第七届全国周培源大学生力学竞赛报名总人数逾万

第七届全国周培源大学生力学竞赛报名工作圆满完成,在第六届报名总数9 736人的基础上,本届全国周培源大学生力学竞赛报名总人数共计11688人,遍布全国29个省、直辖市及自治区,各地具体报名人数如下:安徽省437人,北京市815人,重庆市270人,辽宁省543人,福建省316人,甘肃省219人,广东省242人,广西壮族自治区68人,贵州省64人,海南省17人,河北省229人,河南省527人,黑龙江省554人,湖北省642人,湖南省     

Progress in the synthesis and applications of hierarchical flower-like Ti02 nanostructures

Flower-like TiO2 materials, with their advantages of high specific surface area, developed pore structure, and high photocatalytic activity, have been widely used in environmental management and air purification, sterilization, and surface self-cleaning, among other areas. This paper summarizes several methods used to fabricate the flower-like TiO2 nanostructures, such as the hydrothermal, solvothermal, microemulsion, sol-gel, hydrolysis, and electrodeposition oxidation methods. In addition, the morphologies, properties, and performance of different flower-like TiO2 structures are discussed. Meanwhile, the application progresses of different flower-like TiO2 structures are also analyzed.     

厚度与加载速率对铁素体钢断裂韧性影响的SP压杆法实验研究

采用SP压杆实验方法,在常温下研究小圆薄片断裂韧性的厚度效应及加载速率对断裂特性的影响.实验结果表明,随着厚度的增加,断裂变形能增加,断裂部分的外表面因双向应力状态表现出微突起,微突起四周存在微小裂纹;随着加载速度的增加,断裂变形能增加,剪切断裂表面表现出从密集韧窝到韧窝连接成片特征.考虑试件变形过程中不同部分的能量耗散,从SP试件的整体断裂变形能得到试件的断裂韧性的宏观表达,断裂韧性随着厚度的增加而增加,随着加载速度的增加而减少.采用临界塑性断裂应变作为裂纹起裂判据,单位面积的能量耗散率作为裂纹扩展和失效判据的断裂模型,用有限元方法对SP压杆实验进行模拟,得到与实验结果比较相符的模拟结果.     

Seasonal variations and sources of mass and chemical composition for PM10 aerosol in Hangzhou,China

Aerosol observation was conducted for four seasons from September 2001 to August 2002 at five sampling sites in Hangzhou, South China, on PM10 mass, 22 elements （Na, Mg, AI, Si, P, S, K, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, As. Se, Br, Cd, Ba, and Pb）, 5 major ions （F^-, Cl^ , NO3^-, SO4^2- , and NH4^＋）, and organic and elemental carbon （OC and EC）, showing that PM10 mass ranged from 46.7 to 270.8 μg/m^3, with an annual average of 119.2 μg/m^3. Na, AI, Si, S, K, Ca, and Fe were the most abundant elements in PM10, most of S being in the form of SO4^2- . SO4^2-, NO3^-, and NH4^＋ were the major ions, which contributed to about 20% of the PM10 mass. The mean seasonal concentrations for SO4^2- , averaged over all sites, were found to be 18.0, 18.5, 24,Z and 21.4 μg/m^3, for spring, summer, autumn, and winter, respectively, while the corresponding loadings for NO3^- were 7.2, 4.7, 7.1, and 11.2 μg/m^3, and for NH4^＋ were 6.0, 5.9, 8.2, and 9.3 μg/m^3, in the form mostly of NH4NO3 in spring, autumn, and winter, and mostly of （NH4）2SO4 in summer. The low NO3^-/SO4^2- ratio found indicates coal combustion as the major source throughout the year. The mean annual concentrations of OC and EC in PM10 were found to be 21.4, and 4.1 μg/m^3, respectively. Material balance calculation indicated that fugitive dust, the secondary aerosol, and carbonaceous matter were the most abundant species in PM10 for the four seasons, as is characteristic for cities in South China.     

关联噪声驱动非对称双稳系统的MFTP

考虑了由关联噪声驱动的非对称双稳系统的平均首次穿越时间(MFPT)问题,运用最速下降法求得平均首次穿越时间的表达式,并讨论了各个参数(包括p,q,r,λ)对两个方向的平均首次穿越时间的影响.结果表明:1)噪声关联时间λ对平均首次穿越时间T (x1→x2,λ,r)和T-(x2→x1,λ,r)的影响是不同的,T 随着λ的增加而增加,而T-却随着λ的增加而减小.2)平均首次穿越时间 T (x1→x2,λ,r)和T-(x2→x1,λ,r)都随加性噪声强度q的增加而减小;但乘性噪声P对T 和T-影响却是完全不同的,T-随着P的增加而减小,而T 随着P的增加曲线有一个极大值,即是一个共振峰.3)在不同的噪声关联强度的影响下,T /T-的曲线随着P的增加呈现不同的发展趋势,λ=0.1时,T /T-随着P的增加单调减小;而λ＝0.7时,T /T-随着P的增加先增加再减小,曲线出现了极值峰.     

征稿简则

《力学与实践》是传播和报道与力学相关的前沿领域、工程应用、教学经验和科学知识的综合性学术刊物.它始终坚持科学性、实践性、知识性、可读性、时效性的办刊宗旨,力求贴近公众,贴近现代生活.它以工程技术人员、科研人员和院校师生为对象,帮助他们丰富力学知识,开阔视野,活跃学术思想,促进力学学科的发展,为国民经济建设服务.刊登的文章力争做到文字简炼,深入浅出,形式多样,生动活泼.     

Adaptive generalized predictive control of switched systems

IntroductionSwitchedsystemsariseinvariedcontextsinmanufacturing ,communicationnetworks,autopilotdesign ,computersynchronization ,trafficcontrol,chemicalprocesses,andsoon .Switchedsystemsareaspecialclassofhybriddynamicalsystemswhichconsistofafamilyofsubsystemsandaswitchinglawspecifyingtheswitchingbetweenthesubsystems.Inrecentyears ,therehasbeenincreasinginterestinthecontrolofswitchedsystemsduetotheirsignificancebothintheoryandapplications.Generalizedpredictivecontrol (GPC) ,asoneofthemostpopu…     

一种升浮一体环形浮空器气动特性研究

选取填充轻质气体的环形浮空器为研究对象,采用数值模拟方法开展高空风力发电机用浮空器气动特性研究．采用有限体积法求解不可压N-S方程和S-A湍流模型来数值模拟风力机气流场,分别对翼型,安装角,长细比,雷诺数及风力机等因素对引入浮力后浮空器气动特性影响进行研究,对比分析引入浮力后布局外形气动力特性随各外形特征参数的变化规律．数值结果表明,截面翼型弯度越大,最大升阻比越小,出现位置有一定前移;截面厚度越大,三维效应越强,最大升阻比出现有一定的滞后性;增大安装角,相当于增大攻角,使得升力系数和阻力系数随攻角变化曲线均有一定前移;引入浮力后,最大合升阻比增大,并且存在一个明显前移;长细比越小,浮空器升阻比越大,随着长细比增大,浮空器最大升阻比出现越滞后;一定范围内,雷诺数增大,浮空器动升阻比增大,引入浮力后,基于来流风速变化时,浮空器合升阻比随雷诺数增大先迅速减小然后趋于平缓,但基于浮空器尺寸变化时,合升阻比则随雷诺数增大而增大;风轮转速增大,浮空器阻力增大,升力有一定下降．     

卫星导航接收机测试场景软件的设计与实现

为综合评定卫星导航接收机的各项性能,需在测试中模拟接收机的各种工作环境.该软件可根据用户需求,通过设定一系列的测试场景参数,模拟产生卫星星座、用户轨迹、观测数据、导航电文等数据,并可根据测试项目合理产生和控制各种误差,同时为满足特殊测试的需求,软件还提供对导航电文、天线模式等信息的编辑功能,为物理信号的产生提供数据支持,并为接收机性能指标的评定提供参考基准.经在建的用户机测试系统验证,利用本软件设计的测试场景,能够较为科学准确的评价导航型用户机的各项性能指标.     

非线性建筑结构振动控制研究

为了反映建筑结构的非线性特征,本文引入了bouc-wen模型.由于所采用的非线性模型很难降阶,同时考虑到直接对模型进行控制器设计也很难,为此,本文提出了一种基于能量的新的振动主动控制策略.该方法是通过比较允许能量与实际能量来确定结构控制力的大小,而其方向是通过对能量求导确定.由于不需要求解线性矩阵不等式,所以计算简单,操作方便.并且当采用同样容量限的多个作动器时,控制输出力一致,从而避免设计多个控制系统,简化了控制器设计.此外,由于采用阶跃控制,控制系统便于实现.最后,以八层建筑物为例来说明本文方法的可行性.     

Elemental compositions of PM2.5 and TSP in Lijiang,southeastern edge of Tibetan Plateau during pre-monsoon period

PM_2.5 and total suspended particulate（TSP） samples were collected at Lijiang,southeastern Tibetan Plateau.China.Sixteen elements（Al,Si,S,K,Ca,Cr,Mn,Ti,Fe,Ni,Zn,As,Br,Sb,Pb and Cu） were analyzed to investigate their elemental compositions during the pre-monsoon period.The results showed that Ca was the most abundant element in both PM_2.5 and TSP samples.The enrichment factors（EFs） of Si,Ti,Ca, Fe,K and Mn were all below 10 for both PM_2.5 and TSP,and these elements also had lower PM_2.5/TSP ratios （0.32-0.34）,suggesting that they were mainly derived from crustal sources.Elements Cu,Zn,S,Br and Sb showed strong enrichment in PM_2.5 and TSP samples,with their PM_2.5/TSP ratios ranging from 0.66 to 0.97,indicating that they were enriched in the fine fractions and influenced by anthropogenic sources. Analysis of the wind field at 500 hPa and calculations of back trajectories indicated that Al,Si,Ca,Ti,Cr, Mn and Fe can be influenced by transport from northwestern China during the dust-storm season,and that S,K,Ni,Br and Pb reached high concentrations during westerly transport from south Asia.Combined with the principle component analysis and correlation analysis,elements of PM_2.5 samples were mainly from crustal sources,biomass burning emissions and regional traffic-related sources.     

征稿简则

《力学与实践》是传播和报道与力学相关的前沿领域、工程应用、教学经验和科学知识的综合性学术刊物.它始终坚持科学性、实践性、知识性、可读性、时效性的办刊宗旨,力求贴近公众,贴近现代生活.它以工程技术人员、科研人员和院校师生为对象,帮助他们丰富力学知识,开阔视野,活跃学术思想,促进力学学科的发展,为国民经济建设服务.刊登的文章力争做到文字简炼,深入浅出,形式多样,生动活泼.     

格式要求

(句末括号内是相关的国家标准)1.题名:不超过20个汉字,中英对照,反映论文内容,包含尽可能多的关键词。避免非公知的字符和长的公式。(GB 7713)2.作者:中文及拼音(姓前名后,均不缩写)。国外作者按国际惯例。(GB/T 16159)3.作者单位:中英对照,数码编号与作者的上标一致,单位全称,所在省市及邮政编码,英文中加国家名。4.作者简介:第一作者的姓名,职称,最高学位,研究方向,Email。     

基于联邦滤波的INS/GPS/CNS位置、姿态组合算法

为了充分利用姿态量测信息来提高组合导航系统的姿态精度,以联邦滤波为基础,研究了以姿态和位置信息作为观测量的多信息融合导航技术,提出了位置、姿态组合模型,并详细推导了基于联邦滤波的位置、姿态组合算法的观测矩阵的具体形式,最后对系统进行了仿真.仿真结果表明,基于联邦滤波的位置、姿态组合滤波算法能够给出正确的INS误差的估计值,且估计精度较高,平台水平误差角的估计误差控制在10″以内,平台方位误差角的估计误差控制在20″以内,有效地提高组合导航系统的姿态精度.     

强夯处理高填方的大变形有限元数值模拟

根据强夯处理高填方时土体存在局部大变形的特点,运用非线性有限元理论,导出弹塑性大变形有限元动力平衡方程,对高填方强夯处理进行数值模拟,得到夯坑形状、土体应力变化及塑性区演化等结果.研究表明,采用弹塑性大变形有限元动力分析方法模拟高填方的强夯处理过程是可行的,其力学分析与传统方法相比更加精细,模型更加符合强夯加固的实际特征,数值模拟结果与现场试验吻合较好,对强夯加固机理研究和工程实践具有较高的参考价值.     

不同速度及载荷作用下焦粉润滑特性的试验研究

将焦粉导入摩擦副间,研究不同速度及载荷作用下钢、焦粉、耐火砖三体接触状态下焦粉润滑特性. XRD测试结果表明焦粉微晶结构发生石墨化.通过对比无润滑及焦粉润滑对摩擦界面的影响,进一步验证了焦粉具有良好的润滑性能.此外,通过改变试验的速度及载荷,探究不同速度及载荷作用下粉末层成形机理及焦粉润滑特性.结果表明:载荷为5 MPa,速度分别为0.05、0.20和0.40 m/s时,速度越大,粉末层越厚,焦粉润滑性能越好;而速度为0.55 m/s时,由于速度过大,焦粉被抛出摩擦界面,表面发生严重磨损,并引发振动发生.速度为0.40 m/s,载荷分别为5和15 MPa时,载荷越大,越不利于形成粉末层,载荷分别为20和25 MPa时,粉末层发生不同程度的破坏,表面磨损严重.     

纳米晶体铝在单轴拉伸下的位错堆积对微裂纹扩展的影响

摘要：针对纳米晶体材料,研究了单轴拉伸载荷作用下纳米晶体铝中的裂纹与裂纹尖端发射的位错所形成的滑移面之间的相互作用。通过分布位错法,将裂纹和滑移面等效为均匀分布的连续位错,获得了裂纹面上应力场。并引入裂纹尖端的无位错区,研究了裂纹尖端无位错区对微裂纹的萌生和主裂扩展之间的影响。结果表明,不考虑裂纹尖端无位错区时,裂纹长度较短,会先在晶界处形成微裂纹,主裂纹较长时,主裂纹会直接穿晶扩展。滑移面与裂纹尖端夹角较大时,会增加裂纹尖端发射的位错个数,从而抑制主裂纹的扩展。考虑裂纹尖端无位错区时,无位错区先于晶界处出现微裂纹,通过主裂纹与微裂纹之间位错的相互发射,导致裂纹与尖端处微裂纹汇合,有效加速了主裂纹的扩展。     

海洋重力测量畸变的消除方法

重力辅助导航进行匹配计算过程中,需要得到当前实时海洋重力数据,而海洋重力仪为了抑制垂直方向上干扰加速度,往往施加强阻尼对由垂直扰动加速度引起的采样质量的位移进行大幅度地压缩,但这同时引起测量得到的重力信号的畸变.因此,消除由于传感器强阻尼造成的重力数据畸变,获得高精度实时重力值,成为一个迫切的问题.为消除此畸变,采用反滤波方法对测量数据进行处理,达到实时获取当前重力异常数据的目的.通过仿真研究表明:反滤波技术可以恢复原始重力异常信号,减小由于强阻尼造成的幅值衰减和相位延迟,提高测量精度.     

向审稿者致谢

2014年以来,许多同志为《力学学报》,《力学与实践》,Acta Mechanica Sinica,《力学进展》和Theoretical&Applied Mechanics Letters审阅了大量的稿件,付出了辛勤的劳动.由于他们的工作,使刊物的质量得以提高,读者、作者与编者也都从中获得教益.五刊编委会在此谨向广大审者致以诚挚的谢意!(名单按姓氏拼音排序,截止日期2014年12月31日)     

Connecting particle sphericity and circularity

Sphericity,a measure of how much a particle’s shape deviates from spherical,is useful as a shape factorwhen characterizing particulate materials.However,particle surface areas,required when determiningthe sphericity,are very difficult to measure.As a result,the circularity,derivable from microscopic views,is often measured instead and assumed to be equal to the sphericity.This paper shows that the twoquantities are generally not equal for simple non-spherical shapes and provides advice on improving theestimation of sphericity from circularity.