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基于节点构形度的自由曲面网壳结构形态优化研究

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计算力学学报 2024年第2期41卷 233-240页

作者：朱南海张文强江西理工大学土木与测绘工程学院赣州341000 江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室赣州341000

为获得形式自由且受力性能合理的自由曲面单层网壳结构形态,以单位力作用下的位移响应作为结构连接性能的衡量参数,同时为保证结构曲面的光顺性引入NURBS技术,基于考虑荷载作用的结构节点构形度评价指标,提出了相应的自由曲面结构形态... 详细信息

为获得形式自由且受力性能合理的自由曲面单层网壳结构形态,以单位力作用下的位移响应作为结构连接性能的衡量参数,同时为保证结构曲面的光顺性引入NURBS技术,基于考虑荷载作用的结构节点构形度评价指标,提出了相应的自由曲面结构形态优化方法。将结构控制点的坐标作为优化变量,节点构形度最小值的最大化作为优化目标,综合结构总用钢量、最大节点位移和构件长细比等约束条件,采用遗传算法对结构的曲面形态进行优化。结果表明,节点构形度可以准确反映节点的连接性能,采用遗传优化算法优化结构的曲面形态,可获得杆件以受轴压为主的结构形态,受力模式得到有效改善,受力合理,保证了结构极限承载力及其安全性。

关键词：自由曲面形态优化 NURBS曲面节点构形度遗传算法

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改变碳输入对亚热带针阔混交林土壤化学性质和微生物群落的影响

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农业环境科学学报 2024年

作者：李静凯朱丽琴黄荣珍刘萍渝王金平房焕英侯斌南昌工程学院流域生态智能监测与综合治理江西省重点实验室

为探究有机碳输入改变对土壤微生物群落特征的影响，促进亚热带针阔混交林土壤肥力提升和生态系统恢复，本文以亚热带红壤退化地恢复形成的木荷与马尾松针阔混交林为研究对象，原位设置凋落物输入+根系输入+菌根输入（LRM，对照）、双... 详细信息

为探究有机碳输入改变对土壤微生物群落特征的影响，促进亚热带针阔混交林土壤肥力提升和生态系统恢复，本文以亚热带红壤退化地恢复形成的木荷与马尾松针阔混交林为研究对象，原位设置凋落物输入+根系输入+菌根输入（LRM，对照）、双倍凋落物输入+根系输入+菌根输入（2LRM）、凋落物去除+根系输入+菌根输入（NRM）、凋落物去除+根系去除+菌根输入（NNM）和凋落物去除+根系去除+菌根去除（NNN）5种处理，利用高通量测序技术研究混交林表层土壤微生物群落特征，并探讨其与土壤化学性质的关系。结果表明：2LRM和NNN处理显著降低了土壤酸性磷酸酶的活性，NRM、NNM和NNN处理显著降低了土壤真菌的丰富度指数和多样性指数，改变有机碳输入对细菌Alpha多样性影响不显著。混交林土壤优势细菌门为酸杆菌门（15.5%～40.2%）、变形菌门（23.6%～35.5%）和放线菌门（11.2%～17.7%），优势真菌门为担子菌门（32.5%～47.8%）、子囊菌门（26.9%～48.8%）和被孢菌门（12.8%～34.5%）。NRM处理使子囊菌门的相对丰度提高了62.1%，使担子菌门的相对丰度降低了27.6%。NNM处理使放线菌门和被孢菌门的相对丰度分别提高了57.8%和169.8%，使酸杆菌门和担子菌门的相对丰度分别降低了57.7%和22.7%。NNN处理使被孢菌门的相对丰度提高了61.0%。土壤有机质、蔗糖酶和多酚氧化酶是影响土壤细菌群落变化的关键因子，pH和蔗糖酶是影响土壤真菌群落的关键因子。研究表明，有机碳输入增加和减少均降低了真菌Alpha多样性，均未改变细菌Alpha多样性；地上凋落物和地下根系的同时去除对微生物群落组成影响最大。

关键词：土壤微生物有机碳输入改变高通量测序土壤化学性质木荷与马尾松混交林

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基于模糊控制的光子辐射制冷功率测量系统

光学学报 2024年第2期44卷 170-179页

作者：周玉晟朱虹雨陈犇陈嘉诚詹耀辉李孝峰苏州大学光电科学与工程学院江苏苏州215006 江苏省先进光学制造技术重点实验室教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006

依据热平衡原理设计了以单片机为控制核心,DS18B20数字温度传感器和铂电阻PT100为检温元件,正温度系数(PTC)效应加热器为执行元件的温控及制冷功率测量系统。通过模糊PID(Proportional Integral Derivative)控制算法输出不同占空比的脉... 详细信息

依据热平衡原理设计了以单片机为控制核心,DS18B20数字温度传感器和铂电阻PT100为检温元件,正温度系数(PTC)效应加热器为执行元件的温控及制冷功率测量系统。通过模糊PID(Proportional Integral Derivative)控制算法输出不同占空比的脉宽调制波,控制辐射冷却材料温度和环境温度保持一致性,同时利用3D打印工艺完成装置的搭建,最终测算出辐射制冷功率。实验结果表明,系统测量计算的辐射制冷功率与理论预测值接近,该系统可以有效满足多种辐射冷却材料的测量。

关键词：测量辐射制冷制冷功率单片机温度调控模糊PID

大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响

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物理学报 2024年第10期73卷 203-211页

作者：刘宇韬徐苗付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干... 详细信息

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.

关键词：空间相干光通信大气湍流混频效率误码率

一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器及其性能分析

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计算力学学报 2024年第2期41卷 373-382页

作者：肖林发林恒陈禄军刘金磊朱南海华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330000 江西理工大学江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室赣州341000

为解决传统剪切型金属阻尼器耗能形式单一,剪切腹板易过早发生局部屈曲的问题,设计了一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器。该阻尼器主要由剪切腹板和防屈曲耗能件组成,防屈曲耗能件分布于剪切腹板两侧,上下两端与固定架相连。为考... 详细信息

为解决传统剪切型金属阻尼器耗能形式单一,剪切腹板易过早发生局部屈曲的问题,设计了一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器。该阻尼器主要由剪切腹板和防屈曲耗能件组成,防屈曲耗能件分布于剪切腹板两侧,上下两端与固定架相连。为考察其耗能和防屈曲能力,本文以传统的剪切型阻尼器试验模型为参考,利用ABAQUS有限元分析平台建立了14组阻尼器数值模型,分析了防屈曲耗能件的截面形状、使用材料的类型及与固定架间的连接方式等对阻尼器性能的影响,并采用刚度退化系数和等效黏滞阻尼比为评价参数衡量新型阻尼器的抗震性能。结果表明,设置了防屈曲耗能件的新型阻尼器其剪切腹板的最大面外位移与传统阻尼器的比值低于1/4,防屈曲耗能件与剪切腹板的最大屈服位移比超过3∶1,可以有效防止剪切腹板过早发生屈曲,具备多阶段耗能的能力。相比于传统无防屈曲耗能件剪切型阻尼器,此类阻尼器耗能能力强、滞回性能稳定、具备较好的抗震性能,可以满足实际工程结构的抗震设计要求。

关键词：剪切型阻尼器分阶段耗能防屈曲滞回性能抗震性能

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考虑椭圆模型M_W≥5.5地震震源参数时域计算方法

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1093-1107页

作者：王江马强陶冬旺章旭斌解全才林德昕中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室哈尔滨150080

为提高时效性,地震预警系统对震源的处理一般采用“点源”假定,不考虑震源尺度、破裂方向和震源区应力降,对震源参数简化处理使得预测地震动参数分布过于粗略,特别是对破坏性大震.本文应用日本地震(M_W≥5.5)强震动数据,考虑椭圆震源模... 详细信息

为提高时效性,地震预警系统对震源的处理一般采用“点源”假定,不考虑震源尺度、破裂方向和震源区应力降,对震源参数简化处理使得预测地震动参数分布过于粗略,特别是对破坏性大震.本文应用日本地震(M_W≥5.5)强震动数据,考虑椭圆震源模型,提出了一种适用于中、大地震矩震级、拐角频率和应力降等震源参数时域计算方法,并分析了场地效应、地震动传播衰减、震源效应和滤波频带等因素对时域方法的影响.结果表明,该方法能利用P波信息快速获取震源能量释放过程,量化随破裂传播震源谱拐角频率、应力降和破裂面积的演化过程,为地震动预测提供更多重要的震源参数.

关键词：地震预警时间域矩震级拐角频率应力降破裂面积

碳钢表面生长不同阳离子层状双金属氢氧化物膜及耐碱耐蚀性能

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 513-521页

作者：董必钦刘文杰彭铭曾磊陈沛榆杨清瑞洪舒贤深圳大学土木与交通工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市低碳建筑材料与技术重点实验室广东深圳518060

碳钢在海洋环境下的锈蚀尤为严重,层状双金属氢氧化物(LDH)因可设计性而在金属防腐上拥有巨大潜力。通过电沉积-水热法在碳钢表面原位生长Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH和Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜,并研究两者在混凝土高碱性环境下的适应性和在氯... 详细信息

碳钢在海洋环境下的锈蚀尤为严重,层状双金属氢氧化物(LDH)因可设计性而在金属防腐上拥有巨大潜力。通过电沉积-水热法在碳钢表面原位生长Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH和Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜,并研究两者在混凝土高碱性环境下的适应性和在氯化钠溶液中的阻锈性能。结果表明:在高碱性饱和Ca(OH)2溶液中,Zn/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜难以稳定存在而新生成Ca/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH和部分无定形氢氧化物,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜则保持稳定且阴离子交换为Mg/Al-NO_(3)^(-)/OH^(-)-LDH膜。电化学结果显示在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,Mg/Al-NO_(3)^(-)-LDH膜拥有更高的阻抗和更低的腐蚀电流密度,其对碳钢基体的腐蚀保护效率高达97.43%,有效地抵御了氯离子侵蚀。

关键词：电沉积-水热法层状双金属氢氧化物金属阳离子耐碱性耐腐蚀性

黄河兰州段河岸带土壤中微生物与耐药基因的赋存特征

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环境科学 2024年第5期45卷 2686-2693页

作者：韦程宸魏枫沂夏慧黄魁兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070 甘肃省黄河重点实验室兰州730070

河岸带土壤是流域的重要组成部分,生物污染物赋存特性影响了流域水环境的污染治理.以农田、周山和工业用地为代表性土壤,探究黄河兰州段河岸带土壤中微生物群落结构、抗生素抗性基因(ARGs)及其遗传原件(MGEs)的赋存特征.结果表明,变形... 详细信息

河岸带土壤是流域的重要组成部分,生物污染物赋存特性影响了流域水环境的污染治理.以农田、周山和工业用地为代表性土壤,探究黄河兰州段河岸带土壤中微生物群落结构、抗生素抗性基因(ARGs)及其遗传原件(MGEs)的赋存特征.结果表明,变形菌门、拟杆菌门和放线菌门为黄河兰州段河岸带土壤的优势菌门.河岸带土壤的微生物种群结构与土地利用类型存在相关性(P周山>工业.定量PCR结果表明,磺胺类ARGs为黄河流域兰州段土壤中的优势基因,其中sul1丰度最高,为其它检测ARGs的20~36000倍.工业类型土壤的ARGs中的总绝对丰度最高.主坐标分析(PCoA)显示ARGs的赋存特性与土地类型也有显著性关联(P<0.05),并且intl1与tnpA⁃04分别对磺胺类ARGs和四环素类ARGs的传播具有驱动效果.冗余分析(RDA)表明,黄河兰州段河岸带土壤中的无机盐离子和总磷的含量是改变微生物结构的主要理化因子,盐杆菌门和酸杆菌门是驱动ARGs结构变化的主要微生物菌群.

关键词：河岸带抗生素抗性基因(ARGs) 流域微生物群落土地利用类型

微塑料和菲对土壤化学性质、酶活性及微生物群落的影响

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环境科学 2024年第1期45卷 496-507页

作者：刘沙沙秦建桥吴贤格肇庆学院环境与化学工程学院广东省环境健康与资源利用重点实验室肇庆526061

微塑料和多环芳烃(PAHs)因在土壤环境中广泛存在及其潜在生态风险而受到越来越多的关注.然而,关于微塑料-PAHs复合污染对土壤生态系统的影响鲜有报道.选用聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)和菲(PHE)作为微塑料和PAHs的代表,进行为期300d的微宇宙... 详细信息

微塑料和多环芳烃(PAHs)因在土壤环境中广泛存在及其潜在生态风险而受到越来越多的关注.然而,关于微塑料-PAHs复合污染对土壤生态系统的影响鲜有报道.选用聚乙烯(PE)/聚丙烯(PP)和菲(PHE)作为微塑料和PAHs的代表,进行为期300d的微宇宙培养实验,利用土壤农业化学分析方法和16S扩增子测序技术研究PE/PP和PHE的单一和复合污染对土壤化学特性、酶活性和微生物群落(数量、结构、功能)的影响,分析PE/PP和PHE存在下土壤性质、酶活性和菌群的互作关系.结果表明,PE/PP和PHE的单一和复合污染对土壤pH值、有效磷(AP)和微生物(细菌、放线菌、霉菌)数量没有产生明显影响,但显著提高了荧光素二乙酸酯酶(FDAse)活性;PE、PP、PHE-PE和PHE-PP的添加显著增加了土壤有机质(SOM)含量和脲酶活性,PHE、PHEPE和PHE-PP显著增强了脱氢酶和磷酸酶活性及速效氮(AN)含量;PHE的添加对微生物群落影响不大,PE、PP、PHE-PE和PHE-PP对群落产生了一定的影响.PE/PP和PHE能够促进微生物产生能量、生长和繁殖,加快污染物的代谢/降解和细胞膜转运等功能.PE/PP和PHE引起的AN和SOM变化是影响土壤酶活性的关键因子,AN、AP和pH的改变是微生物数量增加的主要原因;微生物群落结构的改变与土壤化学性质、酶活性具有一定的相关性,其中SOM对菌群的影响达到了显著水平,土壤中不同碳源(PE/PP和PHE)的存在及菌与菌之间的互作关系也会影响微生物群落的组成.综上,PE/PP和PHE通过改变土壤化学性质、酶活性和微生物群落及其互作过程来促进菌群适应污染物胁迫.

关键词：微塑料菲(PHE) 土壤性质酶活性微生物群落