In shipbuilding gantry cranes in long-term service in the coastal humid salt-spray environment, the main beam is affected in many places by corrosion fatigue-formed corrosion pits, affecting the structural strength of the main beam. This paper focuses on the impact of corrosion-generated pits under the conditions of crack nucleation. Corrosion fatigue crack nucleation is a local damage evolution process and the stress intensity factor criterion is one of the critical conditions to discern whether a crack sprouts at the corrosion pit. This paper establishes a corrosion pit-crack model based on the overall finite element model of the portal crane, and uses ANSYS software to simulate the stress intensity factor under complex boundary conditions. The results show that the different sizes and depth-to-diameter ratio of the pits greatly affect the value of the stress intensity factor and the stress concentration phenomenon may be the main factor causing the emergence of cracks; the change in the size of the pits on the stress intensity factor is not obvious, but with the increase in the depth-to-diameter ratio of the pits, the stress intensity factor of the pit-crack model is significantly increased. According to the hypothesis of semi-ellipsoidal pitting, the relationship between the stress intensity factor and the stress concentration factor at the pit is proposed, and its calculation results are within 5% error compared with the finite element method, and it is found that the effect of the etch pit on the stress intensity factor is positively correlated with the stress concentration factor; with the increase in the etch pit depth–diameter ratio, the crack budding location changes with the change in the stress concentration location, and the crack is more likely to be generated from the shoulder of the etch pit when the depth–diameter ratio of etch pit exceeds 1.
水体中残留的氧氟沙星(OFL)会对生态环境和人类健康造成危害,因此定量检测水体中 OFL具有重要意义.制备了 N2 等离子体改性的薄层 C3N4(RF-L-CN)并将其负载在丝网印刷电极(SPE)上(RF-L-CN/SPE),通过构建薄层结构及增加 N 元素含量,促进了 C3N4的光生电荷分离,使 RF-L-CN/SPE展现出较强的光电化学活性.通过 OFL适配体(APT)与OFL的特异性结合作用,将 OFL固定在电极表面,实现了水体中 OFL的光电化学检测,OFL的线性检测范围为 0.05～1.0 nmol/L,检测限为 0.03 nmol/L(11.06 ng/L),医疗废水中OFL的检测结果表明制备的电极具有检测实际水体中 OFL的应用潜力.
在双碳目标下,中国正面临着越来越多的减少二氧化碳排放的挑战,各地区和行业需要根据实际情况实施最优的减碳方案.由于水和能源之间存在复杂的耦合关系并在相关过程中产生碳排放,所以水-能源耦合关系研究至关重要.以华东地区为例,基于多区域投入产出方法,将水、能源和碳排放作为一个整体来考虑,构建了华东地区水-能源耦合关系(WEN)模型,创新性地从多视角(需求侧-供给侧)、多维度(地区-产业)评价节水、节能、减排的改进潜力,识别不同视角下水-能源耦合关系较强的地区并提出建议,为相关研究提供方法依据.
为预估徐变收缩对连续组合梁长期服役期间的潜在影响,考虑两跨连续组合梁邻跨混凝土徐变收缩特性、跨度和荷载互异等情况,基于力法基本原理和混凝土徐变本构方程,对徐变收缩次内力进行分析.结果表明:不考虑收缩影响时,两跨连续组合梁邻跨混凝土徐变特性或跨度相同,中间支座徐变次弯矩为零;邻跨徐变特性和跨度均不同,或邻跨徐变特性和加载方式均不同,中间支座产生随时间变化的徐变次弯矩.考虑收缩影响时,所有工况均产生收缩次弯矩.支座次弯矩的变化程度与两跨的徐变系数差、老化系数差、跨度差、荷载差等因素相关,内力的重新分布从两跨中徐变大的一侧向徐变小的一侧转移,两跨的徐变特性差异越大,重分布值越高,徐变次弯矩越大;反之越小,当两跨的徐变特性差异趋于最小,支座徐变次内力趋于零.支座次弯矩大小受截面内部应力重分布影响,与混凝土徐变系数和老化系数及重分配系数相关.采用所提分析方法可对连续组合梁受截面内和结构外双重耦合的内力进行解析,公式的参数可编制成表格,便于工程应用.
为了探究火山石与偏高岭土(MK)对超高性能混凝土(UHPC)立方体抗压强度的影响,通过设置火山石粒径和 MK 掺量 2 个参数考察了其影响规律,同时采用 SEM、XRD 和TG微观分析方法,揭示了材料微观形貌变化、物相组成、物质组成以及矿物成分结晶度对UHPC抗压性能影响机理.结果表明:火山石孔洞与砂浆形成机械锁嵌效应结构可有效改善UHPC-火山石界面抗剪性能;在 9.5～31.5 mm的火山石粒径范围内,UHPC 立方体抗压强度随着火山石粒径增大而增大;当 MK 掺量小于等于 4%时,UHPC 立方体抗压强度和UHPC内CaCO3、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶以及钙钒石(AFt)的含量随着 MK 掺量的增加而增大;28d龄期时,相比于掺量为 1%的 MK,添加 4%的MK将UHPC基体中C-S-H 凝胶和AFt的生成量提高了 24.82%;当 MK 掺量为 4%时,UHPC 内 CaCO3、C-S-H 凝胶以及 AFt的结晶度更高,MK促进CaCO3 大量结晶为方解石,可为 UHPC 提供更高的强度;火山石粗骨料的掺入一方面使得CaCO3 的结晶度增加,另一方面也使得 CaCO3 晶体更加稳定;4%掺量的 MK和火山石共同作用会显著促进CaCO3 的结晶.
微塑料(MPs)对水生生态系统主要生产者微藻的生物效应及其相互作用,目前还没有得到足够的关注.为此以蛋白核小球藻为受试生物,考察聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET,石油基塑料)及其替代物聚 2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF,生物基塑料)两种 MPs 对微藻产生的生物效应,并进行比较.结果表明,PEF和PET MPs能够抑制微藻细胞生长及其体内叶绿素的积累,扰乱微藻的抗氧化平衡体系,对活性氧(ROS)的积累及抗氧化酶的活性具有诱导和促进作用.研究还发现,PEF和PET MPs会促进微藻胞外聚合物(EPS)的分泌,降低胞内大分子物质的含量;通过扫描电子显微镜发现许多微藻细胞黏附在粗糙的 MPs 表面形成异质聚集体.PEF和PET MPs对微藻的生物效应具有一定的差异性,尤其是 EPS的分泌方面,PEF MPs对 EPS分泌的促进作用大于 PET MPs 的;从侧面来看,生物基 PEF MPs 可能具备更好的生物降解性能.研究结果为不同来源(生物基或石油基)MPs 的生物效应研究提供了基础数据,为生物基 MPs环境风险评估提供了研究基础.
针对城市轨道交通传统安检模式下乘客进站排队时间长、通行效率低等问题,提出一种差异化安检新模式.采用对数正态分布模型对安检时间进行拟合,计算传统安检与差异化安检 2 种模式下概率分布函数 95%置信区间对应的安检时间,进而确定通行效率的提升率,从而实现对差异化安检效率的评估.以南京地铁某站早高峰、平峰和晚高峰 3 个时段 2 种安检模式下携带小包乘客的安检时间数据为例,可知执行小包不检、大包安检的条件下安检效率提升 61.9%.差异化安检模式可明显提升车站安检效率,提高运营服务水平,在业内具有积极意义.
为评估 V形浮体在风、浪、流等环境因素影响下的安全性,实现 V 形浮体的安全系泊,参照 OCIMF常规船型码头系泊基本原则设计了两种不同的系泊方案,分别是利用码头的两垂直边进行系泊和 V形浮体一侧片体与码头平直边进行系泊.基于三维势流理论,应用AQWA软件对该 V形浮体进行频域水动力性能分析,通过时域耦合仿真计算得到其六自由度运动响应、系泊缆绳张力和护舷压力,并对不同角度环境荷载下的系泊系统进行安全校核.通过对比发现,利用 V形浮体一侧片体与码头平直边进行系泊优于利用码头两垂直边进行系泊.分析了排水量、缆绳规格对系泊系统的影响,为提升系泊系统的安全性,可采取适当减小排水量、将尼龙缆绳改为迪尼玛缆绳等措施.
以Shewanella sp.RQs-106 为模式菌株,研究了细胞浓度、间硝基苯磺酸钠(3-NBS)浓度和氧化石墨烯(GO)对 3-NBS生物还原速率及细胞分泌黄素类物质的影响,并揭示了胞外黄素在 3-NBS厌氧生物还原中的作用.结果表明,以乳酸钠为电子供体,细胞分泌的黄素类物质会随着 3-NBS浓度的增大而增加.黄素腺嘌呤二核苷酸转运蛋白基因(bfe)的缺失,使黄素分泌量减少 22.8%,3-NBS的生物还原速率下降 55.4%;添加 20mg/LGO 的体系中,胞外黄素对 3-NBS直接还原的贡献率为 33.7%,参与 GO 介导下的 3-NBS还原的贡献率为14.7%.上述研究表明,黄素参与了 3-NBS的厌氧生物还原,并在胞外电子传递中起到了重要作用.
在船型概念设计阶段,基于船舶阻力图谱进行船舶快速性分析是一种高效便捷的方式.由于远洋鱿鱼钓船船型方案设计缺少专用船舶阻力图谱,研究了适用于远洋鱿鱼钓船的阻力图谱开发方法、步骤和基于图谱的航速预报.以 66m 远洋鱿鱼钓船为母型船,基于宽度和吃水比将变换船型分成两大系列,再根据排水体积长度比,将每个大系列进一步细化成 3 个小系列作为目标船型进行研究,建立了母型船三维模型及其系列派生船型.基于 Star-CCM+软件的重叠网格方法,对系列船型阻力进行数值模拟,将阻力计算结果通过二因次法换算为15℃海水下实船阻力及对应有效功率系数,绘制远洋鱿鱼钓船阻力图谱.利用该图谱估算母型船阻力并与船模试验结果进行对比,证明了远洋鱿鱼钓船阻力图谱具有较高精度,可用于远洋鱿鱼钓船概念设计和方案优化设计.
水泥作为固化底泥的固化剂被广泛使用,但因其价格相对较高且生产过程中会产生污染,因此在实际工程中需要一些添加剂来减少水泥用量,提高固化底泥强度.试验使用碱渣和粉煤灰作为添加剂,按标准养护后分别测量试样不同龄期的强度.试验发现碱渣可以提高水泥固化底泥强度,粉煤灰可以提高水泥-碱渣固化底泥强度.由此可知,碱渣可代替部分水泥,粉煤灰可代替部分碱渣,使固化底泥强度达到只添加高剂量水泥时可达到的相同强度,从而实现节约资源、降低工程成本的目标.
为提高产品设计可重用中模型检索的精度,提出了一种结合总体及零件参数的装配体CAD模型检索方法.首先,从CAD系统中直接获取装配体模型总体的几何参数和属性数据,归一化后生成参数矢量,与模型快照图像包含的轮廓、颜色等信息共同描述装配体在总体层次的特征,通过曼哈顿距离及轮廓、颜色比较计算总体层次非相似度.其次,获取装配体模型各零件参数,通过归一化生成表示零件的参数矢量,将包含各零件参数矢量的集合作为装配体在零件层次的描述符,采用修改的豪斯多夫距离计算零件层次非相似度.最后,将总体层次和零件层次的非相似度加权相加,得到装配体模型之间的非相似度并用于检索.实验结果表明,所提出的方法能够有效检索出与查询模型相似的装配体.
为精准测定水泥改良黄土路基填料中的水泥剂量,研究了取样方法、环境温度、检测延迟时间和含水率对 EDTA滴定结果的影响,提出 EDTA滴定改进方法并进行验证.结果表明:拌和后未过筛水泥改良黄土的水泥剂量检测结果平均误差为 13.8%,过 10、5、2mm筛水泥改良黄土的水泥剂量检测结果平均误差分别为 5.0%、10.0%和 12.5%;环境温度每上升10℃、检测延迟时间每多 10 min、检测样本含水率每相差 1%,水泥剂量检测结果平均误差分别增大 6.7%、2.2%和 2.6%;对 3 条城际铁路沿线共 8 种土样进行EDTA滴定试验,改进法平均误差比规范法降低 10%,变异系数平均减小 6%,具有较好的稳定性和真实性.
脱粘损伤作为蜂窝夹层板最主要的损伤之一,由于难以被肉眼直接察觉,严重影响飞行器运行安全.为此提出了一种基于分布式光纤静态应变测量的蜂窝夹层板脱粘损伤模型修正方法.通过在铝蜂窝夹层板内部埋入分布式光纤网络来接收结构件的应变响应信号;采用间隙平滑方法,对测量路径的应变信号进行二阶拟合,将拟合结果插值到二维空间得到基准信号;通过构建损伤因子并设置阈值来划定损伤识别区域;基于滑窗扫描的虚拟损伤建模来确定损伤定量信息;通过对虚拟损伤模型进行有限元模拟获取模拟信号,并利用相关性分析方法找出相关性最高的含损数值模型,实现蜂窝夹层板的损伤信息量化表征以及结构状态的同步演化和性能预测.在铝蜂窝夹层板上对静力有限元模型修正方法进行了验证,实验结果表明此种方法适用于蜂窝夹层板损伤参数的量化识别和模型状态演化.
开发高效、稳定、经济的催化剂是催化氧化技术在消除气态 VOCs 中的核心问题.探究了溶胶凝胶形成温度和煅烧温度对最终制得的镧钴钙钛矿(LaCoO3)催化剂的结构及催化氧化甲苯性能的影响,并研究其作用机理.结果表明,在以 80℃为最佳溶胶凝胶形成温度、700℃为最佳煅烧温度的条件下,稳定制得的 LaCoO3 催化剂在 225℃下达到 90%的甲苯转化率(甲苯浓度:436 mg/L,空速:22 500 mL/(g·h)),在 98%甲苯转化率稳定运行 24h后,催化剂依然能保持完整结构.机理研究表明,在 LaCoO3 催化氧化甲苯的过程中,催化剂上的氧物种能够直接参与到反应中,同时气相氧的加入可以促进甲苯在催化剂上的转化.
浮式柔性网阻拦系统作为一种物理防护设施,对舰船、港口设施和岛礁建设的安全保障发挥着至关重要的作用.阻拦网系统对冲击小艇的拦截过程是一种较为复杂的非线性瞬态响应过程,在小艇高速冲击防护单元时,构件局部会出现撕裂、变形等破坏和失效形式.为对浮式柔性网阻拦系统的拦截性能和结构完整性进行研究,基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Eule,ALE)算法和对称罚函数接触算法,使用 LS-DYNA软件对阻拦网系统拦截高速小艇的动态过程进行数值模拟.计算得到了阻拦网在冲击过程中结构变形破坏、能量转化、网体受力以及防护单元撞击深度等特征.同时考虑了小艇不同碰撞角度和碰撞高度对防护单元拦截效果的影响,分析总结出相应的变化规律.研究工作可为浮式柔性网阻拦系统优化设计和安装部署提供一定参考.
甲酰胺嘧啶DNA糖基化酶(Fpg)可特异性识别并切除由鸟嘌呤损伤产生的 8-oxoG碱基以修复DNA序列,因此对 Fpg 进行定量检测可以反映鸟嘌呤受损程度,为污染物毒性效应评价提供技术手段.基于不同长度的DNA桥连氧化石墨烯(GO)强度不同的原理,以及GO优异的荧光淬灭能力,构建了 DNA 桥连 GO 基荧光传感器.该传感器在不同浓度 Fpg下,特异性识别和切除 8-oxoG碱基,产生短链DNA,其上修饰的荧光基团不能被 GO 有效淬灭,因而产生荧光信号.该荧光信号与 Fpg 浓度在一定范围内呈线性关系,可实现 Fpg 的定量检测,检测的线性范围为 0～0.4 U/mL,检出限为 0.014 U/mL,并表现出良好的特异性识别能力.采用加标回收法对稀释后胎牛血清中的 Fpg 进行了检测,回收率为 93.5%～111%.其为 Fpg快速检测提供了可行的方法,为 DNA 鸟嘌呤损伤评价提供了一种有效的技术手段.
为实现硫铁矿自养反硝化工艺快速启动,提高出水稳定性,将以硫铁矿为填料的硫自养反硝化生物滤池反应器(1 号反应器)作为对照组,分别构建了以硫铁矿/石灰石和硫铁矿/硫黄为填料的强化型硫铁矿生物滤池反应器(2 号、3 号反应器)处理城市污水处理厂二沉尾水,从去除效果、出水水质的角度来评价强化工艺的可行性,并通过微生物群落分析来探究强化工艺的强化机理.结果表明:当反应温度为 31～33℃,水力停留时间(HRT)为 2.2h 时,3 个生物滤池反应器总氮(TN)去除率分别为 91.3%(1 号反应器)、84.5%(2 号反应器)、100%(3 号反应器),出水TN浓度均小于 5mg/L;总磷(TP)去除率分别为 91.4%(1 号反应器)、85.0%(2 号反应器)和 100%(3 号反应器),TP去除效果随TN去除效果的提升而提升;出水 pH 基本均能维持在 6.8～7.6,体系内硫酸根生成量较低,维持在 4.99～5.91 mg(每mg NO-3-N).Thiobacillus作为硫铁矿自养反硝化工艺的核心功能菌属在 3 号反应器内占据优势地位.以硫铁矿/硫黄为填料的生物滤池反应器不仅可以实现快速启动,也能够取得良好的氮磷去除效果,出水水质稳定,为城市二沉尾水强化处理的硫自养反硝化技术的实际应用提供了理论支持.
机场净空条件是机场选址、机场地势优化设计以及机场建成后净空障碍物管理等过程中需要考虑的重要指标之一.但由于机场净空建模难度较大,建模过程较为复杂,当前关于机场净空的三维模型研究暂时不能满足精确动态管理及考虑机场净空的机场地势优化设计需求.针对该问题,提出了一种适合计算机求解的机场净空模型建立方法,并依托 Civil 3 D平台,采用C#编程语言进行二次开发,实现了三维机场净空模型的可视化;将其应用于机场地势优化设计过程中,实现了考虑净空要求的设计模型调整,为在机场地势优化设计过程中考虑净空条件进行整体优化提供了可行性思路及参考.
工厂化养殖尾水中硝酸盐污染问题日益严重,而电化学还原技术中铜作为阴极材料去除 NO-3-N存在活性位点少和吸附能力差的问题.为此采用一种具有高长径比(120)的Cu(OH)2 纳米线/Cu网电极材料应用于 NO-3-N 的电催化还原.首先,通过调控阳极氧化条件制备了Cu(OH)2 纳米线/Cu网.然后,通过对 Cu(OH)2 纳米线/Cu 网进行表征分析和去除 NO-3-N性能测试,确定 25℃、1.0 mol/L NaOH 和 2.0mA/cm2 为 Cu(OH)2 纳米线/Cu网最佳阳极氧化条件.在双池隔膜反应器中,以该电极为阴极,RuO2-IrO2-TiO2/Ti 为阳极,对 NO-3-N(50mg/L)去除率达到 98%,NO-3-N还原速率达到 0.011 1 min-1/cm2,是相同实验条件下未处理铜电极还原速率的 6.5 倍.最后,为了实现总氮(TN)去除,采用单池反应器,向体系中加 1.0g/L的氯离子将阴极产生的氨氮进一步转化为氮气,总氮去除率达到 91%.循环实验结果显示该电极具有良好的稳定性,并且将该电极应用到实际水中 NO-3-N 的去除,总氮去除率达到 92%.
