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深部硬岩脆-延性转化行为的细观损伤模型

工程科学与技术 2024年第3期56卷 11-20页

作者：胡坤赵伦洋李鹏飞刘思利陈曦淮阴工学院建筑工程学院江苏淮安223021 华南理工大学土木与交通学院广东广州510641 江苏开放大学建筑工程学院江苏南京210036

既有试验研究表明,在压缩荷载作用下,围压对低孔隙率硬岩的强度、破坏模式、剪胀性等具有重要影响。在围压不断增大的条件下,硬岩的破坏特性将呈现由脆性向延性转变的趋势。本文基于细观力学方法分析硬岩的脆-延性破坏机理,探究脆-延性... 详细信息

既有试验研究表明,在压缩荷载作用下,围压对低孔隙率硬岩的强度、破坏模式、剪胀性等具有重要影响。在围压不断增大的条件下,硬岩的破坏特性将呈现由脆性向延性转变的趋势。本文基于细观力学方法分析硬岩的脆-延性破坏机理,探究脆-延性转化过程中非弹性变形、损伤与围压的定量关系,继而构建细观损伤力学模型以描述深部硬岩在不同压缩荷载作用下的脆-延性转化力学行为。为了验证所构建模型的合理性和有效性,通过UMAT子程序将其嵌入有限元软件Abaqus模拟低孔隙率砂岩(围压10~120 MPa)和Tavel石灰岩(围压10~150 MPa)在常规三轴加载下的力学行为。对比发现,数值模拟结果与试验数据具有较好的一致性,说明细观损伤力学模型能够较好地捕捉硬岩随着围压增加表现出的从脆性到延性转化的力学特性,也初步表明基于细观力学的分析方法可以为解译深部岩石的力学行为提供理论支撑。

关键词：脆性-延性转化围压效应摩擦滑移损伤临界值细观力学模型

拉曼光谱结合光谱特征区间筛选算法快速定量鉴别植物调和油品质

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食品科学 2024年第6期45卷 244-253页

作者：吴升德姜鑫李爱琴郭志明朱家骥盐城市产品质量监督检验所江苏盐城224056 盐城工学院电气工程学院江苏盐城224051 江苏大学食品与生物工程学院江苏镇江212013

本研究提出了一种基于拉曼光谱与光谱特征区间筛选算法实现植物调和油中高价值植物油含量快速定量检测的方法。首先,将粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法与灰狼优化(grey wolf optimization,GWO)算法融合构建混合智能优... 详细信息

本研究提出了一种基于拉曼光谱与光谱特征区间筛选算法实现植物调和油中高价值植物油含量快速定量检测的方法。首先,将粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法与灰狼优化(grey wolf optimization,GWO)算法融合构建混合智能优化算法,即PSOGWO算法。其次,将PSOGWO与组合移动窗口(combined moving window,CMW)策略结合构建新型的拉曼光谱特征区间筛选算法,即PSOGWO-CMW算法。然后,将玉米油(corn oil,CO)和特级初榨橄榄油(extra virgin olive oil,EVOO)以不同比例配制为CO-EVOO植物调和油,并采集其拉曼光谱。将拉曼光谱输入偏最小二乘回归、PSO-CMW、GWO-CMW和PSOGWO-CMW模型预测EVOO含量,并比较建模效果。结果表明,PSOGWO-CMW模型具有最佳的预测性能。采用本方法与气相色谱-质谱法分别检测真实的CO-EVOO植物调和油样本中EVOO含量,结果表明两者的检测性能无显著差异。本方法快速、准确,亦可用于其他植物调和油中高价值植物油含量的快速定量检测。

关键词：拉曼光谱植物调和油智能优化算法光谱特征区间筛选定量鉴别

温湿度养护环境对CFRP-钢板界面粘结性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：邓宗才李宏斌高立北京工业大学建筑工程学院宿迁学院建筑工程学院

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分... 详细信息

为了揭示温湿度共同养护作用下对CFRP粘贴钢板界面破坏模式和剥离机制的影响，本文通过CFRP-钢双剪粘结试验，综合考虑温度、湿度、粘结长度和胶层厚度多因素对CFRP-钢板界面粘结性能的影响，采用3D-DIC技术获得CFRP板表面的应变场，分析了静载拉伸过程中CFRP-钢粘结界面力学性能及破坏过程。研究结果表明：在60℃与60%相对湿度养护条件下粘结峰值荷载较高；低温和高湿环境都更易导致钢-胶界面失效；温度升高和湿度增加均会导致界面剪应力峰值降低与滑移量增加；粘结长度的增加有助于更广泛分散区域应力，而较薄(0.5mm)的胶层有助于提高界面剪应力峰值和改善应力分布。最后，基于试验数据通过平滑法得到了简化的三折线剪切-滑移模型，为CFRP加固钢板结构的工程应用提供了理论支持和设计参考。

关键词： CFRP-钢板双剪试验 3D-DIC 平滑法剪切-滑移

岗课赛证融通下“BIM建模高阶应用”课程教学改革研究和实践

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大学（研究与管理） 2024年第6期 47-50页

作者：袁开军徐慧琳陈惠惠盐城工业职业技术学院建筑工程学院江苏盐城224000

“岗课赛证”融合育人强调一体化教学设计,将岗位典型工作任务、技能竞赛和证书融入课程。文章以“BIM建模高阶应用”课程为例,分析了课程的特点和存在的问题,阐述了课程教学改革的流程。通过重构课程教学内容、采用混合式教学方法、设... 详细信息

“岗课赛证”融合育人强调一体化教学设计,将岗位典型工作任务、技能竞赛和证书融入课程。文章以“BIM建模高阶应用”课程为例,分析了课程的特点和存在的问题,阐述了课程教学改革的流程。通过重构课程教学内容、采用混合式教学方法、设计能力目标分层教学方法和融入大国工匠思政主线等方式开展课程教学改革,以暖通模块模型创建教案为例详细介绍了课程教学实施步骤。

关键词：岗课赛证 BIM建模技能大赛教学改革暖通模型

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变节点余能原理基面力元法单元模型性能研究

应用数学和力学 2024年

作者：王耀胥民尧纵岗侯长超盐城工业职业技术学院建筑工程学院

为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题，基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型，并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法。首先，建立了一... 详细信息

为了解决疏密单元网格交界面节点位移不协调、求解方程构造复杂及空间可扩展性能差的问题，基于余能原理基面力元法提出了一种可变节点数量及位置的单元模型，并针对任意单元类型建立了一种具有统一形式的显式求解方法。首先，建立了一种二维可变边中节点单元模型，介绍了边中节点的柔度贡献矩阵及节点位移显式表达式；随后，将该模型扩展到三维层次，建立了一种可变面中节点单元模型，并将节点柔度贡献矩阵及节点位移表达式扩展到三维单元。基于上述模型，建立了平面及空间问题的疏密网格悬挂单元模型，并通过端部承受弯矩荷载、集中荷载及拉伸荷载的悬臂梁算例，论证了平面及空间可变节点单元模型、疏密网格悬挂单元模型的数值精度和适用性。研究表明，基于余能原理基面力元法建立的平面及空间可变节点单元模型具有较高的数值精度；此外，疏密网格之间的交界面无需进行任何处理措施，也无需构造插值函数或约束函数，仅依靠疏密网格交界面共用的边中节点(2D)及面中节点(3D)即可确保疏密网格交界面的节点位移协调；同时，模型和方法独立于单元类型、单元维度、节点数量及分布等因素，具有优异的空间可扩展性能及易于程序化的特点。

关键词：基面力元法变节点单元余能原理悬挂单元模型

考虑荷载安全裕度的海上风电筒型基础优化反演设计

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可再生能源 2024年第4期42卷 499-505页

作者：胡德芳张冠豪江琦蔡东刘成果陈露露响水长江风力发电有限公司江苏盐城224600 天津大学建筑工程学院天津300072

文章基于结构荷载安全裕度概念,针对海上风电筒型基础结构开展基于荷载安全裕度的结构优化反演设计,在保证结构强度和稳定性要求的同时,减少材料用量,优化体型以降低结构造价。基于粒子群优化算法和有限元方法,建立海上风电筒型基础结... 详细信息

文章基于结构荷载安全裕度概念,针对海上风电筒型基础结构开展基于荷载安全裕度的结构优化反演设计,在保证结构强度和稳定性要求的同时,减少材料用量,优化体型以降低结构造价。基于粒子群优化算法和有限元方法,建立海上风电筒型基础结构优化反演分析模型与计算流程,分别取1.10,1.20和1.303个设计荷载安全裕度值,对原筒型基础结构进行优化设计。结果表明:基于3个安全裕度反演的基础结构各项指标均满足设计要求,说明在考虑安全裕度后,优化结构仍具有较高的安全储备,为海上风电结构优化设计提供了新的思路。

关键词：海上风机筒型基础反演分析结构优化安全裕度

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由质子化D-A型聚合物和MoS_(2)构建S型异质结实现高效光催化析氢

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第3期58卷 180-193页

作者：潘劲康张艾彩珺张莉华董鹏玉盐城工学院江苏省新型环保重点实验室江苏盐城224051 盐城工学院化学化工学院江苏盐城224051 盐城工学院机械工程学院江苏盐城224051

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制... 详细信息

化石能源的过度消耗及其所引发的环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的关键因素,因此开发绿色、可再生的能源已成为全球的迫切需求.氢能作为一种新型能源,具有能量密度高、清洁以及可持续等优点,备受研究者的关注.光催化分解水制氢技术能够将太阳能转化为可储存的清洁能源,被视为未来解决能源和环境问题的可行性方案.在过去几十年里,众多科学家致力于研发各种高效的析氢光催化剂,以推进光催化分解水制氢技术的实际应用.其中,S型异质结光催化剂因其快速的光生电荷转移效率和出色的氧化还原能力,被认为是提高光催化析氢性能的有效途径之一.本文以质子化、具有供体-受体(D-A)构型的PyDTDO-3共轭聚合物和二维层状MoS_(2)为原料,构建了一种S型异质结(PPMS),并将其用于光催化分解水制氢.红外光谱结果表明,质子化处理导致PyDTDO-3表面吸附了大量H^(+),使其Zeta电势降低,表面负电荷减少,更有利于MoS_(2)的吸附,进而形成具有紧密接触界面的PPMS S型异质结.在可见光照射下,PPMS-0.5%(即MoS_(2)占PyDTDO-3的质量百分数为0.5%)S型异质结的性能最佳,其光催化析氢效率达到75.4 mmol g^(–1)h^(–1),是纯PyDTDO-3的4.6倍.此外,在550 nm光激发下,PPMS-0.5%异质结的光催化析氢表观量子效率最高达到19.6%.光电流响应和电化学阻抗谱结果表明,PPMS异质结展现出了显著提升的光生电荷分离效率.通过密度泛函理论计算发现,PyDTDO-3和MoS_(2)具有不同的功函数,这导致费米能级间隙的产生,从而形成了内建电场.该内建电场有助于MoS_(2)上的电子自发转移到PyDTDO-3上,从而在PyDTDO-3与MoS_(2)的界面上产生了明显的差分电荷密度分布:PyDTDO-3表面带有负电荷,MoS_(2)表面则带有正电荷.在可见光激发下,得益于PyDTDO-3独特的D-A型结构,光生电子可以快速从供体(芘供体)的最高占据分子轨道传递到受体(DTDO受体)的最低未占据分子轨道(LUMO);随后,这些被激发的光生电子进入MoS_(2)的表面.利用飞秒瞬态吸收光谱研究动力学行为,结果表明,来自PyDTDO-3的LUMO电子转移加速了MoS_(2)价带的空穴消耗,这进一步证实了S型光生电荷分离机制.此外,与单组分PyDTDO-3和MoS_(2)相比,PPMS S型异质结具有较低的吉布斯自由能(ΔGH*,0.77 eV),表明它更有利于过渡态(H*)的形成以及分子氢在PPMS上的有效解吸.总之,PPMS S型异质结表现出促进的电荷定向迁移和增加的活性位点,共同增强了其光催化析氢性能.综上,本文首先对D-A构型的PyDTDO-3进行质子化处理,再与MoS_(2)复合,制备了具有紧密接触界面的S型PPMS异质结.该异质结结构显著促进了PyDTDO-3和MoS_(2)之间的电荷定向迁移;此外,通过引入MoS_(2)中丰富的S原子,增加了光催化析氢活性位点,从而大大提高了光催化析氢效率.本文为设计和开发新型高效的光催化析氢材料提供了新的思路和参考.

关键词： S型异质结质子化D-A型聚合物 MoS_(2) 光催化析氢密度泛函理论计算

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稻壳灰对地聚合物混凝土收缩开裂性能的影响

材料科学与工程学报 2024年第2期42卷 299-304页

作者：王炳监齐道正周凯陈登盐城工业职业技术学院建筑工程学院江苏盐城224005 苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

地聚合物混凝土制品的体积收缩严重,影响其在建筑工程中的推广应用。为提高体积安定性,在粉煤灰-矿渣地聚合物混凝土中掺入吸水性较强的稻壳灰颗粒,研究稻壳灰对混凝土强度发展和收缩行为的影响。采用BET氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

地聚合物混凝土制品的体积收缩严重,影响其在建筑工程中的推广应用。为提高体积安定性,在粉煤灰-矿渣地聚合物混凝土中掺入吸水性较强的稻壳灰颗粒,研究稻壳灰对混凝土强度发展和收缩行为的影响。采用BET氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)表征硬化体的微观结构。结果表明,稻壳灰在地聚合物中的反应活性较高,可有效加速碱激发反应进程,提高地聚合物混凝土的抗压强度,同时可有效改善自收缩和干燥收缩。掺入30%稻壳灰的混凝土的自收缩和干燥收缩分别为56.2μm/m和447.9μm/m,相较于未掺稻壳灰的试样,自收缩和干燥收缩减缩率分别为62.4%和48.0%。干燥的稻壳灰颗粒可吸附液体碱激发剂中的水分,有助于保持基体内的相对湿度。此外,掺入稻壳灰还有助于硬化体结构的致密化,降低毛细孔所占比重,抑制裂纹扩展。

关键词：稻壳灰地聚合物混凝土收缩开裂

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镍渣对粉煤灰基地质聚合物收缩性能的影响

金属矿山 2024年第2期 276-280页

作者：齐道正王炳监陈登李莉盐城工业职业技术学院建筑工程学院江苏盐城224005 苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

镍渣是镍冶炼过程中排出的工业固废,以镍渣为原料制备地质聚合物,既提高了地质聚合物的绿色环保属性,更有助于促进镍铁合金工业的可持续发展。向粉煤灰基地质聚合物中掺入镍渣,并考察镍渣掺量对硬化体收缩性能的影响。结果表明,镍渣掺量... 详细信息

镍渣是镍冶炼过程中排出的工业固废,以镍渣为原料制备地质聚合物,既提高了地质聚合物的绿色环保属性,更有助于促进镍铁合金工业的可持续发展。向粉煤灰基地质聚合物中掺入镍渣,并考察镍渣掺量对硬化体收缩性能的影响。结果表明,镍渣掺量为25%时不仅提高了地质聚合物的抗压强度,同时有助于降低自收缩和干燥收缩。镍渣反应活性较低,掺入粉煤灰基地质聚合物中会减缓碱激发反应进程,进而降低硬化体自收缩。另一方面,镍渣颗粒在硬化体中发挥微骨料作用,掺入后有助于降低地质聚合物孔隙率,既提高了硬化体的抗压强度,同时抑制干燥过程中的水分蒸发并降低了干燥收缩。

关键词：地质聚合物镍渣收缩抗压强度孔结构