Modeling method and preliminary model of Asteroid Toutatis from Chang’E-2 optical images

Shape modeling is fundamental to the analysis of dynamic environment and motion around asteroid. Chang＇E- 2 successfully made a flyby of Asteroid 4179 Toutatis and obtained plenty of high-resolution images during the mis- sion. In this paper, the modeling method and preliminary model of Asteroid Toutatis are discussed. First, the optical images obtained by Chang＇E-2 are analyzed. Terrain and silhouette features in images are described. Then, the modeling method based on previous radar model and preliminary information from optical images is proposed. A preliminary polyhedron model of Asteroid Toutatis is established. Finally, the spherical harmonic coefficients of Asteroid Toutatis based on the polyhedron model are obtained. Some parameters of model are analyzed and compared. Although the model proposed in this paper is only a preliminary model, this work offers a valuable reference for future high-resolution models.     

Energy dissipation of a ring-like metal rubber isolator

Metal rubber （MR） is a kind of homogeneous poroelastic damping material made of metal wire. In this paper, by ana- lyzing the forces on the MR isolator and the MR element, the hysteresis loops of the force and deformation are studied and verified by experiments. The results show that the force and displacement hysteresis loop of the MR isolator is described by the force and deformation hysteresis loops of the MR elements. In addition, the relationship between the energy dissipation coefficient of the MR element and that of the MR isolator is derived. The energy dissipation coefficient is programmed and calculated by MATLAB using experimental data, and the results are compared with the theoretical value. It is the basis for the design and applied research of the MR isolator in a future study.     

2011年清华金秋营数学试题及解答

1.求sinπnsin2πn…sin(n-1)πn的值.解设ε=cosπn+isinπn(i为虚数单位),则1,ε,ε2,…,ε2(n-1)为x2n-1=0的根,且sinkπn=εk-ε-k2i=ε2k-12iεk,所以sinπnsin2πn…sin(n-1)πn=(ε2-1)(ε4-1)…[ε2(n-1)-1]2n-1in-1ε12n(n-1)()n-1(2)(4)…[2(n-1)]     

Chelex-100树脂对铅、镉、钠的吸附性能及其应用于原子吸收光谱法测定高盐食品中铅、镉含量

对铅、镉和钠在Chelex-100树脂上于不同pH值的介质中的分配系数（K_d）和吸附容量进行了研究。结果表明:在pH 1～8的介质中Na⁺的K_d<3,即在Chelex-100树脂上无吸附;在pH>4的介质中,Pb²⁺和Cd²⁺的K_d>10⁴,即强吸附于Chelex-100树脂上;而用0.16 mol·L^-1硝酸溶液可将吸附于树脂上的Pb²⁺和Cd²⁺完全洗脱下来。在此基础上提出了一种Chelex-100树脂分离原子吸收光谱法测定高盐食品中重金属元素含量的方法。方法用于高盐食品分析,加标回收率在93.1%～102%之间,测定值的相对标准偏差（n=5）在0.5%～3.4%之间。     

典型连接结构螺栓的附加弯矩形成机理与承载能力研究及结构优化设计

针对典型连接结构中, 高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题, 开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究, 并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法. 首先, 建立典型连接结构的等效力学模型, 推导出螺栓附加弯矩的解析解, 进一步开展数值仿真分析, 验证了解析方法的正确性. 考虑螺栓同时承受拉弯耦合载荷工况, 引入梁塑性弯曲理论, 研究了不同拉弯组合下的螺栓截面各类应力分布的交互关系, 并给出了考虑轴力影响的弯矩塑性折减系数. 基于最大应力破坏准则, 开展了考虑附加弯矩和弯曲塑性影响的螺栓载荷失效判据研究, 该判据更加具有工程应用价值. 从机理出发, 开展典型连接结构优化设计以降低螺栓的附加弯矩进而提高其承载能力, 进一步采用解析方法, 阐述了铰支球头的工作机理. 采用数值仿真方法, 开展了螺栓附加弯矩灵敏度分析, 验证了优化设计方法的有效性. 进一步开展试验研究, 获得不同连接状态下螺栓的附加弯矩, 验证了优化设计方法的正确性和可行性. 该方法能够极大降低高强螺栓的附加弯矩, 最大程度发挥螺栓的承载能力, 提高连接结构的可靠性.      

Hermite梯度重构核近似配点法及其在功能梯度材料板的静力分析中的应用

由于直接配点法在求解边值问题时边界上的求解精度较低,本文提出了Hermite梯度重构核近似配点法（HGCM）来改进边界求解精度。重构核近似是无网格法中一种常用的近似函数,但是其在求解高阶导数时格式复杂且非常耗时。HGCM采用梯度重构核近似构建形函数的任意高阶导数,提高了计算效率;通过Hermite配点法构建离散方程,提高了边界求解精度。这种方法在求解对应变系数四阶偏微分方程的功能梯度材料板的静力问题时精度高,计算效率高,并可进一步推广应用于高阶偏微分方程描述的边值问题。     

阻尼对空爆荷载等效静载动力系数的影响

为考查阻尼参数对空爆荷载等效静载动力系数的影响,理论推导了空爆荷载下结构等效单自由体系弹塑性位移解及延性比解,设计并计算了阻尼比0.000 1～0.1、延性比1～4的20种典型工况的动力系数,并与现行抗爆设计规范动力系数公式结果进行了对比。结果表明:阻尼比小于0.000 1时可基本代表无阻尼状态,阻尼比0.01的动力系数比无阻尼的最大降低幅度为2.08%,数值差异很小,因此阻尼比为0.01以内时,可忽略阻尼对动力系数的影响;阻尼比0.05的动力系数比无阻尼的降低幅度约9.92%,数值差异较大,认为阻尼比0.05以上时将具有明显的经济效益;现行设计规范动力系数更适用于柔性结构体系,运用于刚性结构抗爆设计时,计算误差较大,对阻尼比较小的结构设计更不利。     

二维振荡叶栅非定常粘性流动数值模拟

采用显式四步Runge-Kutta格式，结合Baldwon-Lomax紊流模型求解Navier-Stokes方程，借助运动网格技术，完成了对二维振荡叶栅非定常粘性流动的数值模拟。为了加速求解过程，引入了变系数隐式残差光顺方法，取得了较好效果。数值结果与已公布的数据有很好的一致性。     

捷联陀螺动态误差系数的正交三轴速率试验标定及其试验设计

本文提出了一种在三轴转台上标定捷联陀螺动态误差系数的正交三轴速率试验方法，同时应用最优试验设计理论，进行了试验计划的优化设计。采用该方案只需一次测试就可辨识出陀螺的全部动态误差系数，且辨识结果具有统计优良性     

平面坡体渐进破坏模型及其应用

平面坡体渐进破坏模型旨在通过在坡体稳定性分析中引进渐进坡坏的概念,来较合理地考虑岩土材料的峰值强度和残余强度在稳定性分析中的不同作用。通过与其它稳定性分析方法进行比较以及实例应用研究,证明该计算模型可用于初步判断坡体稳定状态并估算其破坏变形范围。这一研究也说明了水对边坡破坏的重要作用。