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煤矸石基地质聚合物固化两种重金属离子效果研究

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环境工程学报 2025年

作者：张荣新韩敏李凯龙刘祎李文龙沈阳建筑大学市政与环境工程学院

针对目前大量存在的工业废物煤矸石和严峻的重金属污染问题，以煤矸石为原料制备地质聚合物，利用地质聚合物类沸石结构，将重金属离子固封在其凝胶体系中，达到“以废治废”的目的。采用单因素、正交试验得到煤矸石基地质聚合物固化单... 详细信息

针对目前大量存在的工业废物煤矸石和严峻的重金属污染问题，以煤矸石为原料制备地质聚合物，利用地质聚合物类沸石结构，将重金属离子固封在其凝胶体系中，达到“以废治废”的目的。采用单因素、正交试验得到煤矸石基地质聚合物固化单一、协同固化两种重金属的最佳固化量，结合XRD、SEM-EDS等对重金属固化体进行表征，探讨固化单一重金属、协同固化两种重金属固化过程存在的差异及其作用机理。结果表明：相较于单一固化Pb2+、Cu2+，协同固化Pb2+、Cu2+的重金属固化体中Pb2+、Cu2+的浸出质量浓度升高。通过XRD、SEM-EDS等分析，说明在固化过程中，重金属参与了地质聚合物结构的形成，重金属的晶格取代改变了地质聚合物的局部晶体结构；通过计算机模拟计算证实在协同固化Pb2+、Cu2+的情况下，Pb2+、Cu2+对地质聚合物结构中Na+、K+结合位点的竞争导致同时固化两种重金属时，Pb2+、Cu2+的浸出质量浓度增加。本研究可为煤矸石的资源化利用及重金属固化提供指导。

关键词：地质聚合物重金属离子晶格取代取代竞争密度泛函理论

基于EESP与ODConv的多尺度轴承故障诊断方法

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机电工程 2025年

作者：任义陈大鹏栾方军袁帅沈阳建筑大学计算机科学与工程学院

为了解决轴承故障诊断中多尺度特征提取准确性和稳定性不足的问题，提出了一种融合增强高效空间金字塔（EESP）与全维动态卷积（ODConv）的多尺度轴承诊断方法，即基于多尺度全维动态卷积网络（MSODConvNet）的轴承故障诊断模型。首先... 详细信息

为了解决轴承故障诊断中多尺度特征提取准确性和稳定性不足的问题，提出了一种融合增强高效空间金字塔（EESP）与全维动态卷积（ODConv）的多尺度轴承诊断方法，即基于多尺度全维动态卷积网络（MSODConvNet）的轴承故障诊断模型。首先，采用了基于EESP的空洞卷积金字塔模块，利用了多尺度空洞卷积结构增强了特征提取能力，有效地捕捉了不同尺度的特征信息，从而提升了模型对复杂信号的感知能力；其次，采用的ODConv模块使卷积核在多个维度上同时进行了高效运作，使用动态调整卷积核结构提升了模型的灵活性和适应性，使其能够更好地应对复杂数据中的多样化模式和特征；最后，在ODConv模块中引入了双跳跃连接机制，进一步强化了信息在深层网络中的传递效果，确保了特征信息的完整性和高效传递。研究结果表明：基于EESP和ODConv的多尺度模型在分类准确率方面得到较大的提高，在凯斯西储大学（CWRU）数据集上的准确率可达99.50%，表现出较高的准确性和稳定性，并在与其他对比方法的比较中展现出较高的优势。该研究可为工业设备的智能维护和故障诊断提供新的方法和思路，为实现更精确和更高效的故障诊断提供理论依据。

关键词：轴承故障诊断多尺度特征提取增强高效空间金字塔全维动态卷积网络跳跃连接机制故障诊断模型

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氮化硅陶瓷套圈窄深槽加工试验研究

表面技术 2025年

作者：李颂华田凯赵梓辰左闯王洪亮郭昊沈阳建筑大学机械工程学院高档石材数控加工装备与技术国家地方联合工程实验室

目的为了确定薄片砂轮磨削氮化硅陶瓷窄深槽时槽边缘破碎程度小和槽侧壁表面质量高的最优加工参数范围。方法创新性地提出一种窄深槽加工质量的评价方法，以槽边缘平均崩口宽度Wd衡量边缘破碎程度，以表面粗糙度Ra评判窄深槽侧壁的表... 详细信息

目的为了确定薄片砂轮磨削氮化硅陶瓷窄深槽时槽边缘破碎程度小和槽侧壁表面质量高的最优加工参数范围。方法创新性地提出一种窄深槽加工质量的评价方法，以槽边缘平均崩口宽度Wd衡量边缘破碎程度，以表面粗糙度Ra评判窄深槽侧壁的表面质量。首先通过三因素四水平正交试验，确定砂轮线速度、砂轮进给速度和工件线速度对Wd值和表面粗糙度影响主次顺序，然后通过单因素试验探究磨削参数对窄深槽磨削质量的影响机制与影响规律，选取氮化硅陶瓷窄深槽侧壁高质量、边缘低损伤磨削工艺参数。结果磨削参数对Wd值和侧壁表面粗糙度影响程度排序皆为：砂轮线速度＞砂轮进给速度＞工件线速度。Wd值和表面粗糙度随砂轮线速度的增加先减后增；随着砂轮进给速度的增加，两者均呈逐渐增大；而工件线速度的提升则导致Wd值持续增大，表面粗糙度则表现为先减小后增大的趋势。结论研究发现，为实现氮化硅陶瓷窄深槽高质量、低损伤磨削加工，可适当降低砂轮进给速度和工件线速度，提高砂轮线速度。推荐选取砂轮线速度为50 m/s、砂轮进给速度为3 μm/min、工件线速度为0.15～0.45 m/s，可将Wd值控制在15 μm以内，表面粗糙度控制在0.050 μm以内，满足氮化硅陶瓷窄深槽的高侧壁表面质量、低边缘损伤磨削加工要求。

关键词：薄片砂轮氮化硅陶瓷窄深槽边缘破碎表面粗糙度

典型北方城市水系不同区域DOM分布特征及环境响应

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环境科学 2025年第1期46卷 204-215页

作者：石琨赵宇婷武辰彬崔楚凝李彦杰周石磊河北科技大学建筑工程学院河北科技大学环境科学与工程学院河北省污染防治生物技术实验室

为探索北方城市不同区域水体中溶解性有机质（DOM）来源信息及成分特征，以河北省石家庄城市水系为例，使用紫外-可见光谱（UV-vis）和三维荧光平行因子分析（EEM-PARAFAC）解释了不同区域水体DOM的光学参数、不同组分的丰度及占比状况... 详细信息

为探索北方城市不同区域水体中溶解性有机质（DOM）来源信息及成分特征，以河北省石家庄城市水系为例，使用紫外-可见光谱（UV-vis）和三维荧光平行因子分析（EEM-PARAFAC）解释了不同区域水体DOM的光学参数、不同组分的丰度及占比状况.结果表明：（1）上游NO3--N、NO2--N、NH4+-N、TN、TP和COD的浓度显著低于城市水体和下游（P化TSIM升高.（2）紫外参数a254表明，水体在流入城市后DOM的浓度显著升高（P1，表明石家庄市DOM的来源主要为内源输入.（3）水体DOM共解析出3种荧光组分，分别为C1类富里酸（可见光区富里酸）、C2类蛋白（色氨酸）和C3长波类腐殖质，上游与城市水体以类蛋白组分为主（C2），而下游类腐殖质（C1+C3）占比较高（80.1%），且PCA分析表明不同区域水体DOM呈现显著的空间分布差异，荧光参数显示不同区域水体DOM的SR>1、FI>1.8,HIX化，强自生源的特征.（4）城市上游和下游水体中C1与C3呈显著相关（P<0.01），城市水体中C1、C2和C3均显著相关（P<0.01），另外C1与C3在不同区域水体中均与NO3--N呈现出显著相关性，RDA结果显示NO2--N、TDN、TDP和COD主要影响DOM的空间分布.综上，城市多重压力作用对流经水系的DOM光谱性质存在显著影响.

关键词：城市水系溶解有机质(DOM) 紫外-可见光谱(UV-vis) 三维荧光光谱平行因子分析(PARAFAC) 冗余分析(RDA)

热处理对激光修复7075铝合金组织性能的影响

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中国表面工程 2025年

作者：贺晨李家栋王俊豪赵宇辉赵吉宾王志国何振丰中国科学院沈阳自动化研究所工艺装备与智能机器人研究室东北大学材料科学与工程学院沈阳航空航天大学机电工程学院

高强度7075铝合金在激光修复的过程中易出现合金氧化、低沸点元素烧损，生成气孔与热裂纹等问题，导致了修复后零件的力学性能降低，为了能够提高7075铝合金修复区的力学性能，采用激光熔化沉积技术以及(Ti+B4C)/AA7075铝基复合粉末对7... 详细信息

高强度7075铝合金在激光修复的过程中易出现合金氧化、低沸点元素烧损，生成气孔与热裂纹等问题，导致了修复后零件的力学性能降低，为了能够提高7075铝合金修复区的力学性能，采用激光熔化沉积技术以及(Ti+B4C)/AA7075铝基复合粉末对7075铝合金基板进行修复，之后通过固溶加单级时效对修复后的试样性能进行强化，研究了不同时效时间对试样的显微组织及力学性能的影响规律。结果表明：热处理可以有效细化试样热影响区的晶粒组织，促使修复区中的TiAl3相向Ti3Al相转变。随着时效时间的增加，试样力学性能逐渐改善，当时效时间为6 h时，试样基板以及修复区的显微硬度分别为149.38 HV以及164.28 HV，分别提升了12.7%以及69.1%；抗拉强度由329.59 MPa提升为436.30 MPa，提升了32.4%；磨痕深度由25 μm下降到10 μm，磨损率由10.4×10-5mm3·N-1·m-1降低至4.63×10-5mm3·N-1·m-1，本研究通过固溶加单级时效的热处理工艺实现了对激光修复7075铝合金组织的改善，同时提高了修复区的硬度、拉伸性能以及耐磨性能，为解决激光修复7075铝合金力学性能不足的问题提供研究基础。

关键词：铝合金激光修复热处理微观组织力学性能

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面向抗震韧性评价的型钢混凝土柱易损性函数

哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 24-34页

作者：李磊王菲菲代旷宇于晓辉西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西部绿色建筑国家重点实验室(西安建筑科技大学) 西安710055 郑州大学土木工程学院郑州450001 桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004

为满足型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)结构地震损失评估及抗震韧性评价的需求,建立SRC柱构件的地震易损性函数十分关键。本文首先基于文献调研,结合JGJ 138—2016《组合结构设计规范》,从国内外文献中筛选了227榀拟静力循... 详细信息

为满足型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)结构地震损失评估及抗震韧性评价的需求,建立SRC柱构件的地震易损性函数十分关键。本文首先基于文献调研,结合JGJ 138—2016《组合结构设计规范》,从国内外文献中筛选了227榀拟静力循环加载的SRC柱,建立标准化的SRC柱试验数据库。其次,考虑失效模式的差异性,将构件分为延性SRC柱和偏脆性SRC柱,并给出了不同类别的构件损伤等级划分标准及对应的修复方法。然后,以位移角为工程需求参数,分别提取了各构件对应不同损伤等级的位移角限值,采用FEMA P-58方法,建立了不同类别的SRC柱在各损伤等级下的易损性函数。最后,给出了与GB/T 38591—2020《建筑抗震韧性评价标准》相容的易损性函数参数表,并分析了抗震等级和轴压比对SRC柱易损性函数参数及易损性曲线的影响。最终,通过分析一幢型钢混凝土框架结构办公楼的抗震韧性,说明了所提出的易损性函数在抗震韧性评价中的作用。

关键词：型钢混凝土柱试验数据库损伤状态易损性函数抗震韧性评价标准

互承结构在缩聚节点编码系下的空间刚架位移法

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工程科学与技术 2025年

作者：夏永强王晋孟秀梅王鹤臣倪可忆余子英肖南邹宝平浙江科技大学土木与建筑工程学院浙江-新加坡城市更新与未来城市联合实验室浙江瑞邦科特检测有限公司布里斯托大学社会科学与法学学部浙江省标准化研究院浙江大学建筑工程学院

互承结构中铰节点位于杆件边缘，无法通过直接修改刚度矩阵的方法描述这类连接关系。为了更加高效得计算互承结构的内力和变形，本文提出一套适用于互承结构的静力计算方法。首先在铰节点处定义广义节点位移由铰节点的三向线位移、两个... 详细信息

互承结构中铰节点位于杆件边缘，无法通过直接修改刚度矩阵的方法描述这类连接关系。为了更加高效得计算互承结构的内力和变形，本文提出一套适用于互承结构的静力计算方法。首先在铰节点处定义广义节点位移由铰节点的三向线位移、两个梁端节点的三向角位移组成。根据互承搭接节点处梁端节点的位移关系，用铰节点广义位移描述梁端节点位移，在传统空间刚架位移法的基础上，用铰节点处编码取代梁端节点上的两个编码，对整体结构节点编码进行缩聚。根据虚功原理，推导缩聚节点编码系下结构的总体刚度方程，集成缩聚节点编码系下结构的总体刚度矩阵。引入边界条件修正总体刚度矩阵，代入刚度方程即可求得缩聚节点编码系下结构的节点位移，进一步求得原编码系下结构的位移和内力。在算例分析中，采用提出的方法对空间两杆搭接结构和阿基米德63型互承结构进行计算分析，并借助ANSYS有限元软件进行对比验证。结果显示：两种计算方法所得结果误差在3.5%以内，验证了本文所提方法的正确性。有限单元法模拟互承搭接节点时需要额外建立短刚臂，短刚臂将产生15个节点自由度，而提出的方法只需要使用实际铰节点处的广义节点位移的9个自由度，有效减少了整体结构的计算自由度数目，在求解互承结构时更加简洁高效。

关键词：互承结构缩聚节点编码刚度矩阵空间刚架位移法有限单元法

水下机器人自主水下对接被动捕获装置的设计与实现

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哈尔滨工程大学学报 2025年

作者：孟令帅谷海涛李明烁张明远中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室中国科学院机器人与智能制造创新研究院沈阳工业大学机械工程学院中国科学院大学

针对目前水下机器人水下对接困难，对接稳定性差的问题，本文结合目前拖曳绳索对接方式设计并搭建出一种用于水下机器人自主水下对接被动捕获装置。该装置利用对接过程中不可避免的碰撞力实现水下捕获，结构简单，对接成功率高，具有对... 详细信息

针对目前水下机器人水下对接困难，对接稳定性差的问题，本文结合目前拖曳绳索对接方式设计并搭建出一种用于水下机器人自主水下对接被动捕获装置。该装置利用对接过程中不可避免的碰撞力实现水下捕获，结构简单，对接成功率高，具有对水下机器人导引、捕获及释放功能。通过分析目前国内外常用几种捕获式水下对接方式研究现状，设计被动捕获装置总体结构及工作流程；重点研究该装置对碰撞对接过程中捕获装置与对接杆/对接绳接触过程中的理论分析及力学特性；搭建被动捕获装置模型进行实验测试。实验结果表明：该装置在水面环境能实现对水下机器人的成功捕获对接，对水下对接装置方向的总体设计具有一定的指导和借鉴意义，在未来海洋观测系统以及海洋开发中具有广泛的应用前景。

关键词：水下机器人水下对接被动捕获装置结构设计力学分析碰撞分析理论计算实验验证

基于分子动力学模拟的氧化石墨烯改性沥青界面力学性能研究

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武汉科技大学学报 2025年

作者：黄立新苏广厦罗伟伦广西大学土木建筑工程学院广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室

本文采用分子动力学模拟方法，研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型，然后通过界面的模拟拉拔实验，计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能，探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速... 详细信息

本文采用分子动力学模拟方法，研究了氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能。首先搭建氧化石墨烯沥青复合材料模型，然后通过界面的模拟拉拔实验，计算得到氧化石墨烯改性沥青的界面力学性能，探讨了温度、氧化率、石墨烯氧化类型及拉拔速率对界面力学性能的影响。结果表明，当温度低于玻璃化转换温度时，界面应力最大值随温度升高而增大，当温度超过玻璃化转换温度后，界面应力最大值随温度升高而减小，温度对氧化石墨烯改性沥青界面力学性能具有较大影响。当氧化率从0逐步增加到10%时，界面应力最大值不断增大，对界面的黏结性能有促进作用。当氧化率从10%逐步增加到30%时，界面应力最大值不断减小，导致界面黏结性能下降。在氧化率不变的情况下，界面应力最大值随着羧基占比增加而减小，羟基和羧基两种含氧官能团的比例对界面黏结性能有较大影响。随着拉拔速率提高，界面应力最大值增加，拉拔速率对界面黏结性能也有影响。

关键词：分子动力学模拟氧化石墨烯沥青复合材料界面力学性能黏结性能