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基于均匀化理论的根土复合体三维本构关系

农业工程学报 2022年第13期38卷 76-83页

作者：戴靖沛黄建坤陈丽华及金楠李珺山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站北京林业大学吉县042200 北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持学院北京100083

黄土高原水土流失严重,自然灾害频发,而植被可有效减少浅层滑坡,其中根系加固是对环境有利的土壤稳定措施。为定量研究植物根系对土体的增强效果以及根土复合体在力的作用下的变形发展规律,该研究将根土复合体视为天然纤维增强复合材料... 详细信息

黄土高原水土流失严重,自然灾害频发,而植被可有效减少浅层滑坡,其中根系加固是对环境有利的土壤稳定措施。为定量研究植物根系对土体的增强效果以及根土复合体在力的作用下的变形发展规律,该研究将根土复合体视为天然纤维增强复合材料,基于均匀化理论,构建根土复合体的数值计算模型。利用有限元软件的二次开发功能,建立周期性边界条件,对根土复合体单胞的等效弹性模量和强度参数进行计算;通过根土复合体的三轴压缩试验和数值模拟,验证单胞计算理论的准确性;最后对单胞进行细观力学分析。研究表明:1)该研究建立的根土复合体单胞模型,可有效预测其等效弹性参数,与试验相比,轴向弹性模量相对误差为2.2%。2)单胞模型可以预测根土复合体的粘聚力c和内摩擦角φ,与试验相比,c和φ仅相差4.41k Pa和0.93°;在保证精度的同时大大提高了计算效率(与标准尺寸试件模型相比减少了90%的单元数)。3)根系的存在允许土体产生更大的变形和承受更大的应力。研究成果从周期复合材料的角度为黄土高原根系固土机理研究提供了新思路。

关键词：土壤数值方法有限元法均匀化理论根系固土三轴压缩试验

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基于代表体元法的根土复合体本构计算与验证

中国水土保持科学 2023年第2期21卷 107-116页

作者：李绍领黄建坤及金楠陈丽华山西吉县森林生态系统国家野外科学观测研究站北京林业大学山西吉县041000 北京林业大学水土保持学院水土保持国家林业局重点实验室北京100083 北京林业大学水土保持学院北京100083

传统的根系固土计算方法没有考虑根系的存在对根土复合体弹性参数的影响,难以针对坡面数量庞大的根系进行高效地建模和计算。为研究植被根系对土体的增强作用和对边坡稳定性的影响,将根土复合体视为天然根系纤维增强复合材料,通过引入... 详细信息

传统的根系固土计算方法没有考虑根系的存在对根土复合体弹性参数的影响,难以针对坡面数量庞大的根系进行高效地建模和计算。为研究植被根系对土体的增强作用和对边坡稳定性的影响,将根土复合体视为天然根系纤维增强复合材料,通过引入代表体元(RVE)法,直接建立根土复合体三维本构关系,量化根系对土体的增强作用;现场采集山西吉县刺槐根系及土壤,通过不同埋根方式的直剪试验及反复剪切试验验证RVE法理论结果;最后通过数值模拟验证,RVE法获得的根土复合体等效力学参数用于评价边坡稳定性的可行性。研究表明:RVE法能预测根土复合体的等效弹性参数,其剪切弹性模量提升率与反复剪试验结果相比,相差仅为0.24%。RVE法理论计算得到的强度参数黏聚力c和内摩擦角φ与试验结果仅分别相差2.45 kPa和3°,而Wu模型计算的黏聚力c比试验结果高估约5倍。与素土边坡相比,根土复合体试验结果计算得到的边坡安全系数提高7.20%,RVE模型边坡提高9.78%,而Wu模型边坡安全系数提高29.33%。相比于RVE模型,Wu模型存在高估边坡稳定性的风险;因此,RVE法能准确预测根土复合体的弹性参数和强度参数c和φ的变化,根系对土体的增强作用,不仅体现在黏聚力的增强上,内摩擦角和等效弹性参数同样有变化。代表体元结合数值仿真的方式,为实现含大量根系边坡的稳定计算提供了新的方法和技术手段。

关键词：代表体元法根系固土直剪试验边坡稳定性等效力学参数

含旋转振子的周期基础对地震弯曲波的隔震作用

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土木与环境工程学报（中英文） 2023年第5期45卷 66-80页

作者：刘冠辰张之伟黄建坤胡雨村北京林业大学水土保持学院北京100083

提出一种含旋转振子的周期性基础(PF)板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要针对平面波,但地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。突破以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行探究;通过有... 详细信息

提出一种含旋转振子的周期性基础(PF)板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要针对平面波,但地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。突破以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行探究;通过有限元法,利用可考虑板厚影响的SHELL单元计算PF板的弯曲波衰减域,系统研究材料参数和几何参数对弯曲波衰减域的影响;通过对三维有限元模型进行弯曲波和地震波入射的数值仿真试验,验证PF隔震的有效性。结果表明:弯曲波衰减域对连杆的宽度和弹性模量变化很敏感;在弯曲波输入下,PF的衰减域在10 Hz以下,与混凝土基础板相比,PF对弯曲波的隔震效率大于60%,能够作为高层建筑的隔震基础。

关键词：周期基础弯曲波衰减域基础隔震数值仿真

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丝蛋白纤维生物材料与组织工程

中国修复重建外科杂志 2004年第2期18卷 127-130页

作者：黄建坤李敏福建师范大学生物工程学院福州350007

目的　介绍并综合分析丝蛋白纤维生物材料的研究进展及其在组织工程中的应用。　方法　广泛查阅国外近期关于丝蛋白纤维生物材料的研究文献 ,着重分析丝蛋白纤维生物材料的特性及可能的应用。　结果　丝蛋白纤维不仅与天然胶原一样起支... 详细信息

目的　介绍并综合分析丝蛋白纤维生物材料的研究进展及其在组织工程中的应用。　方法　广泛查阅国外近期关于丝蛋白纤维生物材料的研究文献 ,着重分析丝蛋白纤维生物材料的特性及可能的应用。　结果　丝蛋白纤维不仅与天然胶原一样起支持细胞黏附、分化和生长的作用 ,而且是生物相容性良好的、具有独特机械特性并能在较长时间内缓慢降解的一类新型生物材料。　结论　丝蛋白纤维生物材料可以作为体外细胞培养的合适基质 ,并在组织工程中有广泛的应用前景。

关键词：丝蛋白纤维生物材料组织工程细胞黏附细胞生长

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后张预应力梁封端缝渗漏治理

北京交通大学学报 2010年第1期34卷 58-63,67页

作者：黄建坤石志飞北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

由于后张预应力梁封端混凝土与梁体混凝土的浇注时间不同,形成封端缝,进而造成封端混凝土渗漏并引起锚具锈蚀和预应力的损失,严重影响行车安全.文中提出了一种能在12 cm(及以上)的狭窄伸缩缝环境下对封端缝渗漏进行治理的方案.首先改进... 详细信息

由于后张预应力梁封端混凝土与梁体混凝土的浇注时间不同,形成封端缝,进而造成封端混凝土渗漏并引起锚具锈蚀和预应力的损失,严重影响行车安全.文中提出了一种能在12 cm(及以上)的狭窄伸缩缝环境下对封端缝渗漏进行治理的方案.首先改进了适用于该狭窄环境的基面清理工具,通过实验室模拟试验、材料性能测试和数值模拟,证实了本基面清理工具的实用性和本方案的可行性,进而将该方案成功的应用于神朔铁路大柳塔—府谷段6孔梁的现场渗漏治理.为检验治理效果,开发了一种集信号输出与数字采集于一体的渗漏检测仪样机,测试对比表明,样机具有较高的精度和较大的量程,完全可以满足工程需要.

关键词：后张预应力梁封端缝渗漏治理渗漏检测

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长沙县农旅融合度评价和发展路径研究

长沙县农旅融合度评价和发展路径研究

作者：黄建坤湖南农业大学

学位级别：硕士

由于“乡村振兴战略”多次在中央一号文件中提出,同时党的十九大报告也多次明确提出“乡村振兴战略”和“农村一二三产业融合发展战略”,显而易见促进现代农业和旅游业的融合发展是我国实现乡村振兴的重要途经,如何实现农旅融合协调稳... 详细信息

由于“乡村振兴战略”多次在中央一号文件中提出,同时党的十九大报告也多次明确提出“乡村振兴战略”和“农村一二三产业融合发展战略”,显而易见促进现代农业和旅游业的融合发展是我国实现乡村振兴的重要途经,如何实现农旅融合协调稳步发展也是我国的关键问题。想要实现农村农业现代化的发展,提高农民的收入,提升农民的就业机会就要促进农旅产业融合发展。我国是农业大国,农业又是我国基础性产业,而旅游业不仅是我国的新型重要支柱产业而且也能体现着我国国民生活质量。而从产业视角来看,农旅融合发展推动农村经济增长也是未来的必然趋势,农旅融合有利于实现当地乡村地区的经济效益、社会效益和生态效益的共同发展。因此,在国家政策的指引下,如何实现农村农业和旅游业更充分的融合发展,以此来推动助力乡村振兴战略更好的实施值得我们重点关注和研究。本文选定长沙县为研究对象展开分析长沙县乡村农旅融合情况。首先,在文章的第二部分,本文通过查阅前人国内外文献资料并且了解农村现代农业和旅游业融合发展的基本理论知识。其次,在文章第三部分,本文通过检索长沙县统计年鉴、长沙县政府文件、长沙县农业农村局文件、长沙县“十三五”规划文件等相关文件,充分了解长沙县现代农业和旅游业分别的发展情况以及两产业融合发展的现状。然后,在文章的第四部分,通过向高校农旅专业高校教授、研究生发放调查问卷,运用AHP（层次分析法）分别从农旅融合的条件、水平和效益三个方面进行分析。其中,建立1个一级指标,3个二级指标,13个三级指标和24个四级指标,并且根据综合打分排列出影响较大的前十个指标并进行详细解释。本文通过计算权重并且结合实地调研的数据,计算出调研地点的综合得分并进行融合度划分。在文章的第五部分,本文分别从低度融合、中度融合和高度融合三个不同的融合度的案例进行问题分析和路径探究。最后,在文章的第六部分,针对长沙县农旅融合存在的问题提出相关政策和建议,为推动长沙县农旅融合发展提出参考性建议。

关键词：长沙县现代农业旅游业产业融合

中国电力产业输配电环节的激励性管制机制设计

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中国电力产业输配电环节的激励性管制机制设计

作者：黄建坤厦门大学

学位级别：硕士

在过去,电力产业一直都被认为是自然垄断产业,各国政府对其一般采取垂直一体化垄断的管制政策,将发、输、配、售四个环节捆绑在一起。随着市场发展、技术进步以及自然垄断理论和管制理论的发展,使得人们对自然垄断与管制的关系有了进一... 详细信息

在过去,电力产业一直都被认为是自然垄断产业,各国政府对其一般采取垂直一体化垄断的管制政策,将发、输、配、售四个环节捆绑在一起。随着市场发展、技术进步以及自然垄断理论和管制理论的发展,使得人们对自然垄断与管制的关系有了进一步的认识。20世纪80年代以来,许多国家开始对电力产业进行市场化改革,在电力产业中引入市场机制,通过竞争、私有化和价格机制来进行资源的配置和使用,提高资源的配置效率和企业内部的生产效率。具体措施有:将不具有自然垄断性质的发售电环节和具有自然垄断性质的输配电环节分开;在发电和售电环节引入竞争;对具有自然垄断性质输配电环节引入激励性管制,进行管制改革。本文正是基于国内外研究成果之上,运用产业经济学、管制经济学、数理经济学、计量分析方法等理论,具体研究了我国输配电环节的输配网效率和激励性管制问题,并以具有代表性的华东、华中和广东电网为例进行了实证研究。首先,本文从输配电环节的特性入手,分析了电力产业输配电环节的经济特征和技术特征,并依此来确定政府对输配电环节管制的依据。然后,本文对国内外管制进行了回顾,并具体分析了英国、美国和我国的电力管制改革。接着本文对国外电力产业中普遍采用的管制模式,如服务成本和投资回报率、价格限额、收益限额等模式进行介绍和比较分析,在此基础上并结合国外管制改革经验和我国输配电环节的现状提出适合我国输配电环节的综合的激励性管制机制。在设计综合的激励性管制机制过程中引入了标尺竞争、绩效标杆等方法,并且具体介绍了在绩效标杆法中运用较广的数据包络分析法(DEA)。然后以华东、华中和广东电网为例,进行了输配电企业效率实证分析,将基于DEA的绩效标杆模型应用于输配电企业管制中,得出了相应的结论。最后,本文针对中国电力产业改革,提出了一些政策建议。

关键词：输配电环节激励性管制绩效标杆

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防爆裂铁沟浇注料的研究

防爆裂铁沟浇注料的研究

作者：黄建坤河北联合大学

学位级别：硕士

高炉出铁沟采用AlO-SiC-C质浇注料是当前发展的方向，它具有通铁量大、使用寿命长、耐火材料消耗低、施工方便等特点。但对仅有单出铁口铁沟的中、小型高炉还无法采用，问题主要是不能满足浇注料快速烘烤防爆裂的要求。以各种粒度棕刚... 详细信息

高炉出铁沟采用AlO-SiC-C质浇注料是当前发展的方向，它具有通铁量大、使用寿命长、耐火材料消耗低、施工方便等特点。但对仅有单出铁口铁沟的中、小型高炉还无法采用，问题主要是不能满足浇注料快速烘烤防爆裂的要求。以各种粒度棕刚玉、SiC、325目白刚玉、球沥青、硅粉等为主要原料，AC发泡剂为防爆剂，分别以Secar71水泥、硅灰和硅溶胶为结合剂，采用综合热分析法研究了三种结合系统浇注料防爆裂机理和浇注料性能，并进行了工业试验。结果表明：通过对泥浆基质差热-热重曲线的测定分析，得出了加入AC发泡剂能降低浇注料失水温度，而且失水温度范围变大，因而提高了浇注料的抗爆裂性能。AC发泡剂提高浇注料抗爆裂性能的机理在于：在水泥结合系统中，与水泥及水反应生成气体，气体的逸出，也将在浇注料中形成微细的开口气孔，有利于水分的排除提高了抗爆裂性能，随着AC发泡剂加入量的增加，经不同温度处理后试样的抗折强度、耐压强度和体积密度都有不同程度的下降，抗渣能力降低，显气孔率升高。AC发泡剂加入量为2a比较合适;硅灰结合的系统中加入电熔MgO形成M-S-H凝胶，不仅能提高浇注料的强度，而且在加热过程中缓慢脱水，有利于浇注料的快速烘烤，提高浇注料的抗爆裂性。MgO加入量少强度小，加入量过多，与原本在样块表面生成的SiO保护膜反应生成MgSiO，导致样块表面骨料裸露，所以加入量在3%%之间为宜;硅溶胶结合的浇注料失水在100℃左右，失水平缓，有利于提高浇注料的防爆裂性。添加0.05%的三聚磷酸钠(STP)作为减水剂，浇注料的流动性和抗爆裂性好。硅溶胶结合的浇注料形成-Si-O-Si-凝胶网络结构，中低温强度较好，高温不产生低熔点相物质，生成莫来石进一步增强强度，但膨胀比较大，抗渣侵蚀差。

关键词：铁沟浇注料防爆裂发泡剂硅灰硅溶胶

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全氟化合物在热处理过程中的迁移与转化

全氟化合物在热处理过程中的迁移与转化

作者：黄建坤暨南大学

学位级别：硕士

全氟化合物(PFASs)是一类具有很高稳定性的人造有机化合物,既不亲水又不亲油,具有十分独特的性质,因此被大量生产并广泛应用于日用品中。大部分全氟化合物都会随着日用品寿命的完结而变成市政垃圾进行焚烧或热解,这些含全氟化合物的垃... 详细信息

全氟化合物(PFASs)是一类具有很高稳定性的人造有机化合物,既不亲水又不亲油,具有十分独特的性质,因此被大量生产并广泛应用于日用品中。大部分全氟化合物都会随着日用品寿命的完结而变成市政垃圾进行焚烧或热解,这些含全氟化合物的垃圾通过焚烧或热解处理后可产生有害气体,其排放会对环境造成污染,增强温室效应,并且可在大气中长时间存在,影响大气的循环。本论文通过研究全氟化合物的热行为,可对全氟化合物热分解可能排放出的有害温室气体进行预测和预警。加入Ca(OH)进行矿化,不仅可生成环境友好型Ca F,而且会大量减少有害气体的产生和对全氟化合物进行热稳定化处理。本文选取5种不同官能团的PFASs,包括全氟辛烷磺酸(PFOS)、全氟辛烷磺酰胺(PFOSA)、氯代多氟烷基醚磺酸盐(F-53B)、全氟辛酸(PFOA)和8:2氟调聚醇(8:2FTOH)作为研究对象。采用热重/差示扫描量热(TGA/DSC)分析,考察这5种全氟化合物的热分解特性(如:失重情况、热分解温度等)。采用热分解装置对其在不同温度(100-900°C)下进行热处理,使用气相色谱质谱联用(GC/MS)进行检测,研究官能团、温度和氢氧化钙对全氟化合物热分解气体产物的影响及其热分解机理。采用X射线衍射(XRD)技术对固体产物进行定性和定量分析,研究氢氧化钙对全氟化合物的固氟效率,分析不同温度下固体产物的变化规律。主要得出了以下结论:1.研究了TGA/DSC曲线,结果表明:PFOS和PFOSA、F-53B、PFOA和8:2 FTOH分别在430°C、418°C、350°C、85°C和55°C开始分解。热稳定性强弱顺序是PFOS>F-53B>PFOSA>8:2FTOH>PFOA。PFOS、PFOSA和F-53B的热分解过程由2个阶段组成,主要是其分解所致。PFOA与8:2 FTOH热分解特性相似,都是单步分解的过程,主要是自身受热挥发与分解所致。2.研究了热分解后气体产物的种类变化规律,结果表明:不同官能团的全氟化合物热解产物有较大的不同。PFOS主要热分解为全氟碳气体CF(n=4,5,6,7,8),PFOSA主要分解为氢氟碳化物(CHF、CHF和CHF),F-53B主要分解为氯氟碳化物(CClF、CClF,CClF和CCl F),PFOA主要分解为全氟碳气体CF(n=4,5,6,7)和CHF,8:2 FTOH主要热分解为FTOHs,全氟碳气体CF(n=6,7,8)和氢氟碳化物。温度对全氟化合物热解产物有显著的影响,随着温度的升高,气体产物的种类增加,可产生更小分子的气体产物。加入氢氧化钙会使生成气体产物组分种类明显减少,生成新的气体产物,增强反应能力,加速固相反应。5种全氟化合物热分解都是经过一级反应和二级反应,即全氟化合物热分解为一级热解产物,一级热解产物中大分子产物也可热解为较小分子的产物,但是具体热解方式有所不同。3.研究了固体产物的组分及其含量变化规律,结果表明:5种PFASs和Ca(OH)进行热处理后产生的固体产物组分差别不大,但组分含量各不相同。其中Ca(OH)对PFOS、F-53B的氟矿化效果较好,可生成较多的Ca F。PFOSA、PFOA和8:2 FTOH的氟矿化能力较差,生成Ca F较少,其他固体产物都占有一定的比例。Ca(OH)对全氟化合物热分解产物固氟效果不同。在400-900°C,Ca(OH)对PFOS和F-53B的固氟效果较好,能达到90.0%以上,在600°C,Ca(OH)对F-53B的固氟效果达到最佳为95.0%。

关键词：全氟化合物热处理热分解产物热分解机理氟转化率