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A Shape-Memory Deployable Subsystem with a Large Folding Ratio in China’s Tianwen-1 Mars Exploration Mission

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Engineering 2023年第9期28卷 49-57页

作者： Chengjun Zeng Liwu Liu Yang Du Miao Yu xiaozhou xin Tianzhen Liu Peilei Xu Yu Yan Dou Zhang Wenxu Dai xin Lan Fenghua Zhang Linlin Wang Xue Wan Wenfeng Bian Yanju Liu Jinsong Leng Department of Astronautical Science and Mechanics Harbin Institute of TechnologyHarbin 150001China Shanghai Institute of Satellite Engineering Shanghai 201109China Center for Composite Materials and Structures Harbin Institute of TechnologyHarbin 150080China Department of Civil Engineering Harbin Institute of TechnologyWeihai 264209China

Once China’s Tianwen-1 Mars probe arrived in a Mars orbit after a seven-month flight in the deep cold space environment,it would be urgently necessary to monitor its state and the surrounding *** address this issue,we developed a flexible deployable subsystem based on shape memory polymer composites(SMPC-FDS)with a large folding ratio,which incorporates a camera and two temperature telemetry points for monitoring the local state of the Mars orbiter and the deep space ***,we report on the development,testing,and successful application of the *** reaching its Mars remote-sensing orbit,the SMPC-FDS is designed to be in a folded state with high stiffness;after reaching orbit,it is in a deployed state with a large *** transition from the folded state to the deployed state is achieved by electrically heating the shape memory polymer composites(SMPCs);during this process,the camera on the SMPC-FDS can capture the local state of the orbiter from multiple ***,temperature telemetry points on the SMPC-FDS provide feedback on the environment temperature and the temperature change of the SMPCs during the energization *** simulating a Mars on-orbit space environment,the engineering reliability of the SMPC-FDS was comprehensively verified in terms of the material properties,structural dynamic performance,and thermal vacuum deployment *** the launch of Tianwen-1 on 23 July 2020,scientific data on the temperature environment around Tianwen-1 has been successfully acquired from the telemetry points on the SMPCFDS,and the local state of the orbiter has been photographed in orbit,showing the national flag of China fixed on the orbiter.

关键词： Flexible deployable structure Shape memory polymer composite Mars exploration Temperature telemetry On-orbit deployment

Simulation of Corrosion-Induced Cracking of Reinforced Concrete Based on Fracture Phase Field Method

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2024年第3期138卷 2257-2276页

作者： xiaozhou Xia Changsheng Qin Guangda Lu xin Gu Qing Zhang College of Mechanics and Materials Hohai UniversityNanjing210098China State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering&College of Civil Engineering Tongji UniversityShanghai200092China

Accurate simulation of the cracking process caused by rust expansion of reinforced concrete(RC)structures plays an intuitive role in revealing the corrosion-induced failure *** the quasi-brittle fracture of concrete,the fracture phase field driven by the compressive-shear term is constructed and added to the traditional brittle fracture phase field *** rationality of the proposed model is verified by a mixed fracture example under a shear displacement ***,the extended fracture phase model is applied to simulate the corrosion-induced cracking process of *** cracking patterns caused by non-uniform corrosion expansion are discussed for RC specimens with homogeneous macroscopically or heterogeneous with different polygonal aggregate distributions at the mesoscopic ***,the effects of the protective layer on the crack propagation trajectory and cracking resistance are investigated,illustrating that the cracking angle and cracking resistance increase with the increase of the protective layer thickness,consistent with the experimental ***,the corrosion-induced cracking process of concrete specimens with large and small spacing rebars is simulated,and the interaction of multiple corrosion cracking is easily influenced by the reinforcement spacing,which increases with the decrease of the steel bar *** conclusions play an important role in the design of engineering anti-corrosion *** fracture phase field model can provide strong support for the life assessment of RC structures.

关键词： Fracture phase field corrosion-induced cracking non-uniform corrosion expansion protective layer thickness reinforcement concrete

Mechanical Models,Structures,and Applications of Shape-Memory Polymers and Their Composites

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Acta Mechanica Solida Sinica 2019年第5期32卷 535-565页

作者： xiaozhou xin Liwu Liu Yanju Liu Jinsong Leng Department of Astronautical Science and Mechanics Harbin Institute of Technology(HIT)P.O.Box 301No.92 West Dazhi StreetHarbin 150001China Centre for Composite Materials Harbin Institute of Technology(HIT)P.O.Box 3011No.2 Yikuang StreetHarbin 150080China

Shape-memory polymers(SMPs)and their composite materials are stimuliresponsive materials that have the unique characteristics of lightweight,large deformation,variable stiffness,and *** paper reviews the research status of the mechanical models for SMPs,shape-memory nanocomposites and shape-memory polymer composites(SMPCs);it also introduces some spatially deployable structures,such as hinges,beams,and antennae based on *** addition,the deformation types of 4D printing structures and the potential applications of this technology in robots and medical devices are also summarized.

关键词： Shape-memory polymers and their composites Constitutive model Deployable st rue tu re 4D printing

基于Sentinel数据估算非均匀下垫面蒸散发的方法研究

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遥感技术与应用 2023年第1期38卷 26-38页

作者：廉婷辛晓洲彭志晴刘惠渊中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100083 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

蒸散发是水循环和能量平衡的重要组成,在地下水监测、农业灌溉等研究中发挥重要作用,但非均匀下垫面会导致遥感估算的水热通量产生空间尺度误差。以Sentinel数据作为基础数据,利用EFAF(Evaporative Fraction and Area Fraction)方法和... 详细信息

蒸散发是水循环和能量平衡的重要组成,在地下水监测、农业灌溉等研究中发挥重要作用,但非均匀下垫面会导致遥感估算的水热通量产生空间尺度误差。以Sentinel数据作为基础数据,利用EFAF(Evaporative Fraction and Area Fraction)方法和温度降尺度法校正水热通量偏差,并且对比两种方法的差异。研究结果表明:EFAF方法和温度降尺度法的精度不相上下,决定系数R^(2)约为0.86,平均偏差MBE约为18 W/m^(2),均方根误差RMSE约为64 W/m^(2),两种方法的精度都高于未校正潜热通量的精度,对于校正非均匀下垫面造成的潜热通量偏差有一定的效果。EFAF方法估算的潜热通量在像元尺度上的分布与土地分类数据一致,在区域尺度上和未校正的潜热通量分布一致。温度降尺度法估算的潜热通量在像元尺度上与地表温度的分布高度相似,其空间细节信息更加丰富,局部特征明显。

关键词：蒸散发非均匀下垫面 Sentinel

2003～2012年中国地表太阳辐射时空变化及其影响因子

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太阳能学报 2017年第11期38卷 3057-3066页

作者：李小军辛晓洲彭志晴中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

利用中国94个气象站提供的辐射观测数据对3个主要的太阳短波辐射卫星产品进行质量评价,选择准确度较高的CERES-EBAF数据并结合MODIS数据,分析中国10 a地表太阳辐射的时空变化特征,并对其影响因素进行初步分析。结果表明:青藏高原高寒生... 详细信息

利用中国94个气象站提供的辐射观测数据对3个主要的太阳短波辐射卫星产品进行质量评价,选择准确度较高的CERES-EBAF数据并结合MODIS数据,分析中国10 a地表太阳辐射的时空变化特征,并对其影响因素进行初步分析。结果表明:青藏高原高寒生态区始终是地表太阳辐射的高值区,而四川东部和重庆等地组成的川渝生态地区是"低值圈";月均地表太阳辐射受季节变化影响明显,在四季均呈现先增后减的变化特征;2003~2012年期间,我国地表太阳辐射呈现出先增后减的年际变化特征,10 a来,华北生态地区增加最多,为13.50%(+21.33 W/m2),华南生态地区减少了14.27%(-21.56 W/m^2);相比水汽含量,总云量可能是引起中国地表太阳辐射变化的主要因素。

关键词：地表太阳辐射时空变化总云量水汽

渤海湾盆地火成岩侵入接触变质系统及其储层特征--以南堡凹陷古近系沙河街组为例

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石油勘探与开发 2024年第2期51卷 285-298页

作者：李文科吴小洲李艳东张研张昕王海中国石油勘探开发研究院北京100083

以渤海湾盆地南堡凹陷古近系沙河街组为例,综合利用地震、录井、测井、物性分析和岩心薄片等资料,开展火成岩侵入接触变质岩储层研究。①提出火成岩侵入接触变质系统地质模式,该系统纵向上可划分为侵入体、上变质带、下变质带、顶板和... 详细信息

以渤海湾盆地南堡凹陷古近系沙河街组为例,综合利用地震、录井、测井、物性分析和岩心薄片等资料,开展火成岩侵入接触变质岩储层研究。①提出火成岩侵入接触变质系统地质模式,该系统纵向上可划分为侵入体、上变质带、下变质带、顶板和底板正常沉积层5层结构;②侵入体特征主要表现为:顶部发育有指相意义的捕虏体,微观上岩石结构与矿物结晶由中心向边缘有规律变化,宏观上侵入体多以低角度斜穿沉积地层等;变质带特征主要为:原岩为沉积岩,发育典型的变余结构,出现多种中低温热变质矿物及岩性为中低级热变质岩等;③接触变质带储层发育基质孔隙和裂缝两种储集空间类型,基质孔隙为变质砂岩烘烤变质改造后围绕变质矿物分布的次生“粒间孔隙”,裂缝主要为变质泥岩中的构造缝和侵入挤压缝,具有层状、斑状和沿裂缝浸染状3种分布方式;④变质带储层分布主要受热烘烤强度的控制,优质储层分布是有利岩相与热接触变质、侵入挤压和热液溶蚀等作用互相耦合共同控制的结果。侵入接触变质系统地质模式的提出和应用,有望推动南堡凹陷接触变质岩勘探目标的发现,为渤海湾盆地深层接触变质岩储层研究和勘探提供参考依据。

关键词：侵入体接触变质带侵入接触变质系统储层特征新生代古近系沙河街组南堡凹陷渤海湾盆地

先驱体转化SiBCN陶瓷的制备、性能与应用

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航空制造技术 2024年第1期67卷 40-65页

作者：邵长伟王驰原龙鑫王小宙国防科技大学空天科学学院新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室长沙410073

先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的... 详细信息

先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的陶瓷材料。近几年,先驱体转化SiBCN陶瓷发展呈现出新的特点,结构功能一体化设计与制备技术受到了国内外的广泛关注。本文主要梳理了2016年至今先驱体转化SiBCN陶瓷的国内外研究进展,首先简要介绍先驱体转化SiBCN陶瓷的主要特点,然后以先驱体转化陶瓷产物的典型特点为分类依据,分别从SiBCN陶瓷先驱体及其陶瓷产物、连续SiBCN陶瓷纤维、SiBCN基复合材料和功能化SiBCN陶瓷4个方面综述了主要研究进展,提出了未来发展趋势和重点任务,期望为SiBCN陶瓷研制与应用研究提供参考,促进我国先进陶瓷材料的发展进步。

关键词：先驱体转化陶瓷硅硼碳氮陶瓷(SiBCN) 陶瓷纤维陶瓷基复合材料功能陶瓷

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复杂地形云阴影识别

遥感学报 2017年第2期21卷 263-272页

作者：李彬辛晓洲张海龙胡继超中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 内蒙古自治区生态与农业气象中心呼和浩特010051 南京信息工程大学应用气象学院南京210044

云阴影检测在遥感科学领域是一个重要研究方向,在许多方面有重要应用。单纯采用光谱阈值法识别云阴影会面临较多困难,难以准确识别,而采用时间序列法,则需耗费较多机时,过程较为繁复。在准确识别云像元的基础上,应用几何学方法识别云阴... 详细信息

云阴影检测在遥感科学领域是一个重要研究方向,在许多方面有重要应用。单纯采用光谱阈值法识别云阴影会面临较多困难,难以准确识别,而采用时间序列法,则需耗费较多机时,过程较为繁复。在准确识别云像元的基础上,应用几何学方法识别云阴影是较为准确、实用的方法。目前,应用几何学方法计算起伏地形条件下的云阴影分布和变化特征的研究较少,本文提出了一种基于几何学方法的复杂地形条件下的云阴影识别方法,可以计算云像元对应阴影在复杂地形上的位置。模拟和实验表明,所提出的算法在识别复杂地形条件的云阴影方面具有较好效果,克服了几何法识别云阴影模型的原有缺陷。

关键词：云阴影复杂地形 DEM 云3D几何效应

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热红外与可见光数据的云边缘高度匹配

遥感学报 2016年第6期20卷 1435-1445页

作者：李彬辛晓洲张海龙胡继超南京信息工程大学应用气象学院南京210044 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101

高分辨率数据中云高度的差异性突显,特别是边缘处高度在云阴影识别和地表辐射估算等方面成为需要考虑的重要因素。热红外数据获取云高度分辨率较低、缺乏细部差异性特征,为解决这一问题,首先将对应的热红外和可见光数据进行特征点配准,... 详细信息

高分辨率数据中云高度的差异性突显,特别是边缘处高度在云阴影识别和地表辐射估算等方面成为需要考虑的重要因素。热红外数据获取云高度分辨率较低、缺乏细部差异性特征,为解决这一问题,首先将对应的热红外和可见光数据进行特征点配准,再将基于热红外数据计算的云高度重采样至高分辨率,然后以基于欧式距离变换的围线搜索方法及距离加权将热红外云边缘高度匹配至对应的可见光图像,最后根据云阴影的相似度匹配方法确定真实云高度。结果表明,算法在遵循热红外云高信息分布变化规律的同时,可以得到较准确的高分辨率云边缘高度,一定程度上解决了热红外技术获取云高在分辨率上的局限,扩展了其在云高反演方面的作用。

关键词：云边缘高度欧氏距离变换围线搜索云阴影