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单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺电磁屏蔽薄膜的制备与性能研究

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物理学报 2024年

作者：王天赐夏乾善黄信佐王永正刘斌张晋通黎涛哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电介质工程国家重点实验室培育基地中国航空工业集团公司济南特种结构研究所

在实际应用中，柔性、轻质、高性能是聚合物基电磁屏蔽材料应具备的特点。目前，如何制备具有优异电导率、电磁屏蔽性能和力学性能的聚合物基电磁屏蔽材料仍然是一个巨大挑战。因此，本工作以单壁碳纳米管和聚醚酰亚胺为原料，通过静电... 详细信息

在实际应用中，柔性、轻质、高性能是聚合物基电磁屏蔽材料应具备的特点。目前，如何制备具有优异电导率、电磁屏蔽性能和力学性能的聚合物基电磁屏蔽材料仍然是一个巨大挑战。因此，本工作以单壁碳纳米管和聚醚酰亚胺为原料，通过静电纺丝和真空辅助过滤的方法制备的单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜。通过调控单壁碳纳米管的面密度，复合薄膜的电导率可以提升至1866 S/cm。对于电磁屏蔽性能，单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜在Ku波段(12～18 GHz)的总电磁屏蔽效能为75.78～81.83 dB，高于纯单壁碳纳米管薄膜的电磁屏蔽效能（65.19～69.81 dB）。由于聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管之间形成了界面，在一定的单壁碳纳米管面密度范围内，界面越多，消耗的电磁波能量越多。对于力学性能，单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺薄膜的最大拉伸强度和断裂伸长率分别是单壁碳纳米管薄膜的1.13倍和1.5倍，其值为28.52 MPa和7.91%。随着单壁碳纳米管面密度的增加，单壁碳纳米管之间的相互作用以及聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管在界面处的相互作用对复合薄膜的力学性能起到了一定的增强作用。单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜作为一种优异的聚合物基电磁屏蔽复合材料，可用于如精密电子仪器的防护和可穿戴电子设备等领域。

关键词：单壁碳纳米管聚醚酰亚胺静电纺丝电磁屏蔽

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深部开采高温热液侵蚀煤自燃特性

煤炭学报 2024年第4期49卷 1906-1916页

作者：潘荣锟胡代民贾海林晁江坤沈何迪刘伟河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000

深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量... 详细信息

深部开采过程中,矿井水温度显著高于浅部煤层,高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征,进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制,通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量热实验,分析了热液侵蚀作用对煤体孔隙度、孔径分布、力学强度、氧化热特征参数的影响规律,并结合相关性分析,定量描述了各个参数间的相关度。研究结果表明:热液侵蚀煤体受热应力和溶胀作用的双重影响,内部孔隙结构发生显著变化,热液温度与煤体总孔隙度之间存在显著正相关关系,相关系数为0.97;随着热液温度的升高,煤体总孔隙度由0.24%增长至1.35%,微孔占比由69%以上降至60%以下,中孔、大孔占比增大;煤体孔隙大小显著影响着氧气的扩散系数,随着煤体孔隙宽度的线性增加,氧气扩散系数呈指数增加;受高温热液侵蚀作用影响,煤体孔隙发育以及部分有机质的溶解显著降低了煤体的力学强度,从原煤到80℃热液侵蚀煤体,其抗压强度均值由23 MPa降低至11.6 MPa,降低了50%;相较于原煤,热液侵蚀煤体的放热强度更高,放热量更大,TH40、TH50、TH60、TH70、TH80放热量分别增加了12.61%、16.63%、17.32%、19.36%和25.02%,热液温度与煤氧化放热量间相关系数为0.92。高温热液侵蚀作用显著影响着煤的孔隙度及氧化过程,随着热液温度升高,煤体孔隙度增大,力学强度减弱,氧化过程耗氧量及氧化速率加快,放热量增加。高温热液侵蚀煤具有更高的自燃危险性,且热液温度越高,风险越大。

关键词：煤自燃深部开采热液侵蚀孔隙氧化

超临界CO脉动作用对低阶煤微观-宏观结构损伤演化特征研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：刘佳佳李元隆高建良王丹张云龙河南理工大学安全科学与工程学院安徽理工大学深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室河南理工大学煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南理工大学河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地

为了明晰超临界CO2脉动作用对低阶煤的作用效果及机理，采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为实验对象，通过自主搭建的超临界CO2脉动致裂实验系统开展实验研究，对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附实验、低场核磁共振... 详细信息

为了明晰超临界CO2脉动作用对低阶煤的作用效果及机理，采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为实验对象，通过自主搭建的超临界CO2脉动致裂实验系统开展实验研究，对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附实验、低场核磁共振及单轴压缩实验测定，量化分析超临界CO2脉动作用前后煤体的微观结构、孔隙结构及力学特性变化。结果表明：超临界CO2脉动作用后，煤中方解石和黏土矿物的质量分数增加，黏土矿物质量分数的变化主要受氨伊利石增加的影响，煤中各有机官能团峰值均呈现不同程度的降低，超临界CO2对有机物的萃取作用效果明显，脉动作用后煤体的微晶结构受到损伤，晶体层片间距增加了0.0029nm，煤体结构趋于松散；对比超临界CO2脉动作用前，作用后煤样XJ-A、XJ-B有效孔隙度分别提高了66.7%、128.6%，煤体内部孔隙连通性增强，脉动作用对微小孔及中孔的改造作用更明显；超临界CO2脉动作用后煤的力学特性显著劣化，单轴抗压强度和弹性模量分别降低54.73%和59.82%，声发射振铃计数和累积能量均大幅降低，振铃计数峰值降至作用前51%，煤样内部颗粒粘结力降低，累积能量降低了62%，上述变化使煤体在面对相同应力时更容易受到破坏。研究成果为超临界CO2脉动致裂技术的应用提供了理论基础，对深部低阶煤储层致裂增透、煤层气抽采及CO2地质封存具有一定指导意义。

关键词：超临界CO 脉动致裂微观结构孔隙力学特性

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基于无人机多光谱影像的寒地水稻品质估测

植物营养与肥料学报 2024年第1期30卷 12-26页

作者：彭显龙武文宇董强李鹏飞朱美瑞刘东晖刘智蕾于彩莲东北农业大学资源与环境学院黑龙江哈尔滨150030 东北农业大学寒地粮食作物种质创新与生理生态教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030 哈尔滨理工大学化工与环境工程学院黑龙江哈尔滨150040

【目的】在稻谷收获前准确估测稻米品质,为改善水稻养分管理、实现优质优价提供参考。【方法】试验在黑龙江省佳木斯市大兴农场和青龙山农场进行,两个地点土壤肥力具有较大差异。每个农场选择一块稻田,以20 m×20 m间隔采集土壤样品分... 详细信息

【目的】在稻谷收获前准确估测稻米品质,为改善水稻养分管理、实现优质优价提供参考。【方法】试验在黑龙江省佳木斯市大兴农场和青龙山农场进行,两个地点土壤肥力具有较大差异。每个农场选择一块稻田,以20 m×20 m间隔采集土壤样品分析碱解氮含量,通过变量施氮形成产量水平、长势差异明显的水稻群体。利用大疆精灵4四旋翼多光谱无人机获取水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期冠层多光谱数据。成熟期采集长势具有明显差异的水稻样品和对应的土壤样品,测定土壤有机质和速效氮、磷、钾含量,水稻籽粒蛋白质和直链淀粉含量,产量和食味值,随机选择其中67%的数据通过逐步多元线性回归构建不同生育时期的品质估算模型,其余33%的数据用于模型的验证。【结果】大兴农场水稻成熟期土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量的变异系数分别为11.65%、14.44%、37.66%和11.60%,青龙山农场分别为14.45%、14.32%、36.37%和28.51%。成熟期两个地点水稻产量和食味值的变异系数均大于10%,青龙山农场水稻蛋白质含量变异系数也超过10%,而两地稻米直链淀粉含量的变异系数仅为1.11%~1.83%,因此,水稻直链淀粉含量不适合用于后续的品质估测分析。分蘖期至抽穗期,大兴农场和青龙山农场水稻蛋白质多元回归模型的R~2和RMSE分别为0.262~0.794和0.259~0.686,食味值多元回归模型的R~2和RMSE分别为0.240~0.755和4.211~7.588,估测效果不理想。成熟期,大兴农场和青龙山农场水稻蛋白质多元回归模型的R~2和RMSE分别为0.791~0.874和0.166~0.365,食味值多元回归模型的R~2和RMSE分别为0.786~0.852和2.836~4.039。成熟期基于植被指数的蛋白质和食味值估测精确度优于抽穗期。在抽穗期,将土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等指标与植被指数一起建立与蛋白质和食味值的多元回归模型,大兴农场水稻蛋白质模型的R~2由0.585提高到0.720,RMSE由0.301降低至0.247;两农场食味值模型的R~2由0.565~0.755提高到0.706~0.787,RMSE由4.318~4.854降低至3.993~4.029,基本可以满足对稻米品质估测的精度,而在成熟期加入上述土壤指标提升精度不明显。【结论】水稻成熟期利用多光谱无人机对稻米品质进行原位估测的精度较高,如果将估测时期提前到抽穗期,除植被指数外,还需配合土壤有机质和速效养分含量数据来提高多光谱无人机预测稻米品质的精度。

关键词：水稻多光谱影像植被指数食味值蛋白质直链淀粉

高活性方形氧化铅与可视化电解槽协同促进电催化臭氧生产

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 80-95页

作者：刘佳王式彬蔡锦福武立振刘云贺佳辉许在祥彭小革钟兴安亮王建国浙江工业大学化工学院工业催化研究所绿色化学合成技术国家重点实验室培育基地浙江杭州310032 香港理工大学机械工程系中国香港九龙

臭氧是一种环境友好型氧化剂,可直接用于消毒、杀菌和废水处理,对于维护和促进公共卫生安全至关重要.由于臭氧容易分解,不利于储存,因此需要现制即用.目前臭氧生成技术主要包括:电晕放电法和电催化臭氧生产(EOP)技术.相较于电晕放电法,... 详细信息

臭氧是一种环境友好型氧化剂,可直接用于消毒、杀菌和废水处理,对于维护和促进公共卫生安全至关重要.由于臭氧容易分解,不利于储存,因此需要现制即用.目前臭氧生成技术主要包括:电晕放电法和电催化臭氧生产(EOP)技术.相较于电晕放电法,EOP是一种本质安全的臭氧生产技术.然而,该工艺相较于电晕放电技术电能消耗量大,为了使其更具商业可行性,有必要开发高活性且低成本的电催化剂.此外,合理的电解槽设计对于实现高效EOP过程也至关重要.然而,目前研究主要集中在提高EOP催化剂活性方面,对电解槽的结构设计优化的关注较少.本文通过开发高效电催化剂进而将其应用于结构优化后的电解槽中,实现了更加高效的EOP过程.本文采用水热方法成功制备了一种具有较高EOP活性的方形氧化铅(PbO_(x)-CTAB-120)电催化剂.在标准三电极测试系统中,电流密度为50 mA cm^(-2)的测试条件下,法拉第效率(FE)可达20.7%,与商用β-PbO_(2)(17.1%)相比提高了21.1%.此外,设计了具有平行流场的可视化EOP电解槽,该可视化电解槽在传质和传热方面具有明显优势,有利于实现更加高效的EOP过程.将催化剂PbO_(x)-CTAB-120组装至可视化电解槽中,在1.0 A cm^(-2)的测试电流密度下,电解液为超纯水,该体系气态臭氧产量可以达到588 mg h^(-1)g^(-1)catalyst,比能量消耗(PEOP)为56 Wh g^(-1)gaseous ozone.体系臭氧产量约为商用β-PbO_(2)在传统电解槽中产量的2倍,并且PEOP降低率超过62%.原位18O同位素标记差分电化学质谱和密度泛函理论计算结果表明,PbO_(x)-CTAB-120电催化剂在EOP过程中遵循晶格氧机理路径,晶格氧迁移产生的氧空位能有效稳定OOH^(*)和O_(2)^(*)反应中间体,因此有利于催化剂在EOP过程中保持较好的反应活性和稳定性.同时,还利用先进的高速摄像可视化工具和计算流体力学(CFD)仿真模拟研究了平行流场EOP电解槽的运行过程和高效传质传热的原理.CFD模拟结果表明,与传统流场模型相比,平行流场对应的出口气泡停留时间更长,说明平行流场更有利于产物气泡从出口逸出,即气泡容易快速扩散,与实验结果一致.因此,PbO_(x)-CTAB-120电催化剂与新型可视化电解槽相结合,有助于在超纯水中实现较好的气态臭氧产率和较低比能耗.此外,二者的结合充分发挥了电催化剂的EOP活性和电解槽的传质特性所带来的优势,实现了反应性和传输性的协同增强,从而极大促进了原位有机污染物降解效率.综上所述,本文在制备高效阳极催化剂的基础上,同时利用优化电解槽结构实现了提升臭氧产率和降低过程能耗,为高活性电催化剂与优化的电解槽耦合以实现高效EOP过程及其有效应用提供参考.

关键词： PbOx-CTAB-120 可视化电解槽电催化臭氧生产计算流体力学模拟原位降解

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深部开采高温热液侵蚀煤自燃特性研究

煤炭学报 2024年

作者：潘荣锟胡代民贾海林晁江坤沈河迪刘伟河南理工大学安全科学与工程学院河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室一省部共建国家重点实验室培育基地煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心

深部开采过程中，矿井水温度显著高于浅部煤层，高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征，进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制，通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600... 详细信息

深部开采过程中，矿井水温度显著高于浅部煤层，高温热液侵蚀作用影响着煤体物化特征，进而对其自然发火特性产生影响。为研究深部开采热液侵蚀作用下的煤自然发火特性及其影响机制，通过低场核磁共振、分子动力学模拟、力学测试及C600微量热实验，分析了热液侵蚀作用对煤体孔隙度、孔径分布、力学强度、氧化热特征参数的影响规律，并结合相关性分析，定量描述了各个参数间的相关度。研究结果表明：热液侵蚀煤体受热应力和溶胀作用的双重影响，内部孔隙结构发生显著变化，热液温度与煤体总孔隙度之间存在显著正相关关系，相关系数为0.97；随着热液温度的升高，煤体总孔隙度由0.24%增长至1.35%，微孔占比由69%以上降至60%以下，中孔、大孔占比增大；煤体孔隙大小显著影响着氧气的扩散系数，随着煤体孔隙宽度的线性增加，氧气扩散系数呈指数增加；受高温热液侵蚀作用影响，煤体孔隙发育以及部分有机质的溶解显著降低了煤体的力学强度，从原煤到80 ℃热液侵蚀煤体，其抗压强度均值由23 MPa降低至11.6 MPa，降低了50%；相较于原煤，热液侵蚀煤体的放热强度更高，放热量更大，TH40、TH50、TH60、TH70、TH80放热量分别增加了12.61%、16.63%、17.32%、19.36%和25.02%，热液温度与煤氧化放热量间相关系数为0.92。高温热液侵蚀作用显著影响着煤的孔隙度及氧化过程，随着热液温度升高，煤体孔隙度增大，力学强度减弱，氧化过程耗氧量及氧化速率加快，放热量增加。高温热液侵蚀煤具有更高的自燃危险性，且热液温度越高，风险越大。

关键词：煤自燃深部开采热液侵蚀孔隙氧化

湿干循环作用对冻土-复合土工布界面常法向应力剪切特性的影响试验研究

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冰川冻土 2024年第1期46卷 185-198页

作者：张航曹海涛何鹏飞候光亮李国玉国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院黑龙江哈尔滨150030 兰州理工大学土木工程学院/理学院甘肃兰州730050 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000 兰州工大工程检测科技有限公司甘肃兰州730050

土工合成材料广泛应用于寒区工程建设,但土体与材料界面的剪切强度是其薄弱环节。受降雨、灌溉等因素影响,土体在一定深度范围内经历湿干循环作用。为研究湿干循环作用对冻土与土工合成材料界面剪切强度的影响,本文基于控温直剪仪对粉... 详细信息

土工合成材料广泛应用于寒区工程建设,但土体与材料界面的剪切强度是其薄弱环节。受降雨、灌溉等因素影响,土体在一定深度范围内经历湿干循环作用。为研究湿干循环作用对冻土与土工合成材料界面剪切强度的影响,本文基于控温直剪仪对粉质黏土-复合土工布在常法向应力条件下界面剪切特性开展试验研究,试验因素包括湿干循环次数、温度和法向应力。结果表明,常温条件下湿干循环对界面剪切强度有劣化作用,负温条件下界面剪切强度随湿干循环次数增大整体呈现增大趋势,经过一定循环次数后趋于稳定。湿干循环作用下界面黏聚力和内摩擦角的变化规律与界面剪切强度变化规律相对应,而界面黏聚力的变化是引起剪切强度变化的主要因素。通过对剪切强度的影响变量及其交互作用进行显著性分析,发现法向应力、冻结温度和湿干循环次数均对剪切强度有强显著影响,法向应力和温度的交互作用以及温度和湿干循环次数的交互作用也对剪切强度有显著影响。本文研究成果可为复合土工布在冻土工程中的应用提供参考。

关键词：剪切强度界面湿干循环冻土复合土工布显著性分析

基于生物信息学方法的子宫腺肌病关键靶点与中药筛选研究

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生殖医学杂志 2024年第2期33卷 216-228页

作者：杨书彬练晓梅师伟裴晨晨孙健黑龙江中医药大学哈尔滨150040 中国中医科学院医学实验中心道地药材国家重点实验室培育基地北京100700 山东中医药大学附属医院济南250011

目的通过数据挖掘结合生物信息学技术,比较子宫腺肌病患者与正常人群的基因芯片数据库,查询差异基因,并分析差异基因参与的生物过程和潜在靶点,预测治疗子宫腺肌病的潜在药物。方法利用基因表达数据库(GEO)筛选出GSE78851和GSE7307两个... 详细信息

目的通过数据挖掘结合生物信息学技术,比较子宫腺肌病患者与正常人群的基因芯片数据库,查询差异基因,并分析差异基因参与的生物过程和潜在靶点,预测治疗子宫腺肌病的潜在药物。方法利用基因表达数据库(GEO)筛选出GSE78851和GSE7307两个数据集,通过GEO2R分析芯片的共有差异基因,应用Omicshare制作差异基因热图,借助DAVID数据库对差异基因进行基因本体分析(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析,使用String构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,筛选核心基因,再进一步利用Cytoscape 3.9.0的MCODE插件对差异表达基因进行模块分析。通过医学本体信息检索平台筛选治疗子宫腺肌病的中医药物。结果筛选出433个共有差异基因,差异表达基因主要富集在细胞黏附、对雌二醇的反应、细胞凋亡等生物过程和氧化磷酸化、雌激素信号通路、PI3K-Akt等信号通路。共得出p53蛋白(TP53)、细胞色素C(CYCS)、肌动蛋白(ACTB)、Ⅳ型胶原酶(MMP2)、雌激素受体(ESR1)、CD44、丝裂原活化蛋白激酶3(MAPK3)、胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)、细胞质动力蛋白1重链1(DYNC1H1)、血小板反应蛋白-1(THBS1)、细胞色素氧化酶4Ⅱ(COX4Ⅱ)、NDUFAB1、人原纤维蛋白-1(FBN1)、ATP5A1、NDUFB7、ATP5G1等16个核心基因。在Cytoscape 3.9.0中进行模块分析并得出两个重要模块,对其进行分析后发现模块1基因主要与氧化磷酸化信号通路相关,模块2基因主要与Rap1、Wnt信号通路相关。筛选得到丹参、当归、茯苓、三七、厚朴花、茶树根、蚕砂7味出现频次最高的中药。结论通过差异表达基因和富集分析得到的生物过程与信号通路可以为子宫腺肌病的潜在治疗靶点提供参考,通过核心基因映射得到了治疗子宫腺肌病的潜在药物,为子宫腺肌病的治疗提供新的思路。

关键词：子宫腺肌病数据挖掘差异基因蛋白质-蛋白质相互作用模块分析

不同材质共享缆绳对浮式风电场系泊响应的影响

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中国舰船研究 2024年第4期19卷 59-70页

作者：仲凡连宇顺郑金海陈文兴马刚 YIM Solomon C.S. 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 浙江理工大学纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室浙江杭州310018 哈尔滨工程大学烟台研究院山东烟台264006 俄勒冈州立大学美国俄勒冈州科瓦利斯97331

[目的]旨在合理设计浮式风电场的共享系泊系统,探究不同材质共享缆绳对浮式风电场动力响应的影响。[方法]首先,对浮式风电场设计共享系泊和传统(无共享缆绳)系泊方案,比较两种系泊方案的动力响应和经济成本,验证设计方案的可行性。其次... 详细信息

[目的]旨在合理设计浮式风电场的共享系泊系统,探究不同材质共享缆绳对浮式风电场动力响应的影响。[方法]首先,对浮式风电场设计共享系泊和传统(无共享缆绳)系泊方案,比较两种系泊方案的动力响应和经济成本,验证设计方案的可行性。其次,探究两类共享系泊系统对浮式风电场系泊响应的影响。最后,分析环境载荷的施加方向和缆绳材质对共享缆绳平均张力的影响。[结果]采用不同材质共享系泊系统的浮式风电场,其叶片张力近乎相同;两类共享系泊系统对风机位移和系缆平均张力的影响存在差别。此外,环境载荷施加角度和系缆材质也对风机位移和共享缆绳受力产生影响。[结论]该研究可为系泊系统中共享缆绳选型提供参考。

关键词：共享系泊系统共享缆绳锚链高强聚乙烯缆绳海上浮式风电场