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钢管混凝土柱压-扭破坏尺寸效应细观数值分析

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 747-760页

作者：金浏王仲实玉李冬雷宇霜祝华杰杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

地震作用下,钢管混凝土柱容易受到扭转作用而发生压-扭破坏,扭矩作用将导致钢管混凝土柱的破坏加剧.本文首先建立了能够同时考虑混凝土非均质特性和混凝土/钢管接触行为的钢管混凝土柱力学分析模型及其数值模拟方法,进而模拟研究了钢管... 详细信息

地震作用下,钢管混凝土柱容易受到扭转作用而发生压-扭破坏,扭矩作用将导致钢管混凝土柱的破坏加剧.本文首先建立了能够同时考虑混凝土非均质特性和混凝土/钢管接触行为的钢管混凝土柱力学分析模型及其数值模拟方法,进而模拟研究了钢管混凝土柱在压-扭联合作用下的失效破坏行为和尺寸效应规律.主要分析了截面尺寸、轴压比、含钢率和截面形状对钢管混凝土柱破坏模式、名义抗扭强度及其尺寸效应行为的影响.结果表明:随轴压比的增大,钢管混凝土柱抗扭承载力呈现先增大后减小的趋势,且当轴压比在0.4左右时,抗扭承载力达到最大值;钢管混凝土柱在压-扭联合作用下存在一定程度的尺寸效应,且根据本文模拟工况,名义抗扭强度下降幅度可达24%;此外,随轴压比的增大,名义抗扭强度的尺寸效应行为呈现先削弱后增强的趋势.基于本文数值试验数据及作者前期研究工作,提出了考虑轴压比和含钢率影响的钢管混凝土柱名义抗扭强度尺寸效应公式.

关键词：钢管混凝土柱压-扭破坏轴压比尺寸效应细观模拟

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基于电子顺磁共振谱的残磁测量应用及进展

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 22-28页

作者：张全哲邹升张红北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京量子信息科学研究院北京100193

电子顺磁共振类似于核磁共振,是一种基于电子磁矩在外磁场中的顺磁性及塞曼分裂的方法,该方法与物质中未成对电子和外磁场相联系,通过获取和分析物质的电子顺磁共振谱,能够得到物质的结构信息或环境的磁场信息,因此其常被用来分析物质... 详细信息

电子顺磁共振类似于核磁共振,是一种基于电子磁矩在外磁场中的顺磁性及塞曼分裂的方法,该方法与物质中未成对电子和外磁场相联系,通过获取和分析物质的电子顺磁共振谱,能够得到物质的结构信息或环境的磁场信息,因此其常被用来分析物质结构、探测磁场等。极弱磁场通常指nT或以下量级的磁场,目前一些科学研究的进行常常要求在极弱磁环境下进行,例如基础物理研究、心脑磁探测等,因此稳定可靠的磁屏蔽常被用来创建所需的极弱磁环境。磁屏蔽包括被动磁屏蔽和主动磁补偿,被动磁屏蔽指利用磁屏蔽室屏蔽外界磁场,其内部往往有一定量的残余磁场,因此为方便进一步主动磁补偿,探测屏蔽后的残余磁场是有必要的。目前屏蔽室内残余磁场的测量手段主要分为商用化磁强计测量和装置原位测量,商用化磁强计测量方法简单,但精度低、噪声大,且不利于小型化,利用装置原位测量能够减少噪声,是目前主要的研究方法。由于碱金属原子最外层含有一个未成对电子,其成为电子顺磁共振实验的理想样品。而随着激光和光泵技术的发展,利用法拉第旋光效应作为光学手段探测气体原子的电子顺磁共振谱已经成为了可能。通过测量碱金属原子气体的电子顺磁共振谱进行残余磁场的原位测量效果好、精度高,具有极大的应用前景。通常基于电子顺磁共振的残磁测量系统包括残磁环境和样品模块、光学探头模块、信号调制模块、环境监测模块以及信号收集与处理模块,核心是光学探头模块,决定了磁场测量的灵敏度。简要描述了电子顺磁共振技术的原理,以光泵磁力计为主介绍了基于该技术的典型磁力计和目前的发展,重点概述了基于电子顺磁共振谱的残磁测量系统、各个组成模块以及相关技术近年来的发展现状。

关键词：电子顺磁共振磁场传感磁屏蔽极弱磁环境

基于Transformer-LSTM网络的轴承寿命预测

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振动与冲击 2024年第6期43卷 320-328页

作者：张帆姚德臣姚圣卓杨建伟王琰亮魏明辉胡忠硕北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室北京100044 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

轴承是旋转机械设备中的重要部件,由于工况、材质、加工方式等原因,轴承寿命时长相差许多。传统的并行或串行神经网络预测方式,对数据集有一定要求。因此,需要一种能够适用于不同数据长短的轴承剩余使用寿命预测网络。为此提出了一种能... 详细信息

轴承是旋转机械设备中的重要部件,由于工况、材质、加工方式等原因,轴承寿命时长相差许多。传统的并行或串行神经网络预测方式,对数据集有一定要求。因此,需要一种能够适用于不同数据长短的轴承剩余使用寿命预测网络。为此提出了一种能够预测不同寿命时长的Transformer-LSTM串并行神经网络预测模型。通过将Transformer解码层进行重构,并与长短期记忆时序神经网络(long short-term memory,LSTM)网络结构融合,实现轴承寿命数据的串并行预测处理。试验结果表明Transformer-LSTM神经网络能够精准预测长、中、短不同寿命时长的轴承失效时间,具有较强的模型泛化能力,提升轴承寿命预测精度与模型的泛化能力。

关键词：滚动轴承轴承寿命预测 Transformer神经网络 LSTM神经网络非线性时间序列预测

微氧化MXene/MoS_(2)复合膜分离净化效能及稳定性增强机制研究

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北京理工大学学报 2024年第2期44卷 210-218页

作者：刘婷蔡微翼李瑶孙克宁北京理工大学化学与化工学院化学电源与绿色催化北京市重点实验室北京100081

二维纳米材料由于优异的理化性质和易于调控的特点,在新型膜材料的开发与应用中受到了广泛关注.基于二维材料层层堆叠可以制备二维膜,而如何对二维膜进行结构性能上的改进是目前该领域聚焦的前沿问题.MXene膜是一种新型二维膜,在分离净... 详细信息

二维纳米材料由于优异的理化性质和易于调控的特点,在新型膜材料的开发与应用中受到了广泛关注.基于二维材料层层堆叠可以制备二维膜,而如何对二维膜进行结构性能上的改进是目前该领域聚焦的前沿问题.MXene膜是一种新型二维膜,在分离净化领域具有较大应用潜力.然而,目前MXene膜的分离净化效能主要受到膜的结构稳定性和改性方法的限制.本研究采用了通过异质纳米材料MoS_(2)插层,随后进行温和且快速预氧化,可获得稳定的纳米层状结构,从而得到一种MXene(Ti_(3)C_(2)Tx)/MoS_(2)高性能复合膜.MXene/MoS_(2)复合膜的水通量显著提高,对目标污染物染料的去除率高达99.9%.与未氧化的MXene膜相比,复合膜对NaCl和MgCl_(2)的渗透抑制效率分别提高了48.4%和82.0%.此外,复合膜在结构/外观和通量方面表现出长期的稳定性.因此,利用预氧化/插层法制备的复合膜对MXene膜结构调控和性能优化提供了新策略和新思路.

关键词：二维膜 MXene MoS_(2) 分离净化稳定性

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氧化石墨烯对活性污泥脱氮性能影响的机制

中国环境科学 2024年第7期44卷 3759-3766页

作者：殷牧辰李军吴耀东李东岳高鹏边雪莹裴艳雪梁东博北京工业大学城市建设学部城市污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 北京市勘察设计研究院有限公司北京100038 中国城市建设研究院有限公司北京100120

本研究建立了3个不同浓度GO(0.1和10mg/L)的序批式反应器(SBR)以明晰氧化石墨烯(GO)恶化活性污泥(AS)脱氮性能的内在机理.结果表明.1mg/L GO对AS性能无明显抑制作用.10mg/L GO使AS总氮(TN)去除效率降低17.63%.并且.GO暴露使AS中氧化应... 详细信息

本研究建立了3个不同浓度GO(0.1和10mg/L)的序批式反应器(SBR)以明晰氧化石墨烯(GO)恶化活性污泥(AS)脱氮性能的内在机理.结果表明.1mg/L GO对AS性能无明显抑制作用.10mg/L GO使AS总氮(TN)去除效率降低17.63%.并且.GO暴露使AS中氧化应激水平分别提升198.51%和307.13%.而微生物通过分泌更多的胞外聚合物(EPS)以应对GO胁迫.16S rRNA gene测序结果表明.GO显著影响了具有脱氮功能的菌属丰度.常见的负责硝化过程的菌属(Nitrosomonas和Nitrospira)和反硝化过程的菌属(Candidatus_Accumulibacter、和Thauera等)丰度随着GO浓度升高而降低.功能基因预测显示.GO降低了和脱氮有关的基因丰度.与NH_(4)+-N氧化的相关的基因(***)和NO_(2)--N还原的相关的基因(***)丰度均随着GO的累积而显著下降.本研究从功能基因的角度深入解析了GO恶化AS脱氮性能的内在机理.

关键词：氧化石墨烯脱氮性能胞外聚合物微生物群落结构功能基因

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多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统传热性能

工程热物理学报 2024年第4期45卷 949-954页

作者：刘宇彤刁彦华赵耀华陈传奇王泽宇韩义发房东冉绿色建筑环境与节能技术北京市重点实验室北京工业大学北京市100124

针对多通道平行流扁管单级蓄热装置在蓄取热过程中温差逐渐减小,传热不均匀的问题,本文提出了多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统,系统包括两级蓄热装置,装置里分别填充52#石蜡和月桂酸作为蓄热材料。以水作为载热流体,实验研究了不同进... 详细信息

针对多通道平行流扁管单级蓄热装置在蓄取热过程中温差逐渐减小,传热不均匀的问题,本文提出了多通道平行流扁管梯级相变蓄热系统,系统包括两级蓄热装置,装置里分别填充52#石蜡和月桂酸作为蓄热材料。以水作为载热流体,实验研究了不同进口温度、不同流量下换热流体对梯级蓄热系统蓄取热特性的影响。实验结果显示,与流量相比,换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有更大的影响。当换热流体进口温度增加(减少)或换热流体流量增加(减小),梯级蓄热装置的蓄(取)热时间减少,蓄(取)热功率增加。

关键词：多通道平行流扁管梯级蓄热相变蓄热紧凑型翅片

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边界层理论研究进展综述

中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 979-1002页

作者：陶智马遥由儒全李海旺北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191

本文回顾了边界层理论提出至今120多年内的重要发展历程,梳理了边界层理论的发展脉络,总结了在边界层测试、边界层求解以及工程应用等方面的发展情况.Prandtl最开始提出的平板边界层理论从物理概念上解释了物体绕流的摩擦阻力现象,解决... 详细信息

本文回顾了边界层理论提出至今120多年内的重要发展历程,梳理了边界层理论的发展脉络,总结了在边界层测试、边界层求解以及工程应用等方面的发展情况.Prandtl最开始提出的平板边界层理论从物理概念上解释了物体绕流的摩擦阻力现象,解决了困扰多年的d'Alembert悖论.随着航空工业的发展,人们开始对边界层流动稳定性理论、湍流边界层、可压缩边界层、高速边界层、温度边界层、旋转边界层等概念进行拓展研究.在求解边界层方面,诞生了级数解法、积分法、渐进展开法和差分法等经典的数值求解方法;随着工程应用的需求,也发展了半理论半经验的解析方法求解湍流边界层.在测试技术方面从最初的Preston管测试逐渐转变为以热线风速仪为主要测试手段.同时本文还从航空航天飞行器高速、旋转和强换热的特点,介绍了高超声速边界层、旋转边界层和温度边界层方面较为前沿的研究成果,供快速掌握边界层理论的发展历程和今后的发展方向.

关键词：边界层高超声速旋转温度研究进展

基于金属纳米粒子的活性包装复合膜在生鲜食品保鲜领域的研究进展

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食品科学 2024年第12期45卷 340-348页

作者：司星雨刘帅张扬北京工商大学化学与材料工程学院北京100048

近年来,人们对生鲜食品品质的关注不断提高。如何减少其腐败损失并保障消费者的食用安全对于支撑食品行业高质量发展、满足人民日益增长的美好生活需要具有重要意义。活性包装复合膜在改善生鲜食品品质方面作用显著。其中,基于金属纳米... 详细信息

近年来,人们对生鲜食品品质的关注不断提高。如何减少其腐败损失并保障消费者的食用安全对于支撑食品行业高质量发展、满足人民日益增长的美好生活需要具有重要意义。活性包装复合膜在改善生鲜食品品质方面作用显著。其中,基于金属纳米粒子与聚合物复合制得的复合膜能够抑制细菌的生长和代谢,减缓食品氧化过程,减少贮藏微环境中的有害成分,提高食品的安全性并延长保质期。金属纳米粒子/聚合物复合膜现已成为食品保鲜领域的研究热点。基于此,本文首先归纳总结了金属纳米粒子/聚合物复合膜的制备方法及特点;随后,从抗菌、抗氧化、清除乙烯、高阻隔性等方面综合分析了复合膜的保鲜机制,探讨了复合膜的传感功能及其生物安全性;最后,阐述了复合膜应用当前面临的挑战,并展望了未来发展的机遇,以期推动复合膜在生鲜食品包装领域的研究和应用。

关键词：生鲜食品金属纳米粒子活性包装复合膜保鲜机制应用

计及界面电荷和极性效应的油纸复合绝缘非线性电路等效模型

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3422-3432页

作者：黄猛李怡然吴延宇陈良炯齐波新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

换流变压器是特高压直流输电工程中的关键设备,换流变压器油纸复合绝缘的界面处在直流电压下易积聚电荷,诱发局部放电甚至击穿。当前对于界面电荷的积聚分布,多采用传统的阻容模型进行计算,存在较大的误差。该文提出一种简易的非线性电... 详细信息

换流变压器是特高压直流输电工程中的关键设备,换流变压器油纸复合绝缘的界面处在直流电压下易积聚电荷,诱发局部放电甚至击穿。当前对于界面电荷的积聚分布,多采用传统的阻容模型进行计算,存在较大的误差。该文提出一种简易的非线性电路等效模型,首先,分别测量变压器油和油浸纸板的电容、电阻参数与极化电流,获得油纸的拓展Debye模型;其次,在拓展Debye模型的基础上,将变压器油和油浸纸板的恒定电阻模型改为随电场变化的非线性模型,并加入反映极性效应的界面势垒限制电流源,以此建立等效模型;最后,将电路等效模型仿真结果与实际测量结果进行对比。结果表明,与实际测量结果相比,该等效模型具有良好的适用性。该文模型为油纸绝缘的电场分布、界面电荷积聚量的计算提供了一种准确度较高的简便方法。

关键词：油纸绝缘界面电荷界面极化拓展Debye模型电路等效模型