低烈度区某超高层塔楼优化分析

超高层建筑由于单塔体量较大,结构经济指标备受关注,寻找最合理结构体系是超高层建筑不断自我迭代更新的主题。高烈度区和低烈度区塔楼控制方向完全不同,着重介绍优化过程以寻找低烈度区超高层塔楼的最优结构。以某位于低烈度6度区的建筑高度250m超高层塔楼为例,根据塔楼初步方案确定控制指标为刚重比和剪重比,以控制指标为目标进行附加质量和自重的迭代优化。其次是提高结构刚度,核心筒尺寸根据竖向交通及设备管井已确定,在建筑允许条件下通过柱的不同排布实现了更好的框架刚度贡献;纯混凝土柱重量贡献大于刚度贡献,通过对比叠合柱和型钢柱,选取了更合理的叠合柱截面形式;在低烈度区结构竖向承载满足基本需求而水平刚度不满足规范要求的情况下,通过增加伸臂桁架提高整体刚度;通过分析不同伸臂桁架形式,选取了最有效的伸臂形式。通过降低结构冗余重量和有效提高结构刚度选出最高效结构,且建筑品质优、造价合理。

数据驱动与有限元仿真融合的纱线断裂强力分析方法

为揭示机器人运动速度等参数对纱线性能的影响规律,考虑纱线夹持长度与拉伸速度对断裂强力分布的影响,分析了动态环境下环锭纺细纱断裂强力的分布特征。首先设计拉伸实验对环锭纺细纱性能进行分析,并构建了环锭纺短纤纱本构模型表征其强伸性能。其次建立有限元仿真模型模拟短纤纱的断裂过程,揭示了纤维间载荷传播的规律和纱体结构演化的4个阶段模型。最后对纱线强力数据的统计特征进行分析,建立了其分布参数模型。结果表明,分布检验与威布尔分布相比,对数正态分布的拟合误差最小,残差平方和为0.0006,进一步提高了动态环境下环锭纺细纱强力预测的可靠性。

基于云河地球平台的数字孪生小浪底水利枢纽工程防汛调度系统建设

小浪底水利枢纽作为水利部数字孪生水利建设的首批试点工程,建设好数字孪生小浪底水利枢纽工程意义重大。以具有自主知识产权的云河地球数字孪生平台为建设载体,研究数字孪生小浪底水利工程数据底板构建、水利专业模型融合、可视化模型三维可视化表达等关键技术。聚焦小浪底水利枢纽防汛调度业务,在充分需求分析、完善原型设计基础上,研发数字孪生小浪底水利工程防汛调度业务平台,将小浪底水利工程雨水情监测、汛期调水调沙、库区淹没分析等“四预”业务在云河地球数字孪生平台进行三维可视化表达,在实际应用中能够对小浪底水利枢纽真实情况高仿真模拟,取得良好的应用效果。

磁性纳米分离技术在食源性致病菌快速检测中的应用

食源性致病菌是导致食源性疾病的重要因素,对食品安全和人类健康造成了严重危害,是全球卫生保健系统面临的一个巨大挑战。受污染的食品基质复杂且早期致病菌浓度低,干扰了现有检测手段的灵敏度。通常使用传统的增菌培养能提高致病菌的浓度以满足检测需求,但其过程耗时、费力,不能满足市场监管部门快速检测的需要。为了准确检测前期污染食品中的致病菌,保障食品安全,迫切需要食源性致病菌分离富集的有效手段。近年来磁性纳米粒子被广泛研究,通过在其表面修饰能特异性结合致病菌的识别元件,能够对复杂食品基质中的致病菌进行有效的分离富集,结合现有的高灵敏度检测手段,可快速对食源性致病菌进行早期检测。本文主要综述了磁性纳米分离技术、磁性纳米粒子与识别元件的偶联方式、识别元件的种类及结合检测手段的应用情况,以期为食源性致病菌快速检测方法的开发提供参考。

电力系统小干扰稳定最短路径法研究

目的电网负荷的随机变化会影响系统的小干扰稳定性。不同负荷功率增长方向下的小干扰稳定功率裕度也不同,因此需要确定最危险功率增长方向及其对应的最小功率裕度。方法基于几何建模分析的最短路径法已成功应用于电力系统静态电压稳定分析中,方便求解最小稳定裕度,但最短路径法尚未用于电力系统的功角小干扰稳定分析。按照预定阻尼比阈值形成小干扰稳定的动态性能边界,分析非零临界特征值下的边界条件;通过虚拟观测向量,推导出适合于小干扰稳定分析的最危险功率增长方向解析表达;形成小干扰稳定最短路径法计算模型,并通过交替迭代方便求解最小稳定裕度。结果将最短路径法引入小干扰稳定分析,在IEEE 68节点算例系统上,分析所述算法的收敛特性,得到标准化后的最危险功率增长方向,该方向提供了每个节点的功率变化参与度,参与程度高的节点在该功率增长方向上起主要作用,因此在进行系统运行方案安排时,需要着重关注这些节点的功率变化情况。将试算结果与随机生成的30组功率增长方向下的稳定裕度进行对比,结果验证了该算法的有效性。结论本文按照预定阻尼比阈值形成小干扰稳定的动态性能边界,推导出最危险功率增长方向的解析表达,形成了小干扰稳定最短路径法计算模型。

新疆北山红柳河一带区域成矿规律与资源潜力分析

红柳河断裂是中天山与北山的构造缝合线,构造十分复杂。沿红柳河一带发现有铅锌、金、钨、银、铜、镍、钼、铁、锰钴、磷钒、铀、石墨、白云石大理岩等多种金属、非金属矿产。引用成矿系列概念,结合区域构造发展史,对研究区地质、矿产成果进行分析总结,划分出8个矿床成矿系列(3个矿床成矿亚系列),并建立空间成矿演化模型,提出磁海-中坡山与幔源岩浆活动作用有关的镍、铜(金)、钴、铁、钒、钛矿床成矿系列、磁海-大水与印支期含矿流体作用有关的金矿床成矿系列是新一轮找矿突破行动重点部署方向。

新疆海相烃源岩特征及页岩气有利区优选

新疆富有机质海相烃源岩主要分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、伊犁盆地和新疆北部中小盆地。本文统计了南华系、震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系及石炭系共27套海相烃源岩,对其时空分布特征、厚度、有机质类型、成熟度及含气性特征进行研究,初步分析了27套海相烃源岩地质背景、沉积环境特征和形成条件。按海相烃源岩标准,多属中等至好的烃源岩。在此基础上,初步优选了6个页岩气有利区,为新疆页岩气勘探提供勘查建议。

一种基于城市意象和五色体系的城市色彩规划方法

在城市规划与设计中,城市色彩的展现对彰显城市地域性风貌与文化特色,塑造城市意象,推动城市精细化发展有至关重要的作用。本文以云南滇中新区小哨国际新城色彩规划设计研究为基础,提出了一种基于城市意象与“五色体系”双重控制的城市色彩研究方法,该方法旨在传承地域气候、地理、文化、传统建筑等地域色彩,创新现代化城市功能定位和未来发展需求,可为国内城市更新过程中的色彩规划和控制提供参考。

土壤-农产品重金属累计特征及健康风险评价——以三江平原东部某典型农业区为例

为掌握三江平原东部某典型农业区农田土壤和农产品重金属累计特征及评价其健康风险,本文以三江平原东部面积约180 km^(2)的某典型水稻种植区为研究对象,采用梅花法进行布点取样,共采集土壤样品和农产品样品各50件,采用电感耦合等离子体质谱仪、原子荧光分光光度对土壤和农产品中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、As、Hg重金属含量进行测定,采用污染负荷指数法分析土壤重金属污染水平,运用重金属健康风险评估模型评估农产品中重金属的非致癌和致癌风险。结果表明,研究区土壤重金属近半数点位处于中等污染水平,水稻中Ni和As超标可能造成食品安全风险。研究区水稻样品中As是非致癌风险的主要污染物,通过摄入研究区水稻暴露于重金属As会对人类健康造成非致癌风险;Ni、Pb、As和Cr是致癌风险的主要污染物,通过摄入研究区水稻暴露于Ni、Pb、As和Cr将会对人类造成致癌风险。研究结果可为粮食作物安全和环境管理提供决策依据。

基于FBG柔性传感器的人体姿势识别

为了进一步提高人体姿势在生物医学和运动学中的识别精度,设计了一种基于光纤布拉格光栅柔性传感器人体姿势识别的智慧鞋垫,并结合K折交叉验证支持向量回归算法提升识别精度。采用COMSOL仿真软件分析足底受力分布,确定4个关键受力点布设光纤布拉格光栅传感器,采用波分复用方式进行连接。征集25名参与者分别完成8种不同人体姿势,记录该串光纤布拉格光栅传感器200组中心波长变化量并构建数据集。引入K折交叉验证支持向量回归模型进行数据处理,经K折交叉验证自动搜索支持向量回归惩罚因子和径向基函数参数的最优值分别为0.5和8。实验结果表明K折交叉验证支持向量回归模型的相关系数为0.9996,均方根误差和平均绝对误差分别为0.0502、0.0446,较SVR回归模型的均方根误差和平均绝对误差分别降低0.4604、0.0877,有效提高人体姿势的识别精度。

白酒酒糟与污水污泥共气化制氢反应特性及协同性分析

利用固定床为反应器、水蒸气为气化剂进行了污水污泥(SS)和白酒酒糟(SDG)的气化实验,通过分析二者的掺混比和反应温度对二者气化特性的影响,推导了二者共气化的协同作用及协同机理。结果表明,污水污泥比白酒酒糟气化反应活性更强,白酒酒糟比污水污泥合成气选择性更高,二者在气化中存在互补作用。污水污泥与白酒酒糟共气化时,随着共混物中白酒酒糟比例的提高,氢气含量逐渐提高、一氧化碳含量逐渐降低;提高反应温度和增大污水污泥比例,可以提升气化反应的活性。当反应温度为800℃、污水污泥与白酒酒糟的质量比为1∶1时,污水污泥与白酒酒糟共气化具有最大的协同因子(1.36)。污水污泥和白酒酒糟中的钾和钙对气化反应产生了协同催化效果,催化机理为钾和钙的氧化还原循环。

microRNA-22抑制SIRT1表达对调控软骨细胞衰老的影响

目的研究microRNA-22在骨关节炎中对软骨细胞衰老的影响。方法原代培养人骨关节炎软骨细胞;软骨细胞转染microRNA-22模拟物、抑制物,通过MTT实验检测microRNA-22对于软骨细胞增殖活性的影响,通过半乳糖苷酶染色实验检测microRNA-22对于软骨细胞衰老的影响,通过Western blot检测microRNA-22对于靶基因SIRT1,以及细胞衰老标志物P16蛋白表达的影响。结果(1)与对照组软骨细胞相比,转染microRNA-22模拟物可显著抑制软骨细胞增殖速率,转染microRNA-22抑制物可促进软骨细胞增殖(P<0.01);(2)与对照组软骨细胞相比,转染microRNA-22模拟物可显著增加半乳糖苷酶染色阳性软骨细胞比例,促进软骨细胞衰老,转染microRNA-22抑制物可降低半乳糖苷酶染色阳性软骨细胞比例,减缓软骨细胞衰老(P<0.01);(3)与对照组软骨细胞相比,转染microRNA-22模拟物可显著抑制SIRT1蛋白表达水平,同时促进P16蛋白表达,转染microRNA-22抑制物可促进SIRT1蛋白表达,抑制P16蛋白表达水平(P<0.01)。结论在骨关节炎软骨细胞中,microRNA-22可抑制软骨细胞增殖,并通过抑制SIRT1蛋白表达、促进P16蛋白表达,促进软骨细胞衰老,从而在骨性关节炎的发生与进展中扮演了重要角色。

基于视觉校准的环锭纺细纱条干特征在线提取方法

针对纱线高速回转、毛羽条干交织导致的条干轮廓特征难以准确提取的问题,提出了深度学习与形态学运算融合的在线提取方法,设计了图像在线采集系统与校准定焦方法,为轮廓特征提取提供高质量输入,构建了基于整体嵌套边缘检测神经网络和形态学运算的细纱条干轮廓特征提取重构模型,实现毛羽干扰下的条干轮廓在线准确提取。实验结果表明,所提方法的轮廓提取准度指标OIS-F(optimal image scale)、ODS-F(optimal dataset scale)达到了0.91,平均准确率AP达到了0.89,相对于当前方法提高了7%以上。基于提取的轮廓特征计算的条干不匀CV值,与CT3000均匀度检测仪的平均误差小于4%。

甘肃白水江国家级自然保护区金猫栖息地预测

金猫(Catopuma temminckii)是我国一级重点保护野生动物,在世界自然保护联盟(IUCN)物种红色名录和中国物种红色名录中分别被评估为近危(NT)和濒危(EN),野外种群状况不明。金猫分布在东亚至东南亚的热带与亚热带森林生态系统中,栖息地类型多样,从低地雨林到山地针叶林和亚高山杜鹃林都有分布,但其栖息地选择的研究仍较为缺乏。甘肃白水江国家级自然保护区地处金猫的分布区北缘,为了深入了解该物种在山地森林生态系统中的栖息地选择策略,本研究汇总了2016—2019年白水江自然保护区红外相机调查中的金猫记录(共计292次独立探测,117个记录点位),结合海拔、坡向、坡度、距河流距离、土地利用类型、距公路距离和距居民点距离7个环境变量,使用最大熵模型(MaxEnt)预测白水江自然保护区内该物种适宜栖息地的分布情况。结果表明,在白水江自然保护区中,模型预测的金猫适宜栖息地面积为1045.90 km2,主要分布在保护区南部各保护站管理片区的核心区、北部红土河片区和碧口片区相接部分核心区,南北两区域之间被白龙江和212国道及大面积人居点隔断。模型响应曲线显示,保护区内的金猫倾向于选择靠近河流远离道路的区域,在海拔2400 m附近分布概率最高,与模型预测出的最适土地利用类型常绿针叶林区域重合。根据研究结果,制约金猫适宜栖息地面积并导致分布区域片段化的主要因素除了天然河流,还有道路等人为活动。未来我们会更深入地探究不同类型人类干扰对金猫的影响,并进一步通过多种方法,探究该地区金猫的食性组成、活动节律、种群数量及其动态变化趋势等生态学基础问题。

城市防灾安全韧性评价及其标准化探讨

韧性理念的提出,为城市防灾提供了新思路,构建城市防灾安全韧性标准体系,对减少城市灾害风险,提高城市安全韧性,促进城市高质量发展具有重要意义。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标的建议》中明确提出了建设“韧性城市”的目标。建立城市防灾安全韧性评价技术体系和标准体系是韧性城市相关研究技术成果转化落地的基础支撑、重要途径,本文系统总结了国内外城市防灾安全韧性评价标准的发展历程,比对分析了国内外在标准化工作发展中存在的问题,并为我国城市防灾安全韧性评价标准化的工作提出了建议。

辣椒细胞质雄性不育分子生物学组学研究进展

细胞质雄性不育是广泛存在于高等植物中的一种自然现象,表现为母体遗传、花粉败育和雌蕊正常。本文对辣椒细胞质雄性不育研究中的不育基因和恢复基因的标记开发与基因定位,以及不育系和恢复系多组学的研究进展进行了总结,以期为辣椒三系配套育种的广泛运用和商品杂交种生产提供坚实的理论基础。

基于Heracles超快速气相电子鼻对不同产地西洋参快速鉴别研究

目的:应用Heracles超快速气相电子鼻技术建立不同产地西洋参基于气味差异的快速、有效鉴别方法。方法:采用Heracles超快速气相电子鼻对不同产地西洋参气味进行分析,获得西洋参样品的气味色谱信息,筛选色谱峰分离强度及区别能力强的色谱峰,结合Kovats保留指数及Arochembase数据库内容,对不同产地西洋参主要气味差异性化合物进行定性,通过主要差异化合物的气味阈值和相对含量,根据相对气味活度值(ROAV)分析主要差异化合物对西洋参气味的贡献程度大小,并进行PCA、DFA化学计量学模型分析。结果:通过Heracles超快速气相电子鼻从不同产地西洋参中筛选出丙醛、正戊醛、正己醛等13种主要差异化合物。通过对主要差异化合物的ROAV分析,确定正己醛、丙醛、十二醛、正戊醛、2,3,5-三甲基吡嗪、丁酸甲酯、2-庚醇7个主要差异化合物是对西洋参气味贡献较大的气味物质,其中正己醛是对西洋参气味贡献最大的关键气味化合物,正己醛、正戊醛、2,3,5-三甲基吡嗪、2-庚醇在美国产西洋参中含量最高;丙醛、丁酸甲酯在加拿大产西洋参中含量最高;十二醛在吉林产西洋参中含量最高。建立了PCA、DFA化学计量模型,PCA模型的识别指数为88,DFA模型的判别因子累计区分指数为100%,说明PCA、DFA模型均能较好地区分不同产地西洋参气味,能够对西洋参样品气味进行鉴别分析。结论:Heracles超快速气相电子鼻能够快速、有效地区别不同产地西洋参,为西洋参产地溯源提供了新的科学依据。

基于ELM算法的柔性FBG形状重构末端分析

为了提高光纤光栅(FBG)柔性结构采用正交曲率三维重构方法的末端精度,通过神经网络将重构后的曲率末端坐标与实际空间坐标建立映射关系。首先利用COMSOL仿真软件对聚氨酯胶棒建立模型,将两根光纤光栅串共8支光栅正交排布,采用递推角算法建立动态坐标系进行三维重构。对重构的末端点坐标利用误差逆传播(BP)神经网络算法与极限学习机(ELM)神经网络算法进行训练检测,结果表明,BP神经网络和ELM神经网络训练平均误差分别为0.443 6和0.008 2。最后搭建实验平台,对聚氨酯胶棒在受力情况下进行形状重构,并代入ELM模型中进行训练,训练结果相关系数R~2=0.985 8,均方根误差(RMSE)为1.363 0,相较于BP神经网络方法有效提高了形状重构的末端坐标精度。

基于Lissajous输出拟合的非平衡M-Z干涉仪相位解调

搭建基于3×3耦合器的非平衡马赫-曾德尔(M-Z)干涉系统,将3×3耦合器解调与相位载波结合,通过引入载波调节M-Z干涉仪的输出相位进行动态解调。载波信号为频率2 kHz,电压为0、2、6、10、16 V的余弦信号,通过Throlabs光学能量计测量干涉仪输出功率随时间变化曲线,针对3×3耦合器分光比不均等为1∶1∶1,即相位差不为120°,将输出干涉光采用经验模态分解并构建带通滤波器进行去噪,将处理后的信号用最小二乘法进行李萨如曲线拟合,求得椭圆具体参数,利用反正切函数求解相位差。得出电压相移系数以及电压波长偏移系数分别为0.7577(°/V)、0.7258×10^(-3)(nm/V),在MATLAB中拟合一阶线性曲线,拟合优度R^(2)在0.98以上。最后将此解调系统应用于光纤光栅串(FBG)的应力负载试验并与微光光学解调仪(MOI)相对比,结果表明本系统准确度高,对1560 nm的FBG解调效果较MOI更佳。

海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能研究

研究了海洋工程及船用主干材料ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳性能。采用旋转弯曲疲劳试验机、电液伺服材料试验机、扫描电子显微镜(SEM)分析和测试ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度、腐蚀疲劳裂纹扩展速率、腐蚀疲劳裂纹扩展路径和腐蚀疲劳断口形貌。得到在1×10^(7)循环周次下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的条件疲劳强度为204 MPa;在90%置信度、10%失效概率下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的腐蚀疲劳强度为185.91 MPa;在载荷比(R)=0.1条件下,ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金的Paris公式为da/dN=1.7670×10^(-12)×ΔK^(5.8899)。腐蚀疲劳裂纹萌生于试样表面腐蚀坑处,以河流状花样扩展,扩展路径上会出现二次裂纹,裂纹扩展会经历第Ⅰ阶段、第Ⅱ阶段、高速扩展直至断裂阶段。疲劳条带一般出现在裂纹的第Ⅱ扩展阶段,这个阶段裂纹扩展速率中等,服从Pairs幂律关系,疲劳裂纹的扩展方向垂直于疲劳条带。该研究可为评估海洋工程及船用ZCuAl9Fe4Ni4Mn2铜合金构件的使用寿命提供重要参考。