行道树随机结构风振响应分析与动力可靠度评价

建立了行道树风振响应分析的简化理论模型,根据有限元理论,分析了影响行道树动力学特征的材料物理参数,即密度和弹性模量.将风荷载模拟为Davenport谱,提出了基于虚拟激励法的行道树风振响应分析方法.考虑材料物理参数的随机性,利用概率密度演化理论,给出了行道树随机结构风振响应分析的基本步骤,提出了与行道树主干抗弯强度相关的失效风速概念和动力可靠度评价方法.以上海地区城市行道树为例进行了分析,揭示了树种材料参数不确定性对行道树随机动力学响应的影响,计算了不同风速水平下行道树结构的破坏概率,在风险意义上定义了行道树的失效风速.     

血管修剪

就像园林中的树木修剪一样,血管树在成长过程中也有类似“血管修剪”的现象。这一现象背后蕴含着生物力学机理。本文介绍了“血管修剪”现象的含义、生物力学机制及其生理学意义,启发读者思考血管生长中的奇妙现象和科学道理。     

室内复杂环境下多旋翼无人机动态路径规划

针对多旋翼无人机在室内复杂环境下的动态路径规划问题,提出了一种基于高度降维空间环境模型的无记忆回归A~*算法。首先,提出了一种高度降维的空间环境建模方法,将三维空间降到二维,降低了环境模型的复杂度,提高了规划效率。在环境建模的基础上,提出了以全局路径规划结果为基础进行局部动态搜索的思路,并设计了无记忆回归A~*算法,即首先使用传统A~*算法进行全局路径规划,参考全局规划结果,利用无记忆回归A~*算法对动态障碍物进行避障,避障完成后回归到全局规划路径上。最后利用仿真实验验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,在指定环境下所提方法的路径规划时间和路径规划长度较无记忆A~*算法更短,两项指标分别提升了13.8%和41.6%。     

环境地质科学的基本理论与发展前景

环境问题已在全球范围内引起广泛重视,地质科学在其中起着重要的作用。地质环境受自然与人类两大主要因素的影响,涉及的范围大很广,所以在对环境地质科学的研究中必须用现代科学的新理论为基础,建立新的理论体系,创立一个美好的环境地质科学的发展前景。     

中国汶川特大地震损毁城镇恢复重建选址的工程地质评价

在损毁城镇震后恢复重建工作中,场址的合理选择及安全性评估极为重要。选址问题涉及地震断裂、地质灾害、场地稳定及国计民生、经济发展等诸方面的复杂因素,是一个复杂的系统工程问题。考虑问题的基本原则应是,对于震后位于地震断裂带上,且地质环境恶化、存在严重地质灾害隐患的城镇,必须异地迁建;对于虽然损毁较严重,但远离断裂带,且不存在致命的地质灾害隐患的城镇,应按照"科学规划、规范避让、合理调整抗震设防标准"的原则,原址重建。灾后重建过程中,应重视地质灾害的隐蔽性、诱发因素的多重性与长期持续性等,加强地质环境的适宜性评价及地质灾害的风险性评估。本文结合震后的实际调查,对北川、青川两个县城及青川县木鱼镇的重建选址问题进行了探讨,在对场址工程地质和环境地质适宜性评估的基础上,提出了上述典型城镇的重建选址意见。     

基于优化的离散空间轨迹规划算法

针对无人车离散空间轨迹规划时存在路径不平滑、速度不平稳、动态规划运算时间长等问题,提出一种基于优化的离散空间轨迹规划算法。将无人车所需搜索的空间解耦为纵向-横向空间（S-L空间）和纵向-时间空间（S-T空间）,在S-L空间根据静态避障和路径平滑程度的要求设计代价函数进行动态规划,进而利用二次规划对动态规划结果进行优化;在S-T空间提出一种改进的动态规划方法,根据道路速度限制和不可倒车约束优化搜索,并引入启发函数加快对规划终点的搜索速度,减少算法计算量,提高运行效率。仿真实验结果表明,在静态避障和动态避障环境中,所提算法规划出的轨迹曲率更小、速度变化更平滑、运行时间更快,相比于传统动态规划算法单次规划时间减少了77.13%。     

纪念全国力学规划会议和谈镐生上书三十周年专刊——关于制定自然科学学科发展规划会议的几点意见

三十年前（1977），谈镐生先生参加中国科学院力学规划会议期间，针对当时全国基础科学发展规划（1978-1985）将力学排除在基础科学之外的状况，向有关领导递交了一份重要意见（《关于制定自然科学学科发展规划会议的几点意见》）．尽管当时在科学家中对力学学科的性质，力学与物理学的关系等，有不同的看法，但是有关领导们均同意谈先生在全国基础科学发展规划中补充上力学学科规划的建议．此意见得到了邓小平同志的同意．于是，次年由周培源任领导小组组长、钱学森等人任副组长，召开了全国力学规划会议，历时半个月．全国力学界对力学学科的认识从而达到了统一：力学既是基础科学、又是应用科学；力学是几大基础学科之一．此后，这个观点得到了科技界同仁和领导们的广泛认同，基于此而形成的力学学科发展规划实际指导和影响了我国力学三十年的发展．当前，我国的科学技术事业又进入了一个新的发展时期．然而，前事不忘，后事之师．本刊从尘封已久的档案中，整理出3份有关件刊出，以此纪念谈先生上书和全国力学规划会议三十周年这一具有历史意义的事件，并以期这些件的重新刊出能为推动我国力学事业的健康发展，再次发挥应有的作用．[编按]     

关于制定自然科学学科发展规划会议的几点意见

遵照华主席,邓副主席,方毅副院长对科学工作者的多次指示;李昌同志,郁文同志的两次讲话精神,对当前进行的科学规划会议作了具体分析.现提出几点意见,请予考虑,并请转院核心领导小组参考.     

关于加强针对国家重大装备的动力学与控制研究的建议

随着《国家中长期科学和技术发展规划纲要》的发布和实施,一系列重大装备和工程建设计划将陆续启动,如:载人航天、大型运输飞机和客机、高档数控机床、集成电路制造装备、先进燃气轮机、高速轨道交通、深海钻井平台和大跨度桥梁等.上述重大装备和工程在设计建造和运行使用过程中的高效、可靠、安全对动力学与控制学科提出了迫切需求.本文以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中的战略需求为背景,结合国家自然科学基金委员会力学学科发展规划的要求,针对航空航天飞行器、先进制造装备与系统、先进动力装备、高速轨道交通、深海平台和大跨度桥梁中的若干关键动力学与控制问题,提出了动力学与控制学科"十一五"重点研究建议方向.     

中国科学院力学研究所2004年科研工作总结与思考

2004年,力学所以国家科技中长期规划和中国科学院中长期科技发展规划的制定为牵引,以筹划进入中科院院“三期”创新、争取承担“十一五”国家和中科院重大科研项目为动力,持续、多层面地进行了研究所发展规划的论证．在此基础上提出了发展蓝图,即6个主要的学科方向(微重力科学和空间技术、高温气体动力学与跨大气层飞行、微尺度力学与微系统、工艺力学与材料设计、海洋与环境工程、生物力学与生物工程),4个科研平台(微重力科学平台、高超声速飞行技术平台、微／跨尺度力学平台、海洋工程研究平台)．包含的基本科学问题是复杂介质和极端条件下的力学行为．     

A new car-following model with consideration of anticipation driving behavior

A new anticipation driving car-following (AD-CF) model is presented based on the effect of traffic anticipation in the real world. The model??s linear stability condition was obtained by applying the linear stability theory. Additionally, a modified Korteweg?Cde Vries (mKdV) equation was derived via nonlinear analysis to describe the propagating behavior of traffic density wave near the critical point. Good agreement between the simulation and the analytical results shows that the stability of traffic flow can be enhanced when the driver??s anticipation effects are considered.     

Measurement and analysis of unsteady flow structures in rotor blade wakes

Time-variant data are obtained to investigate the exit flow field from a rotor in a research compressor. In the free-stream region, the instantaneous data are analogous to one another and to the ensemble averaged free-stream results. However, in the wake region, some of the instantaneous signals are similar to one another and to the ensemble averaged wake, but others differ significantly. These variations in the instantaneous data are interpreted and shown to be due to a vortex street structure in the wake. This is accomplished by: (1) developing a mathematical model of the rotor blade exit flow field based on a wake vortex street structure analogous to the unsteady flow field behind bluff bodies due to classical von Karman vortex shedding; and (2) correlating predictions of both the ensemble averaged and instantaneous rotor blade exit flow fields as well as the velocity probability density distributions from this vortex wake flow field model with the corresponding data. The correlation of the ensemble averaged rotor blade exit flow fields is very good and the flow angle distribution correlation excellent. The predicted instantaneous rotor blade exit flow field exhibits many of the flow features found in the data. Also, the probability density distributions for the data and the vortex wake flow field model are analogous to one another.List of symbols N number of rotor revolutions - S _w rotor blade wake width - S _x vortex core horizontal spacing - S _y vortex core vertical spacing - u velocity component parallel to vortex street motion - v velocity component normal to vortex street motion - W instantaneous relative velocity - W _i velocity induced by vortex street - W free-stream relative velocity - W _s velocity of vortex street - x coordinate parallel to vortex street motion - y coordinate normal to vortex street motion - free-stream relative flow angle - _inst instantaneous relative flow angle - vortex strength     

A traffic flow model considering influence of car-following and its echo characteristics

Taking into account the driving characteristics of vehicles following the vehicle in front on the imported lane of urban signalized intersections, we introduce the acceleration parameters of the vehicle and consider the queue length and volatility of the acceleration that have been affected by the time of fixed signal cycles in the mixed traffic flow. Thereby, we obtain a mixed traffic flow cellular automaton model with the effect of acceleration on the imported lane. Through analyzing the results of numerical simulation, it is found that the maximum queue length and the volatility of acceleration have a great influence on the intersection lane mixed traffic flow with the different time of fixed signal cycles and considerably on traffic arriving strength within a certain range. When the intensity is in specific range, the longer the fixed signal cycle, the shorter the maximum queue length, and the greater the volatility of acceleration, which has smaller queue jam affecting the intersection lane mixed traffic flow. Meanwhile, the improved model can reproduce the evolution and propagation characteristics of gathering–dissipating of the traffic wave in the intersection lane mixed traffic flow.     

An improved lattice hydrodynamic model considering the “backward looking” effect and the traffic interruption probability

By incorporating the “backward looking” effect and traffic interruption probability, we put forward an improved lattice model. Applying linear stability analysis, linear stability criterion is derived. The mKdV equation is deduced through nonlinear theory, which demonstrates that the solution of mKdV equation can describe traffic congestion. Furthermore, numerical simulation shows that the two factors can enhance traffic flow stability in the driving process.     

宏观交通流模型的余维2分岔分析

交通流特性是混合交通流建模的一个重要因素. 交通流模型中的分岔现象是导致复杂交通现象的因素之一. 交通流的分岔, 涉及复杂的动力学特征且研究较少. 因此, 提出了一个最优速度模型来研究驾驶员记忆对驾驶行为的影响. 基于带有记忆的最优速度连续交通流模型, 利用非线性动力学, 分析和预测了复杂交通现象. 推导了鞍结 (LP) 分岔存在条件, 并通过数值计算得到了余维1 Hopf (H) 分岔、LP分岔和同宿轨 (HC) 分岔以及余维2广义Hopf (GH) 分岔、尖点 (CP) 分岔和Bogdanov-Takens (BT) 分岔等多种分岔结构. 根据双参数分岔区域的特点, 研究了记忆参数对单参数分岔结构的影响, 分析了不同分岔结构对交通流的影响, 并用相平面描述了平衡点附近轨迹的变化特征. 选择Hopf分岔和鞍结分岔作为密度演化的起点, 描述了均匀流、稳定和不稳定的拥挤流以及走走停停现象. 结果表明, 驾驶员记忆对交通流的稳定性有重要影响; 动力学行为很好地解释了交通拥堵现象; 考虑余维2分岔的影响, 能更好地理解交通拥堵产生的根源, 并为制定有效抑制拥堵的方法提供一定的理论依据.      

A new car-following model considering driver’s characteristics and traffic jerk

Nonlinear Dynamics - In this paper, we propose an extension of the optimal velocity car-following model to consider explicitly the timid and aggressive driving behavior as well as the traffic jerk....     

汽车转弯不容忽视的力学问题

旨在对驾驶员进行安全行车教育,避免汽车转弯时出现爆胎、翻车、漂移、“推头”、甩尾等事故苗头. 通过在研究过程中,利用实车在转弯、坡道、冰雪等复杂路面上反复演练,发现：弯中强力制动会导致爆胎、翻车、漂移;弯中猛踩油门会导致“推头”、甩尾. 并提出预防措施.     

磁力耦合道路能量收集设计与动力学分析

通过在交通环境布置无线传感器等小型机电系统, 实现交通状况监测、交通系统管控、交通设施健康状态监测等, 可以使交通系统更加安全、有序、高效地运行. 但是, 如何为这些广泛分布的小型机电系统供能？本文提出了一种磁力耦合道路能量收集设计, 用以收集车辆滚压能量并转换成电能. 通过磁力耦合进行无接触能量传递, 减小了装置受到的冲击并使得装置具有良好密封性, 从而提升装置的鲁棒性. 通过升频齿轮机构、棘轮机构将车辆滚压激励转换为高速单向旋转, 并且通过换向齿轮机构能够继续收集复位弹性势能, 提高了收集装置的输出功率. 基于磁力耦合道路能量收集系统的工作原理建立了机电耦合动力学模型. 数值仿真探究了减速带限位距离和复位弹簧刚度等关键设计参数对能量采集系统动力学和电学性能的影响. 能量采集系统在车速为50 km/h时最大输出电压为76.28 V, 最大功率为59.94 W. 磁力耦合道路能量收集装置可以成为未来智慧交通系统的重要组成部分, 俘获交通环境能量为交通环境中小型机电系统提供可持续的绿色无碳电力.      

A tire–ice model (TIM) for traction estimation

Increased traffic safety levels are of highest importance, especially when driving on icy roads. Experimental investigations for a detailed understanding of pneumatic tire performance on ice are expensive and time consuming. The changing ambient and ice conditions make it challenging to maintain repeatable test conditions during a test program. This paper presents a tire–ice contact model (TIM) to simulate the friction levels between the tire and the ice surface. The main goal of this model is to predict the tire–ice friction based on the temperature rise in the contact patch. The temperature rise prediction in the contact patch is based on the pressure distribution in the contact patch and on the thermal properties of the tread compound and of the ice surface. The contact patch is next classified into wet and dry regions based on the ice surface temperature and temperature rise simulations. The principle of thermal balance is then applied to compute the friction level in the contact patch. The tire–ice contact model is validated by comparing friction levels from simulations and experimental findings. Friction levels at different conditions of load, inflation pressure, and ice temperatures have been simulated using the tire–ice contact model and compared to experimental findings.     

ONE-DIMENSIONAL CELLULAR AUTOMATON MODEL OF TRAFFIC FLOW BASED ON CAR-FOLLOWING IDEA

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｃｅｌｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔｏｎ (ＣＡ)ｍｏｄｅｌｓｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗ[1- 10 ].Ｓｉｎｃｅｔｈｅａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｉｓａｃｔｕａｌｌｙａｄｉｓｃｒｅｔｅｓｙｓｔｅｍ ,ｉｔｉｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｓｕｃｈａｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈＣＡｍｏｄｅｌｓ,ｗｈｉｃｈａｒｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃａｌｌｙｄｉｓ…