Load-unload response ratio——An interplay between earthquake prediction and mechanics

地震预测是世界性科学难题,地震现象虽然复杂其物理实质倒是明确：地震就是地壳块体的快速剪切脆断,相应地,地震的孕育过程就是震源区介质的损伤、演化,并最终导致破坏的过程,这一过程主要是力学过程,抓住这一点就抓住了问题的物理本质,但是,在研究地震预测时遇到的力学问题和通常的（工程）力学问题有所不同,根据地震问题的特点,紧扣地震孕育过程的物理本质,提出了加卸载响应比这一地震预测新思路.
文中介绍了加卸载响应比理论的基本科学问题,包括如何对地壳加载/卸载,如何选择适当的地球物理参数作为响应量,以及怎样定义加卸载响应比,用实验研究、数值模拟和理论分析3 种基础研究手段,揭示了地震孕育过程中加卸载响应比共同的演化规律：孕震初期加卸载响应比在1 附近涨落,之后上升至峰值点,地震不在峰值点发生,而是在下降过程中发生,从峰值点到地震发生这段滞后时间称为T₂,T₂ 和震级有关,为了预测地震,必须在全国范围内作加卸载响应比的时空扫描,在时空扫描基础上,结合量纲分析,更多地考虑当地的地球物理条件,拟定了全面预测未来地震的时、空、强的思路,回顾了用这种思路进行地震预测实践的历程,     

走进地震预测——————加卸载响应比方法

 概括介绍了加卸载响应比的基本思路、基本概念、物理基础、加卸载 响应比在地震预测中的应用以及取得的一些成果. 加卸载响应比方法物理基础扎实, 只需利 用地球内部的某些实测数据, 为地震预测提供了一条新的途径.     

加卸载响应比理论在地质灾害预测领域的研究进展

加卸载响应比理论在非线性系统稳定性预测研究中已取得了长足的进展. 在分析加卸载响应比理论内涵的基础上,对加卸载响应比理论自身及其在地震和滑坡预测领域的研究现状进行综述,总结了其在应用中存在的不足之处,指出加卸载响应比理论研究与应用的发展趋势. 并就该理论的两个新进展进行分析,对促进该理论的发展具有一定的参考和借鉴意义.     

力学的反演、反演的力学

１地震发生了,是怎么造成的？１９７６年７月２８日唐山发生了一次７．８级的大地震,在没有警告的情形下,一座工业大城市顷刻之间夷为平地,死亡人数超过２４万,成为２０世纪伤亡最重的一次自然灾害．全国为之震惊．华北地区的人民尤为惊慌,希望知道这个地区是否还有发大震（这时随后发过好几次五、六级的余震）的危险,下次将在何处发震,特别是北京发震的危险程度如何．既然地震是一个力学过程,这个问题对我们力学工作者是一个严肃的挑战．从力学问题来看,我们所知道的是地震时得到的记录,地震后的遗迹（见图１,图２）所想寻找的…     

地震孕育发展的力学过程和地震预报

地震的孕育发展,主要是和地壳的受力、变形、能量的逐步积累和集中、岩层突然断裂和错动、应变能释放、发生地震及震后的调整等有关的力学过程,同时伴随着地球物理、地球化学的变化,并且是与大气物理、天体物理等有联系的复杂过程。地震力的产生,与地球自转速率的变化、地球内部物质的流动与能量的转化等因素有关,是一个复杂的尚未完全弄清的问题。      

地震学中的一些力学问题

地震是一种灾害性自然现象。在一次大地震发生时,可以造成房倒屋塌、山崩地裂和大量的人畜伤亡。因此地震预报问题就成为人们很关心的问题了。另外人们为了了解大地构造运动情况以及了解高温高压下的物质性质,也对地震发生的问题和有关现象感到兴趣。地震的孕育过程以及爆发过程虽是一个很复杂的物理过程(甚至还有物理、化学过程),但是其中有很大一部分是力学问题。在本文中我们仅限于力学方面的问题作一些介绍和讨论。     

地震检波器的参数受温度影响的研究

研究温度对动圈式地震检波器的参数的影响．在对精密测量的地震检波器的参数进行数据分析的基础上，揭示了地震检波器输出电阻、自然频率、阻尼和灵敏度等4个参数的温度响应，分析讨论了有关参数对温度的变化规律．提出了控制这种变化的对策，初步实验结果证实了其可行性．最后，指出地震检波器参数的变化是可控的，同时认为如无原理上的重大改进，高精度的超级检波器最可能实现在10-20Hz频率范围中．     

温度对炭黑填充橡胶复合材料力学性能影响的实验研究

采用岛津万能试验机对天然与丁苯共混橡胶(NSBR)试件进行不同温度下多步松弛循环加卸载实验和单向拉伸加卸载循环实验，对比两者的宏观力学响应，并研究温度对炭黑填充复合材料力学性能的影响．结果表明：(1)随着温度的升高，未填充橡胶逐渐变“硬”，而炭黑填充橡胶是“先变软后变硬”．(2)随着温度的升高，橡胶的迟滞损耗呈线性减小．(3)比较单向拉伸和应力松弛平衡点的应力应变曲线，填充橡胶“先变软后变硬”的温度转折点不同，这是由于应力松弛过程基本消除了粘弹性效应．     

单自由度"加层"减震结构地震作用取值的复模态法

运用复模态方法,以我国现行设计反应谱为基础,对单自由度TMD和“加层”减震结构地震响应及地震作用取值问题进行了系统研究。首先用复模态法将非经典阻尼非对称结构运动方程解耦,然后运用随机振动理论获得结构的动力响应解析式,并建立将结构分解为一系列等效单自由度体系的一般方法,继而利用等效单自由度体系与反应谱的对应关系,确定结构动力响应表达式中各参数的取值,建立结构基于反应谱的设计响应及其等效静态地震作用的设计方法,并给出了算例,从而建立了非经典阻尼非对称结构基于反应谱的地震作用取值的一整套方法。     

奇异屈服面的加-卸载准则

描述某些介质的弹塑性性质,有时采用奇异屈服面,例如金属材料适用的Tresca屈服面和岩土介质的帽盖模型。对于这类屈服面,在正则点上的加-卸载准则就是正则屈服面的加-卸载准则,这方面的问题已经得到了完满的解决。关于奇异点处的加-卸载准则,以往都是在应力空间中表述的。例如,专著〔1〕§4.4节的(47)式和(50)式,它     

论不确定性结构力学的发展

结构力学是直接为工程结构设计服务的,而工程设计中包含大量不确定性因素和信息,包括随机性、模糊性和未确知性信息.由于引用统计数学方法处理随机性问题,在结构力学中产生了可靠性理论和随机振动理论.随着模糊性和未确知性问题的提出和研究,近年来在结构力学中又逐渐形成了一些新的分支,包括结构的不确定性优化设计,广义(模糊随机)可靠性理论,模糊随机振动理论和模糊地震工程学等.本文简要地介绍这四个新的分支的发展情况,主要介绍作者及其学生们的工作,并着重介绍基本概念.      

论不确定性结构力学的发展

结构力学是直接为工程结构设计服务的,而工程设计中包含大量不确定性因素和信息,包括随机性、模糊性和未确知性信息．由于引用统计数学方法处理随机性问题,在结构力学中产生了可靠性理论和随机振动理论．随着模糊性和未确知性问题的提出和研究,近年来在结构力学中又逐渐形成了一些新的分支,包括结构的不确定性优化设计,广义(模糊随机)可靠性理论,模糊随机振动理论和模糊地震工程学等．本文简要地介绍这四个新的分支的发展情况,主要介绍作者及其学生们的工作,并着重介绍基本概念．     

时变固体力学的黏弹性解

基于时变力学的对应性原理,建立一种黏弹性时变力学的一般性解法,适用于一类时变力学问题的求解。     

强震条件下碎裂岩体崩塌机理及崩塌后壁对堆积体稳定性影响研究

"5 ·12" 汶川地震的强震作用诱发产生了大量崩塌地质灾害,且多发生于碎裂结构岩体中。崩塌后斜坡后缘岩体及前缘堆积体的稳定性和后缘岩体对前缘堆积体稳定性的影响研究同样是震后灾害所面临的问题。以干河沟沟口斜坡为例,在分析该斜坡结构特征及崩塌机理的基础上,采用二维离散元软件UDEC模拟了斜坡在天然或强震条件下的稳定状态和可能失稳过程; 运用极限平衡法对陡壁岩体再次崩塌,产生新物质堆载在现有崩塌堆积体后缘前、后分别建立模型进行了稳定性分析。研究结果表明:碎裂岩体崩塌过程可分为应力重分布、潜在崩塌体形成和地震诱发崩塌3个阶段。崩塌堆积体在考虑后缘堆载作用之前,在天然或地震环境下均处于相对稳定状态,考虑堆载作用之后,其可能会在地震条件下失稳。离散元法和极限平衡法的组合使用,对于解决同类斜坡的同类问题切实可行。     

龙山门断裂带活动特征与工程区域地壳稳定性评价理论

以弱非线性涡黏性模型为出发点,对Delery分离流动实验结果进行分析并获得了非平 衡态分离区涡黏性系数与形状因子J之间的非线性关系. 该非线性关系显示在分离起始阶段, 涡黏性系数较平衡态先减小,后增大;再附阶段,涡黏性系数较平衡态数值逐渐增大,并在 再附点位置接近最大,而后又逐渐减小,恢复到平衡态水平. 总结涡黏性系数的 这种非线性发展数学关系式,并将它应用于BL模型,在不添加微分方程的情况下发展出一种 适用于分离流动的改进代数湍流模型. 对低速平板流动,跨声速,超声速以及高超声速分离 流动的计算结果表明,该改进湍流模型可以较准确地模拟各类复杂分离流动,计算精度明显 优于传统代数模型以及一些两方程模型,而计算工作量仍与BL模型相当. 这表明所提出的 涡黏性系数非线性发展规律是正确的,且应用在二维分离流动中具有一定的普适性.     

Modern topics and challenges in dynamic fracture

The field of dynamic fracture has been enlivened over the last 5 years or so by a series of remarkable accomplishments in different fields—earthquake science, atomistic (classical and quantum) simulations, novel laboratory experiments, materials modeling, and continuum mechanics. Important concepts either discovered for the first time or elaborated in new ways reveal wider significance. Here the separate streams of the literature of this progress are reviewed comparatively to highlight commonality and contrasts in the mechanics and physics.Much of the value of the new work resides in the new questions it has raised, which suggests profitable areas for research in the next few years and beyond. From the viewpoint of fundamental science, excitement is greatest in the struggle to probe the character of dynamic fracture at the atomic scale, using Newtonian or quantum mechanics as appropriate (a qualifier to be debated!). But lively interest is also directed towards modeling and experimentation at macroscales, including the geological, where the science of fracture is pulled at once by fundamental issues, such as the curious effects of friction, and the structural, where dynamic effects are essential to proper design or certification and even in manufacture.     

Rigorous theory for transient capillary imbibition in channels of arbitrary cross section

This article addresses a classical fluid mechanics problem where the effect of capillary action on a column of viscous liquid is analyzed by quantifying its time-dependent penetrated length in a narrow channel. Despite several past studies, a rigorous mathematical formulation of this inherently unsteady process is still unavailable, because these existing works resort to a crucial assumption only valid for mildly transient systems. The approximate theories use an integral approach where the penetration is described by equating total force acting on the domain to rate of change of total momentum. However, while doing so, the viscous resistance under temporally varying condition is assumed to be same as the resistance created by a quasi-steady velocity profile. Thus, leading order error appears due to such approximation which can only be true when the variation in time is not strong enough causing negligible transient deviation in the hydrodynamic quantities. The present paper proposes a new way to solve this problem by considering the unsteady field itself as an unknown variable. Accordingly, the analysis applies an eigenfunction expansion of the flow with unknown time-dependent amplitudes which along with the unsteady intrusion length are calculated from a system of ordinary differential equations. A comparative exploration identifies the situation for which the integral approach and the rigorous technique based on eigenfunction expansion deviate from each other. It also reveals that the two methods differ substantially in short-time dynamics at the initial stage. Then, an asymptotic perturbation shows how the two sets of results should coincide in their long-time behavior. In this way, the findings will provide a comprehensive understanding of the physics behind the transport phenomenon.     

?????????乤?????

本文阐述时变力学这一新的研究方向,对其基本课题、特征及力学、数学方法与进展作了较为系统概述,并结合工程实践说明时变固体力学方向研究的重要性与发展前景．     

三峡工程中的若干力学问题

简要介绍了三峡水利枢纽工程概况，工程建设中主要技术难点，以及几个主要工程力学问题，包括流体力学、固体力学、二相流及爆破力学等问题．结合三峡工程侧重叙述岩石（体）力学应考虑的新问题．大型岩土工程是庞大的复杂系统，岩石力学涉及众多学科．建议应用系统工程的理论和方法研究岩石（体）力学，使其在国民经济中发挥更大作用，在岩石（体）力学研究中还需针对不同的目标、任务考虑各种非线性问题．因此，岩石（体）力学应与工程问题更紧密地结合．