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红层泥岩填料蠕变特性及分数阶五元件非线性蠕变模型研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1654-1664页

作者：余云燕杜乾中罗崇亮丁小刚李永鹏兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070 甘南藏族自治州交通运输局甘肃甘南747000

为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积... 详细信息

为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积分,构建适用于甘肃红层泥岩填料的分数阶五元件非线性蠕变模型,并对模型参数进行辨识和分析。研究结果表明:甘肃红层泥岩填料存在明显的蠕变特性,呈非线性衰减蠕变,随含水率与偏应力水平增大,蠕变变形明显增大;应力-应变等时曲线呈现出非线性特征,存在明显拐点,甘肃红层泥岩填料的长期强度为瞬时强度的0.6~0.8;所构建的模型可以准确地描述甘肃红层泥岩填料的蠕变特性,对试验结果的拟合效果明显比Burgers和Merchant模型拟合效果好。

关键词：红层泥岩填料三轴CU蠕变试验蠕变特性分数阶微积分非线性蠕变模型

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Mg-5Sm-xGd合金及其抗拉强度反常温度效应

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中国稀土学报 2024年第1期42卷 120-127,I0004页

作者：王海宁赵洁张清李萍王莹河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心河南洛阳471023 洛阳理工学院土木工程学院河南洛阳471023

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和电子拉伸试验等研究了时效态Mg-5Sm-xGd(x=1,2,3,4)合金的显微组织和力学性能。结果表明:时效态合金主要由α-Mg基体以及位于晶内弥散分布的稀土相Mg_(5)Gd和Mg_(41)Sm_(5)组成,随Gd含量的增加,... 详细信息

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和电子拉伸试验等研究了时效态Mg-5Sm-xGd(x=1,2,3,4)合金的显微组织和力学性能。结果表明:时效态合金主要由α-Mg基体以及位于晶内弥散分布的稀土相Mg_(5)Gd和Mg_(41)Sm_(5)组成,随Gd含量的增加,稀土相的种类没有发生明显变化;Gd含量可改变晶粒大小,随Gd含量的增多晶粒大小先减小后增大,在Gd含量为3%时合金晶粒最小;合金抗拉强度总体变化趋势为随温度升高先升高后降低,出现了抗拉强度反常温度效应;在同一温度下,3%Gd含量的合金抗拉强度最高,并随温度升高而升高,在300℃达到峰值229.9 MPa;合金的屈服强度随温度升高而升高,随Gd含量的增加先升高后降低然后再升高,在Gd含量为3%,拉伸温度为300℃时屈服强度最大;合金拉伸断裂方式主要为脆性断裂,随温度升高逐渐向韧性断裂转变;合金的抗拉强度反常温度效应可能与晶格常数,晶粒大小及第二相的变化有关。

关键词： Mg-5Sm-xGd合金显微组织抗拉强度反常温度效应

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电动静液作动器的非线性变阻尼积分滑模控制

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 163-172页

作者：杨荣荣张玲赵家黎付永领张朋兰州理工大学机电工程学院兰州730050 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京精密机电控制设备研究所北京100076

对于电动静液作动器(EHA),传统滑模控制器存在加速度信息难以获取,参数不易整定和控制信号抖振等问题,从而造成控制器很难应用于实际。针对以上问题,利用奇异摄动理论对EHA数学模型进行合理的降阶,从而使控制器设计避免了使用加速度信... 详细信息

对于电动静液作动器(EHA),传统滑模控制器存在加速度信息难以获取,参数不易整定和控制信号抖振等问题,从而造成控制器很难应用于实际。针对以上问题,利用奇异摄动理论对EHA数学模型进行合理的降阶,从而使控制器设计避免了使用加速度信息。在此基础上,利用降阶模型设计了一种新型非线性变阻尼积分滑模控制器(NSMC),该控制器可根据位置控制误差实现系统阻尼比由欠阻尼到过阻尼的自适应调节,能有效提高位置阶跃调节性能。设计了一种基于滤波器的不确定项估计器对EHA中存在的参数不确定性和外部扰动进行实时估计并补偿。滑模面积分项的引入和不确定项估计器的使用,一方面使控制器中无需使用切换函数,实现了EHA的无抖振滑模控制,另一方面使系统整个动态过程完全表现为滑动模态,从而可根据EHA控制指标直接整定滑模面参数,大大简化了参数整定过程。同时利用Lyapunov稳定性理论对整个闭环系统和滑模面的稳定性进行了详细分析。分别与PI控制器、传统滑模控制器(SMC)和传统变阻尼滑模控制器(DVSMC)进行了详细的仿真分析比较,仿真结果表明NSMC能有效提高EHA位置跟踪性能和增强对参数不确定性和外部扰动的鲁棒性。

关键词：电动静液作动器奇异摄动变阻尼积分滑模控制不确定项估计器

喷雾耦合降温强化旋风分离器脱除细颗粒物的研究

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化工学报 2024年第2期75卷 584-592页

作者：陶明清慕明昊程滕王博兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃省细颗粒物污染控制技术与装备工程研究中心甘肃兰州730000

通过在冷凝换热器前耦合喷雾的方式,将雾化团聚和水汽相变团聚结合以提高旋风分离器对细颗粒物的脱除效果,用于湿式除尘器后近饱和高湿烟气的深度处理。通过开展实验室试验和某金属冶炼厂烟气旁路试验,考察了该技术对颗粒物的脱除特性... 详细信息

通过在冷凝换热器前耦合喷雾的方式,将雾化团聚和水汽相变团聚结合以提高旋风分离器对细颗粒物的脱除效果,用于湿式除尘器后近饱和高湿烟气的深度处理。通过开展实验室试验和某金属冶炼厂烟气旁路试验,考察了该技术对颗粒物的脱除特性。实验室研究结果表明,典型工况下喷雾耦合降温能够显著增强旋风分离器对颗粒物的脱除,比单独喷雾或降温具有更好的增强效果。提高喷雾量和换热器温降,细颗粒物脱除效率先升高后趋于稳定,在温降6℃、喷雾量0.046 L/m^(3)时达到最优脱除效果。烟气温度越高,湿度越接近饱和,细颗粒物脱除效率越高。工业烟气旁路试验表明,该系统适用于湿式除尘后的近饱和高湿烟气,且对波动工况的适应性强,当入口颗粒物浓度不超过2000 mg/m^(3)时,出口颗粒物浓度可保持在20 mg/m^(3)以内,平均脱除效率超过99.2%。

关键词：喷雾冷凝换热器水汽相变团聚旋风分离器细颗粒物

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用于铜离子检测的静电纺纤维膜制备及其性能

纺织学报 2024年第3期45卷 11-18页

作者：赵美奇陈莉钱现李晓娜杜迅西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048

针对铜离子检测费用高、难以现场检测及检测探针的污染问题,以天然染料紫胶红为铜离子识别单元,聚丙烯腈(PAN)及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为载体,通过静电纺丝法制备紫胶红/PAN/PVP纤维膜。借助旋转黏度计、扫描电子显微镜、接触角测量仪、X... 详细信息

针对铜离子检测费用高、难以现场检测及检测探针的污染问题,以天然染料紫胶红为铜离子识别单元,聚丙烯腈(PAN)及聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为载体,通过静电纺丝法制备紫胶红/PAN/PVP纤维膜。借助旋转黏度计、扫描电子显微镜、接触角测量仪、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪研究了纺丝液中PAN/PVP质量分数及PAN与PVP质量比对纤维膜结构和性能的影响,并考察了纤维膜对铜离子的检测能力。结果表明:当PAN/PVP质量分数为10%时,纺丝液黏度为300.0 mPa·s,紫胶红与PAN/PVP基纤维膜复合效果较好,纤维形貌良好,平均直径为(171.6±1.9) nm;当PAN与PVP质量比为7∶3时,纤维平均直径为(149.7±0.7) nm,紫胶红/PAN/PVP纤维膜的水接触角为64.1°;紫胶红/PAN/PVP纤维膜在干扰离子溶液中的色相值与颜色无明显变化,而在铜离子溶液中色相变化明显,且产生由红到黄的颜色响应,具有良好的抗干扰性;纤维膜在0.03 mmol/L铜离子溶液中能产生由红到黄的颜色响应,随铜离子浓度递增,纤维膜颜色响应增强,满足复杂水体环境中铜离子的可视化现场检测。

关键词：静电纺丝紫胶红聚丙烯腈聚乙烯吡咯烷酮铜离子检测颜色响应纤维膜

反向处理铜箔微纳组织形成机理及其对力学性能的作用机制

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表面技术 2024年第16期53卷 219-228页

作者：高颢洋郑月红牛嘉楠朱敏喇培清祝思佳兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050

目的第五代移动通信技术(5G)时代,高频高速信号传输过程中由于“趋肤效应”引起的信号损耗甚至“失真”越来越严重,为了解决这一问题,提出了一种反向处理铜箔的新技术,然而国内当前应用的高性能反向处理铜箔(RTF)主要依赖进口,要想在短... 详细信息

目的第五代移动通信技术(5G)时代,高频高速信号传输过程中由于“趋肤效应”引起的信号损耗甚至“失真”越来越严重,为了解决这一问题,提出了一种反向处理铜箔的新技术,然而国内当前应用的高性能反向处理铜箔(RTF)主要依赖进口,要想在短时间内缩小国内外铜箔性能和生产效率的差距,最终实现这类高端铜箔的国产化,必须在明确该类铜箔微纳结构形成机理及其对性能影响的前提下,加快制备工艺的开发和优化。方法采用电镀法在阴极钛辊上沉积了电解生箔,在其光面进行粗化和镀Zn层等后续处理获得反向处理铜箔,同时以国外反向处理铜箔为参照,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜详细分析其微纳组织与结构,采用激光共聚焦显微镜和万能试验机测量其粗糙度和拉伸性能。结果本工作中的RTF具有与国外商业产品相似的微观结构,由小的等轴晶和较大的柱状晶组成,且包含较多的纳米孪晶,孪晶界占比为30.8%,平均宽度为7.9 nm。S面是均匀的米粒状铜颗粒,而M面是较大的圆锥形铜颗粒。S面上的Zn层均匀致密,厚度约为6.5 nm,只有小部分Zn扩散到基底上形成CuZn3相。但从S面到M面,优选取向从(111)Cu逐渐变为(220)Cu,这与参比RTF略有不同。性能方面,参比RTF的Ra和Rz分别为1.22、1.42μm,抗拉强度为335.10 MPa,伸长率为15.5%,本工作中的RTF具有较低的粗糙度,Ra和Rz分别为0.68、1.03μm,其强度也具有明显优势(393.68 MPa),但延展性低于参比样品。通过对比分析,总结了铜箔在初始外延、过渡生长和电沉积条件控制的生长阶段3个阶段的生长特性,给出了影响每个阶段晶粒生长的主要因素,并且详细讨论了晶粒尺寸和纳米孪晶宽度对铜箔拉伸性能的影响。结论对RTF微观结构和性能的深入研究,有助于找到高性能铜箔国产化“瓶颈”的根源,为高性能铜箔在5G通信领域的进一步发展和应用奠定基础。

关键词：铜箔电镀反向处理微纳结构粗糙度拉伸性能

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微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验研究

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岩土力学 2024年第3期45卷 647-658页

作者：余云燕丁小刚马丽娜崔文豪杜乾中兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

红层泥岩的膨胀性和水敏性对地区公路、高铁的建设和工后变形控制构成了长期潜在威胁。为此,依托甘肃兰州一红层泥岩路堑段,开展了微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验,分析泥岩地基膨胀变形量、膨胀力和体积含水率时空演化规律,并... 详细信息

红层泥岩的膨胀性和水敏性对地区公路、高铁的建设和工后变形控制构成了长期潜在威胁。为此,依托甘肃兰州一红层泥岩路堑段,开展了微膨胀泥岩地基原位水分入渗响应特征试验,分析泥岩地基膨胀变形量、膨胀力和体积含水率时空演化规律,并讨论了室内试验和原位试验的差异性。研究结果表明:红层泥岩地基水分入渗形式包括裂隙流和孔隙流,水分场具有明显的时空分布不均匀性,岩体裂隙对渗流、膨胀具有促进作用。入渗过程中泥岩吸水膨胀具有显著的时效性,原位地基膨胀量和膨胀力均经历骤增、减速增长和缓慢增长阶段,并未能达到收敛,浸润峰后泥岩表面逐渐软化甚至泥化,会导致地基承载力下降。室内试验对原位泥岩的水分入渗响应特征反映有限。

关键词：岩石力学红层泥岩微膨胀原位试验水分入渗

氯化锌改性樱桃核基生物炭对恩诺沙星的吸附效果

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农业工程学报 2024年第5期40卷 255-263页

作者：高义霞王文娟呼丽萍邹亚丽钱崇萍天水师范学院生物工程与技术学院天水741001 甘肃省大樱桃技术创新中心天水741001

恩诺沙星(enrofloxacin,ENR)是农业生产中广泛使用的一种抗菌药,其药物残留和耐药危害导致了严重的生态风险。因此,降低或消除ENR残留是生态农业的重点研究内容。该研究利用果业废弃物——樱桃核,通过高温氧化法和氯化锌腐蚀造孔技术,... 详细信息

恩诺沙星(enrofloxacin,ENR)是农业生产中广泛使用的一种抗菌药,其药物残留和耐药危害导致了严重的生态风险。因此,降低或消除ENR残留是生态农业的重点研究内容。该研究利用果业废弃物——樱桃核,通过高温氧化法和氯化锌腐蚀造孔技术,将其制备成一种改性生物炭,用于降低和消除水体ENR污染度。通过比表面积分析和电镜扫描比对,与直接氧化制备的生物炭(primitive biochar,PBC)相比,氯化锌改性生物炭(biochar of ZnCl_(2)modification,Zn-BC)呈大孔径多片层结构,每层分布大量蜂窝状孔隙,其比表面积多达1148.79 m^(2)/g,对ENR的最大吸附量显著提高。傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrophotometer,FT-IR)和X射线电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)分析表明,Zn-BC具有更多含氧基团,促进其与ENR形成更多配合物,吸附机制可能与孔隙填充、π-π键相互作用、氢键作用有关;吸附动力学和吸附等温模型拟合发现,PBC和Zn-BC均与准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型吻合较好,证实表征分析结果与吸附机理相呼应;热力学分析进一步表明两种生物炭对ENR吸附为自发、熵增加和放热过程。综上,与PBC相比,Zn-BC吸附面积大、效率高,是消除水体ENR残留污染的良好材料。

关键词：吸附氯化锌改性樱桃核生物炭恩诺沙星

2013~2020年甘肃省PM_(2.5)健康负担的时空变化趋势及驱动力

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环境科学 2024年第7期45卷 3893-3902页

作者：廖琴李勇陶燕兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000 贵州医科大学环境污染与疾病监控教育部重点实验室贵阳550025

为评估大气污染防治行动计划以来,甘肃省PM_(2.5)相关健康影响的时空变化趋势及其驱动因素,应用最新的全球暴露死亡模型(GEMM)估算了2013~2020年甘肃省归因于PM_(2.5)的健康负担,并通过因素分解法进一步探讨了PM_(2.5)归因死亡长期变化... 详细信息

为评估大气污染防治行动计划以来,甘肃省PM_(2.5)相关健康影响的时空变化趋势及其驱动因素,应用最新的全球暴露死亡模型(GEMM)估算了2013~2020年甘肃省归因于PM_(2.5)的健康负担,并通过因素分解法进一步探讨了PM_(2.5)归因死亡长期变化的主要原因.结果表明,2013~2020年,甘肃省人口加权PM_(2.5)浓度下降了34.57%,暴露于PM_(2.5)年均浓度超过35μg·m^(-3)的人口比例从72.89%大幅下降至11.61%.研究期间,甘肃省PM_(2.5)归因死亡人数从12 826(95%CI:7 840~17 408)人下降至9 814(95%CI:6 407~13 036)人,下降了23.48%;其中,缺血性心脏病的归因死亡人数有所增加(12.11%),而中风、慢性阻塞性肺病、肺癌和下呼吸道感染的归因死亡人数呈下降趋势;60岁及以上人群的归因死亡人数占80%以上;中东部地区的PM_(2.5)归因死亡人数显著高于河西地区,且大部分地区呈下降趋势;人口规模、年龄结构、基线死亡率和PM_(2.5)浓度在归因死亡人数变化中的贡献分别为-1.26%、16.16%、-9.84%和-28.55%,人口老龄化和PM_(2.5)浓度降低是PM_(2.5)归因死亡增加和减少的主要因素.甘肃省积极的清洁空气政策减轻了PM_(2.5)污染造成的健康负担,但在人口老龄化加剧的趋势下,未来需要大幅降低PM_(2.5)浓度才能避免更多的归因死亡.

关键词： PM_(2.5) 过早死亡 GEMM模型驱动因素健康效益