Selective thermal emission and infrared camouflage based on layered media

Infrared camouflage based on artificial thermal metasurfaces has recently attracted significant attention. By eliminating thermal radiation differences between the object and the background, it is possible to hide a given object from infrared detection. Infrared camouflage is an important element that increases the survivability of aircraft and missiles, by reducing target susceptibility to infrared guided threats. Herein, a simple and practicable design is theoretically presented based on a multilayer film for infrared stealth, with distinctive advantages of scalability, flexible fabrication, and structural simplicity. The multilayer medium consists of silicon substrate, carbon layer and zinc sulfide film, the optical properties of which are determined by transfer matrix method. By locally changing the thickness of the coating film, the spatial tunability and continuity in thermal emission are demonstrated. A continuous change of emissive power is further obtained and consequently implemented to achieve thermal camouflage functionality. In addition, other functionalities, like thermal illusion and thermal coding, are demonstrated by thickness-engineered multilayer films

Surface mines composite slope deformation mechanisms and stress distribution

Methods. Description and interpretations of the mechanical and stress computational model for a waste dump loading in the formation of a composite slope on the basis of the theory of plasticity and elasticity. Numerical and analytical simulations for composite slope stress distribution. Findings. From the numerical and analytical simulations, it is found that the increase in slope height and angle results in an increase in stress within the geo stress field of a composite slope. The numerical simulation also shows that as the dump is moved away from the point of application the settlement induced by the dump is larger beneath the dump and decreases away from the dump, hence the stress reduces. This highlights the sensitivity in simulating the effect of the waste dump at different position within the computation analysis of a composite slope stability problem. Furthermore, it is obtained that the stress induced by a trapezoidal loading is lesser than that of a rectangular loading, which is obvious. Finally, this paper provides the stress influence rule due to excavation in a surface mining operation. The stresses due to the dump loading were obtained and compared to stresses obtained from finite element analysis and both results are well in agreement. Originality. The paper provides novel approach for the mechanisms of composite slope stress distribution and deformation mechanisms. Practical implications. The results effectively describe the stress distribution mechanisms and stability analysis of composite slopes and provides basis for the preliminary design and stability of composite slopes.Мета. Дослідження механізмів деформацій і розподілу напружень в композитних укосах кар’єрів за допомогою чисельного моделювання методом скінчених елементів для прогнозу їх стійкості. Методика. Опис та інтерпретація механічної розрахункової моделі напружень для відвалу порожньої породи в процесі формування композитного укосу виконано на основі теорії пластичності та пружності. Проведено чисельне й аналітичне моделювання розподілу напружень в композитному схилі за допомогою використання потужного програмного забезпечення Sigma/W, який функціонує на основі методу скінченних елементів. Результати. Чисельне та аналітичне моделювання дозволило встановити, що збільшення висоти і кута укосу призводить до збільшення напружень в геонапруженному полі композитного укосу. Чисельне моделювання також показало, що в міру відсунення відвалу від точки прикладання навантаження, викликане ним осідання породи в більшій мірі проявляється під відвалом і зменшується при віддаленні від нього, що призводить до зменшення напружень. Дана тенденція показує чутливість моделі, яка описує вплив відвалу в різних точках при чисельному аналізі стійкості композитного укосу. Встановлено, що напруження, викликане трапецевидним навантаженням, менше, ніж напруження, що виникає під дією прямокутного навантаження. Сформульовано принципи впливу напружень, що виникають при відкритій розробці родовищ. Напруження, викликані навантаженням відвалу, були проаналізовані у порівнянні з напруженнями, одержаними за допомогою аналізу скінчених елементів, при цьому результати в обох випадках добре узгоджувалися між собою. Наукова новизна. Запропоновано новий підхід до аналізу механізмів розподілу напружень в композитному укосі та механізмів деформації. Зв’язок між умовами навантаження і параметрами укосу аналізується за допомогою теорії пластичності та пружності. Практична значимість. Результати дослідження ефективно описують механізми розподілу напружень і дозволяють проаналізувати стійкість композитних укосів, що є основою для попереднього проектування стійкого композитного укосу.Цель. Исследование механизмов деформаций и распределения напряжений в композитных откосах карьеров при помощи численного моделирования методом конечных элементов для прогноза их устойчивости. Методика. Описание и интерпретация механической расчетной модели напряжений для отвала пустой породы в процессе формирования композитного откоса выполнено на основе теории пластичности и упругости. Проведено численное и аналитическое моделирование распределения напряжений в композитном откосе посредством использования мощного программного обеспечения Sigma/W, функционирующего на основе метода конечных элементов. Результаты. Численное и аналитическое моделирование позволило установить, что увеличение высоты и угла откоса приводит к увеличению напряжений в геонапряженном поле композитного откоса. Численное моделирование также показало, что по мере отодвигания отвала от точки приложения нагрузки, вызванная им осадка породы в большей степени проявляется под отвалом и уменьшается при удалении от него, что приводит к уменьшению напряжений. Данная тенденция показывает чувствительность модели, описывающей влияние отвала в разных точках при численном анализе устойчивости композитного откоса. Установлено, что напряжение, вызванное трапецеидальной нагрузкой, меньше, чем напряжение, возникающее под действием прямоугольной нагрузки. Сформулированы принципы влияния напряжений, возникающих при открытой разработке месторождений. Напряжения, вызванные нагрузкой отвала, были проанализированы в сравнении с напряжениями, полученными с помощью анализа конечных элементов, при этом результаты в обоих случаях хорошо согласовывались друг с другом. Научная новизна. В статье предложен новый подход к анализу механизмов распределения напряжений в композитном откосе и механизмов деформации. Связь между условиями нагружения и параметрами откоса анализируется с помощью теории пластичности и упругости. Практическая значимость. Результаты исследования эффективно описывают механизмы распределения напряжений и позволяют проанализировать устойчивость композитных откосов, что является основой для предварительного проектирования устойчивого композитного откоса.The authors are thankful to everyone who supported during this research work

Influence of composite slope geometrical parameters on soft rock slope stability

Purpose. To analyze the key parameters influencing the stability of a composite soft rock slope. Methods. Description of the key geometrical parameters of a composite slope and their influence on soft rock slope stability. Numerical simulation is performed to validate the primary effects of the key geometrical parameters of a composite slope on stability without consideration of external factors such as ground water, seismic and blasting factors. Findings. This paper put forward the influence pattern of the dumping height, excavation depth, slope angle, dumping angle, and dumping position on the safety factor of the composite slope. Furthermore, the results prove that as the dump is moved away from the reference crest or toe, the factor of safety increases. Thus, improvement of the safety factor on the critical sliding surface is defined by the area of the parallelogram. Also, when the critical position of the dump away from the edge is exceeded and the lateral pressure induced by the superimposition of the waste dump has no influence on the critical sliding surface, failure takes place in the surface mines slope and stability is relatively controlled by the mechanical strength and geometrical parameters of the surface mines slope. Originality. The paper provides a pioneering detailed description of the interactions of the key geometrical parameters of a composite slope and their influence on stability and the factor of safety. Practical implications. The results can be used for designing and stability analysis of composite slopes.Мета. Обґрунтування параметрів, що визначають стійкість укосу, складених зі змішаних м'яких порід на основі проведення чисельного моделювання. Методика. Застосовано чисельне моделювання для визначення базового впливу основних геометричних параметрів композитного борту на його стабільність без урахування таких зовнішніх факторів, як грунтові води, сейсмічний та вибуховий вплив. Схема впливу глибини виїмки, висоти розвантаження, кута нахилу, кута розвантаження і положення розвантаження на фактор безпеки композитного укосу була проаналізована за допомогою FLAC/Slope. Результати. Доведено, що, чим більше відстань між відвалом і верхньої або нижньої бровкою уступу, тим вище фактор безпеки, а поліпшення фактору безпеки по критичній поверхні ковзання визначається площею паралелограма. Встановлено, що якщо відстань між відвалом і бровкою відвалу більше критичного і бічного тиску, що виникає за рахунок нашарування відвалу, то вона не впливає на критичну поверхню ковзання і на поверхні укосу виникають деформації, в той час як його стійкість знаходиться під відносним впливом механічної міцності й геометричних параметрів укосу. Визначено, що висота схилу впливає не тільки на фактор безпеки, але і на режим руйнування, зі збільшенням висоти відносний внесок зчеплення в загальний опір зменшується, однак для дуже високих ухилів стабільний кут нахилу наближається до кута тертя. Наукова новизна. Виявлено новий характер взаємодії між основними геометричними параметрами композитного укосу та їх впливу на стабільність та фактор безпеки. Практична значимість. Результати дослідження можуть бути використані для проектування та аналізу стабільності композитних укосів, складених з м'яких порід.Цель. Обоснование параметров, определяющих устойчивость откоса, сложенного из смешанных мягких пород на основе проведения численного моделирования. Методика. Применено численное моделирование для определения базового воздействия основных геометрических параметров композитного борта на его стабильность без учета таких внешних факторов, как грунтовые воды, сейсмическое и взрывное воздействие. Схема влияния глубины выемки, высоты разгрузки, угла наклона, угла разгрузки и положения разгрузки на фактор безопасности композитного откоса была проанализирована с помощью FLAC/Slope. Результаты. Доказано, что, чем больше расстояние между отвалом и верхней или нижней бровкой уступа, тем выше фактор безопасности, а улучшение фактора безопасности по критической поверхности скольжения определяется площадью параллелограмма. Установлено, что если расстояние между отвалом и бровкой отвала больше критического и бокового давления, возникающего за счет напластования отвала, то не оказывается влияния на критическую поверхность скольжения и на поверхности откоса возникают деформации, в то время как его устойчивость находится под относительным влиянием механической прочности и геометрических параметров откоса. Определено, что высота склона влияет не только на фактор безопасности, но и на режим разрушения, с увеличением высоты относительный вклад сцепления в общее сопротивление уменьшается, однако для очень высоких уклонов стабильный угол наклона приближается к углу трения. Научная новизна. Выявлен новый характер взаимодействия между основными геометрическими параметрами композитного откоса и их влияния на стабильность и фактор безопасности. Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для проектирования и анализа стабильности композитных откосов, сложенных из мягких пород.The support of everyone during the said research work is appreciated. The authors have no conflict of interest

Constitutive model of GH4720Li high temperature nickel base alloy at high strain rate and large temperature range

554-566The dynamic mechanical properties of GH4720Li nickel base superalloy under high and low strain rates in a wide temperature range have been studied, and a constitutive model with higher fitting progress have been established. The experimental results show that the abnormal phenomenon of dynamic mechanical properties of GH4720Li alloy appears under the condition of high strain rate. This is because the change of Cr (MO) content in precipitates and the change of precipitate morphology lead to the difference of dynamic mechanical properties of GH4720Li alloy at high and low strain rates. Besides, A new piecewise function model based on a phenomenological representation of the stress-strain curves is proposed to describe the constitutive equation of Nickel-based superalloy GH4720Li of stress-strain curves. Meanwhile, new methods to obtain the material constant k and C are proposed to predicted accurately the flow stress. The comparison between calculated values and experimental values based on the new constitutive modeling shows that these methods for obtaining material constants k and C are valid and the new function model is significant for establishing constitutive equations of Nickel-based superalloy GH4720Li in hot deformation processes

Characteristics and physical mechanisms of a rainstorm in Hotan, Xinjiang, China

Owing to global warming, extreme precipitation events in the arid regions of Central Asia have increased, resulting in significant consequences for water resources and ecosystems. Hence, to address the features and corresponding physical mechanisms of these rainstorms, we examined the rainstorm that occurred in Hotan, Xinjiang in June 2021 as a case study. We employed multiple datasets, including meteorological stations, sounding observations, satellite precipitation data, and reanalysis datasets. The results indicate that the Global Precipitation Measurement satellite precipitation product accurately captured the temporal and spatial variations in this rainstorm, as verified against hourly in situ observation data. Some meteorological stations recorded values greater than twice their historical records, such as Luopu, Pishan, Moyu, and Hotan. Moreover, the duration of the precipitation was longer than 2 days. For the physical mechanisms of this rainstorm, the water vapor in this rainstorm is sourced from the 45°–65°N region of the North Atlantic Ocean crosses the Ural Mountains and the West Siberian Plain to southern Xinjiang. The low-pressure levels (e.g., 700 hPa and 850 hPa) have the more water vapor flux and specific humidity than the high-pressure levels. Our findings can aid the understanding of extreme precipitation events in Central Asia and provide a reference for dealing with meteorological disasters, including extreme precipitation, in the context of global climate change

Measuring cosmic density of neutral hydrogen via stacking the DINGO-VLA data

We use the 21-cm emission-line data from the Deep Investigation of Neutral Gas Origin-Very Large Array (DINGO-VLA) project to study the atomic hydrogen gas H I of the Universe at redshifts z \u3c 0.1. Results are obtained using a stacking analysis, combining the H I signals from 3622 galaxies extracted from 267 VLA pointings in the G09 field of the Galaxy and Mass Assembly Survey (GAMA). Rather than using a traditional one-dimensional spectral stacking method, a three-dimensional cubelet stacking method is used to enable deconvolution and the accurate recovery of average galaxy fluxes from this high-resolution interferometric data set. By probing down to galactic scales, this experiment also overcomes confusion corrections that have been necessary to include in previous single-dish studies. After stacking and deconvolution, we obtain a 30σ H I mass measurement from the stacked spectrum, indicating an average H I mass of MHI=(1.67±0.18)×109 M⊙ role= presentation style= box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: normal; font-family: inherit; vertical-align: baseline; display: inline; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; position: relative; \u3eMHI=(1.67±0.18)×109 M⊙MHI=(1.67±0.18)×109 M⊙⁠. The corresponding cosmic density of neutral atomic hydrogen is ΩHI=(0.38±0.04)×10−3 role= presentation style= box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: normal; font-family: inherit; vertical-align: baseline; display: inline; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; position: relative; \u3eΩHI=(0.38±0.04)×10−3ΩHI=(0.38±0.04)×10−3 at redshift of z = 0.051. These values are in good agreement with earlier results, implying there is no significant evolution of ΩHI role= presentation style= box-sizing: border-box; margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; font-variant: inherit; font-stretch: inherit; line-height: normal; font-family: inherit; vertical-align: baseline; display: inline; word-spacing: normal; overflow-wrap: normal; white-space: nowrap; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; position: relative; \u3eΩHIΩHI at lower redshifts