑断层，有部分正断层分量；9~11 km深度范围内除主震断层带两侧大于1.0级的余震基本位于10 km深度水平面内平行于主震的库仑应力变化大于零的区域；玛多地震引起不同断裂带上的库仑应力变化的分布是不均匀的，其中鄂拉山断裂南段、昆中断裂东段、东昆仑断裂带的大部分(除中部靠西的小部分外)、玛多—甘德断裂北西段、南东段及主震震中附近、达日断裂带北西段库仑应力增加明显，地震危险性提高，需要密切关注。
电子信息与计算机科学
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“祝融号”火星车驶离着陆平台决策支持几何参数计算方法
- 李昊, 马友青, 张烁, 刘少创
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2024, 41 (1):
81-87.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.048
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摘要 (
353 )
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“祝融号”火星车驶离着陆平台是天问1号探测器系统着陆后进行的第一个关键动作，是后续火星表面巡视探测工作的基础。为向火星车安全驶离提供决策支持, 提出基于导航相机立体图像的平面间角度计算方法计算着陆平台驶离轨道异面角(两驶离轨道间夹角)与驶离轨道坡度角(驶离轨道与火星表面间夹角)。阐述基于导航相机图像的火星车在轨驶离决策支持的流程，首先采用前方交会算法获得火星表面点云坐标及驶离轨道特征点坐标，然后创新性地提出结合随机采样一致性(RANSAC)算法与总体最小二乘法的平面拟合方法拟合出驶离轨道平面与火星表面，并通过模拟实验验证了该方法的合理性，最后计算出驶离轨道异面角(0.203°)与两驶离轨道坡度角(-18.947°、-19.154°)，并用于“祝融号”火星车在轨驶离决策中。2021年5月22日，“祝融号”火星车成功驶离着陆平台踏上火星表面。
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结合特征信息聚类分区的遥感影像配准方法
- 石正一, 刘朔, 夏昊
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2024, 41 (1):
97-106.
DOI: 10.7523/j.ucas.2022.021
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摘要 (
224 )
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针对由于地形起伏、地物类型丰富等因素导致一般配准方法无法正确拟合遥感影像局部区域的问题，提出一种基于特征信息层次聚类对影像区域快速划分实现精细拟合的方法。该方法利用差分空间尺度约束提取更高精度的SIFT的特征点，并结合Hellinger变换优化匹配效率，完成特征粗匹配。根据点邻域信息完成初始聚类，得到变换模型；计算匹配点对不同变换模型的符合程度构建倾向集，根据距离合并集合得到聚类中心，使用泰森多边形法生成子区域。求解每个子区域的变换模型并插值拼接，得到配准结果。使用农田、山地、沿海城镇地形的遥感影像进行实验，将SIFT+ST、FSC-SIFT、PSO-SIFT方法的配准效果与该方法进行对比，结果表明该方法的精度与目视配准效果均更优。
