本硕(博)贯通及联合培养过程质量监控研究——以中北大学安全工程为例

结合高层次人才资源需求多元化的时代背景,以中北大学安全工程的培养过程为例,就本硕(博)贯通培养和研究生联合培养过程进行探索与研究,分析现阶段培养过程中面临的问题,以OBE教育理念为指导,结合课程思政建设构建培养机制,建立健全安全工程高层次人才考评机制和质量监控体系,为高层次安全工程人才培养质量提升及可持续发展打下良好基础。

高温环境对激光火工品发火性能的影响

为了研究高温环境对激光火工品发火性能的影响,建立了激光火工品的热力场仿真模型,并搭建光学测试系统,探究了激光火工品自聚焦透镜在100℃高温下的激光光斑尺寸变化。仿真结果表明:高温环境下自聚焦透镜长度产生92.4μm的变形量,导致激光光斑尺寸从94μm增大至150μm;试验结果表明:高温环境下激光火工品输出光斑在243~272μm之间变化,自聚焦透镜变形量的增大导致激光火工品的刺激功率密度降低、作用时间超差。研究表明自聚焦透镜变形降低了激光火工品的发火可靠性。

基于多维一体的安全系统工程课程构筑与教学实践

针对国家要求,安全专业人才需具有创新精神、创新能力、工程思维和责任感等,开展安全系统工程课程构筑与教学改革,分别从教学内容的整合、教学方法的改革、思政元素的融合和评价机制的重构四个方面进行。在教学内容整合方面,融合多个版本教材内容,从而使知识体系更完整;在教学方法上采用聚焦问题、激活旧知、论证新知、应用新知和融会贯通进行教学设计,鼓励探索创新;将事故案例引入课堂,注重理论与工程实践相结合,注重学生对所学内容的综合应用;作业形式,即通过实例和思维导图结合的形式,学生能将所学知识构筑在一张网上。在思政元素融合方面将课程内容与“爱国精神”“责任感”“创新精神”“终身学习”相契合。评价机制更能体现学生的工程素养能力以及运用知识解决工程中实际问题的综合能力。通过教学实践,学生学习主动性、对安全事故的关注及工程实践问题解决能力明显提高,教学效果大大提高。

工科研究生专业基础课“防护工程学”课程思政教学探索与实践

课程思政是深入贯彻落实习近平总书记关于教育的重要论述和全国教育大会精神的体现,是落实立德树人根本任务的新思路、新方法、新要求。专业基础课教学是研究生培养教育的重要环节,也是课程思政建设的主渠道和主阵地。中北大学建筑与土木工程专业紧密结合教育部高校课程思政建设指导纲要,建立了专业学位硕士研究生专业基础课“防护工程学”的课程思政目标,完成了课程思政教学的总体设计,从国家安全、爱国主义、科学精神和科研素质、大国工匠、团队合作精神等方面,进行了课程思政与教学内容的深度有效融合,加强了研究生思想品德教育,提高了课程教学质量,使专业基础课与思政课程形成了协同育人效应。

强电磁环境下火箭发动机直列式安全点火系统

针对目前国内火箭发动机常用点火系统对于闪电及高空强电磁脉冲防御能力不足的问题,提出了强电磁环境下火箭发动机直列式安全点火系统。该系统采用电子安全系统和冲击片点火管相结合的方式,对两大部件严格按照相关标准、准则进行设计,并根据其所处的强电磁环境进行了抗电磁干扰设计。直列式安全点火系统在火箭发动机上的应用验证试验和电磁兼容性试验结果表明,该点火系统在强电磁环境下既能有效防止误发火,又能在收到点火指令后使发动机可靠点火,具有一定的工程应用价值。

《环境工程原理》课程教学体系的改革与优化

《环境工程原理》课程是环境工程重要的专业基础课,是学生跨入专业技术领域的桥梁。本文结合目前《环境工程原理》课程存在的问题以及自身的授课经验,通过优化课程设置结构以及开设时间,强化学生对所学专业的认识;采用导向教学模式转变学生学习观念,提高学习的主动性;将科研和教学有机结合,在提高教师自身水平的同时,培养学生运用知识解决实际问题的能力。

桥丝式电火工品电磁环境失效规律

目的 确保桥丝式电火工品在电磁环境下能够安全可靠地工作,降低其在不同应用场景中的失效风险,探索失效判据并研究失效特征,以获得失效规律。方法 采用天线理论、传输线理论以及电路理论相结合的方式,对1#桥丝式电火工品在10 kHz~18 GHz的感应电流分布进行解析计算,并在敏感频率下开展试验研究。通过试验,获得在不同电场强度下该型桥丝式火工品的失效概率分布情况。结果 随着电磁场强度的增大,桥丝式感应电流不断增加,基本呈现出线性增加的规律。当感应电流超过桥丝式火工品最小全发火电流的20%时,产品逐渐出现失效现象,且感应电流越大,失效概率越高;当感应电流超过桥丝式火工品最大不发火电流的15%时,安全性风险逐步增加。桥丝式电火工品在电磁场中失效的界面主要集中在桥丝以及与桥丝接触的药剂上,失效模式分为物理失效和化学失效。结论 采用电阻超差10%作为失效判据的方法是可行的。不同频率和强度的电磁场对桥丝感应电流的影响程度各不相同,在敏感频率条件下探讨桥丝式电火工品的失效问题,对实际应用具有更重要的指导意义。

新工科驱动下的《大气污染控制工程实验》课程教学改革探索

大气污染控制实验存在实验项目杂而不精、实验操作体验差以及教学模式单一等痛点。结合中北大学环境专业学生新版培养方案及课程目标,针对性地进行改革。结合线上模拟仿真平台引入吸收操作脱除有害气体,新增设设袋式除尘以及NOx脱除两项综合性实验项目,提升实验项目综合性、设计性和前沿性。增加实验仪器配套、对实验设施升级改造提升学生实验操作体验。最后通过教学评价模式更新实现全过程多维可视化评价。通过课程改革提升课程目标达成度7.6%,学生对课程评价提升。

污酸石膏渣的环境稳定性与金属释放特性研究

为探究火法炼铜过程产生的污酸石膏渣的环境风险,通过解析污酸石膏渣性质,采用模拟堆存、静态侵蚀、半动态侵蚀的方法研究污酸石膏渣的长期稳定性与重金属释放特性。结果表明,污酸石膏渣中As、Cd浸出浓度超标,分别为1488.66、22.98 mg/L。其中,As的酸可提取态达87.55%,Cd的有效态超90%,存在严重环境风险。模拟堆存结果表明,污酸石膏渣为严重生态风险等级,应做好防淋失、防扬尘等措施。在静态与半动态侵蚀下,污酸石膏渣表面附着的As、Cd在化学反应、扩散等作用下大量浸出,使浓度均处于较高水平。其中,模拟填埋场环境各元素浸出浓度远高于其他模拟环境,需重点关注。

改性双基推进剂压伸成型工艺安全的数值模拟

为了深入研究压伸工艺参数对改性双基推进剂成型过程安全性能的影响,对压缩熔融段、熔体输送段和口模成型段进行整体建模,对改性双基推进剂物料的密度、流变特性等物料参数进行了测定;基于Polyflow软件,对流体域网格无关性进行了验证,研究了改性双基推进剂物料在非等温条件下压伸过程的安全特性。结果表明,螺杆转速的增加会使物料温度、压力、剪切速率升高,存在燃爆风险,为保证安全性,压伸成型过程中适宜的螺杆转速为10 r/min;螺杆温度增加,剪切速率降低,物料的塑化程度会变差,温度升高易使物料分解,结合改性双基推进剂敏感物料成分特性考虑,螺杆温度为85℃时相对安全;相较于螺杆温度,套筒温度的变化对物料流场的影响较小,结合改性双基推进剂实际生产条件考虑,70℃套筒保温温度适合改性双基推进剂生产。结合模拟结果,得出在推进剂生产过程中需注意压力和温度快速变化带来的影响。

传爆药装药不同过载环境的力学响应规律研究

由于传爆药在使用过程中所处的力学环境复杂,且对传爆药进行相关的力学性能测试试验成本高,环境条件难以控制,很难进行相关的规律性试验研究,因此通过ANSYS/LS-DYNA大型有限元软件进行仿真模拟计算,直接将加速度-时间曲线施加在药柱套所对应的节点上,药柱套内部装有传爆药药柱。药柱选用二次开发的粘弹塑性本构模型,通过给药柱套施加不同的加速度脉冲,开展传爆药药柱不同过载环境的力学响应规律研究。结果发现,传爆药药柱的直径和高度对其力学响应有影响,在相同的过载条件下,传爆药的直径越小,高度越高,其轴向长度变化率和密度变化率越大;在不同的过载环境下加速度脉冲的峰值和脉宽也对药柱的力学响应有直接影响。

微纳核壳结构DAP-4@TATB的制备及安全性能研究

为了改善三元晶体钙钛矿结构DAP-4{(H_(2) dabco)[NH 4(ClO_(4))_(3)],dabco=三乙烯二胺,triethylenediamine}的机械刺激安全,利用溶剂蒸发法,研究了修饰剂氟橡胶F2602质量分数对DAP-4表面包覆影响规律;在此基础上,通过包覆不同质量分数的纳米1,3,5三氨基2,4,6三硝基苯(1,3,5-triamine-2,4,6-trinitrobenzene,TATB),制备了微纳核壳结构DAP-4@TATB。利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-Ray Diffraction,XRD)及差示扫描热分析(Differential Scanning Calorimetry,DSC)对制备的微纳核壳结构DAP-4@TATB的晶体形貌、结构及热性能进行了表征。此外,对微纳核壳结构DAP-4@TATB感度进行了测试分析,并进行了燃烧性能测试。结果表明,氟橡胶质量分数对DAP-4表面修饰效果影响较大,当选用质量分数为5%的F2602氟橡胶时,橡胶可完全、均匀地修饰在DAP-4表面,且DAP-4晶体结构不变。当纳米TATB质量分数为15%时,TATB颗粒可以将DAP-4/F2602复合物颗粒完全包覆且包覆均匀,相较于DAP-4原料,微纳核壳结构DAP-4@TATB热分解温度提高了5.3℃,撞击感度H 50从8.75 cm增至33.50 cm,摩擦感度百分数从100%下降到40%,静电火花感度最小点燃能量由260.19 mJ增至3262.61 mJ。此外,随着纳米TATB质量分数从5%增至20%,微纳核壳结构DAP-4@TATB热安全性提高,撞击感度、静电火花感度和摩擦感度均呈降低趋势。

环境中微塑料检测和降解研究进展

为了更好地识别和量化微塑料,根据不同分析手段的特点对微塑料检测和分析方法进行了分类和汇总;对当前微塑料的降解方法特别是对微生物降解这一环境友好方法进行了归纳总结,以期为微塑料的降解寻求更加有效的途径。

专业课程中思政融合建设思考——以特种设备安全课程为例

安全工程专业的毕业生服务于国家的安全工程领域,为国家的生产和公共安全保驾护航,是个容易获得职业价值感的专业,思政元素可以和专业知识有机融合。为提升安全工程专业课程思政教育教学水平,以特种设备安全课程教学为例,深入挖掘课程内容中的思政元素,从思政元素有机融合与丰富“课程思政”实现形式两个方向上做好特种设备安全课程思政建设。该文的研究结果可为其他安全工程专业课程的课程思政建设提供参考。

基于改进附着能量模型的TNBA晶体在二元溶剂中的形貌预测

TNBA作为一种新型含能材料,其具有高爆速,低敏感性的特点,为了研究TNBA在二元溶剂中的生长形貌,本研究采用附着能(AE)模型来预测TNBA在真空中的晶体形貌,同时采用改进附着能(MAE)模型和分子动力学(MD)方法,预测了TNBA晶体在四种不同二元溶剂中二甲基甲醇(IPA)/丙酮(AC)、IPA/二甲基亚砜(DMSO)、IPA/乙酸乙酯(EA)和IPA/水(H_(2)O)的晶体形貌.结果表明,TNBA晶体在真空中的形态为不规则的多面体,由六个重要的主生长晶面构成,分别为(100)、(110)、(011)、(11-1)、(10-2)和(002),其中(100)面所占比例最大,达到33.766%.在IPA/DMSO和PA/EA溶剂中重结晶得到的晶体为块状,在IPA/AC和IPA/H_(2)O为棒状.总而言之,IPA/DMSO和IPA/EA溶剂更适合TNBA晶体重结晶选择.

HTPB对PYX耐热炸药性能微观影响的分子动力学模拟

为了研究聚合物粘结剂羟基封端聚丁二烯(HTPB)对2,6-双(苦氨基)-3,5-二硝基吡啶(PYX)耐热炸药性能微观影响,基于分子动力学(MD)方法,在PYX的(011)晶面建立了PYX/HTPB的高聚物粘结炸药(PBX)模型,并对其结合能、内聚能密度、径向分布函数和力学性能进行了模拟.结果表明:PBX在298K时拥有最高的结合能,随着温度升高,结合能总体呈下降趋势;PYX和PBX的内聚能密度随着温度的升高而降低,且PBX的内聚能密度比PYX低20%左右;径向分布函数显示,PYX和HTPB分子间存在氢键和范德华力的共同作用;添加HTPB降低了PYX的刚度,并提高了其延展性.

高燃速推进剂GATo的热安全性分析

为研究高燃速推进剂改铵铜(GATo)的热安全性,采用差示扫描量热(DSC)法和热重(TG)法分析了GATo推进剂的热分解过程,计算了其热分解活化能(E_a)、指前因子(A)、分解温度(t_(e0))、热爆炸临界温度(t_0)及热力学参数,并测试了压伸成型管状GATo及含溶剂GATo推进剂药浆的5s延滞期爆发点及热爆发反应参数。结果表明,采用Kissinger法计算得到GATo推进剂的热分解活化能为139.1kJ/mol,指前因子为7.5×10^(15)s^(-1),分解温度为172.0℃;根据Hu-Zhao-Gao法计算得到GATo推进剂的热爆炸临界温度为182.8℃,低于RDX-CMDB推进剂GHT及GHQ;在升温速率为10℃/min时,GATo推进剂分解峰值温度的活化自由能(ΔG~≠)为113.8kJ/mol,活化焓(ΔH~≠)为135.3kJ/mol,活化熵(ΔS~≠)为29.7J/(K·mol)^(-1);压伸成型管状GATo与含溶剂GATo药浆的5s延滞期爆发点分别为231和234℃,热爆发分解反应活化能分别为112和132kJ/mol,表明溶剂对其热爆发分解反应活化能有较大影响。

氧化石墨烯抗菌性及生物安全性研究进展

氧化石墨烯是一种表面有丰富含氧官能团的石墨烯衍生物,具有与石墨烯相似的二维蜂窝状晶格结构,从而导致了其具有电学、光学、力学特性和良好的生物相容性,被广泛应用于材料学、生物医学和药物传递等诸多领域。因氧化石墨烯日益增多的生产和使用,其在空气、水和土壤中大量积累,引发了人们对其生物安全性的高度关注。以微生物、陆生动植物和水生动植物为分类标准,综述了近几年氧化石墨烯对微生物、动物和植物的毒性影响,总结并分析了三者的毒性机理,比较了不同生存环境下其对动植物毒性影响的不同,旨在更加全面地揭示氧化石墨烯的生物安全性,为氧化石墨烯安全使用剂量和其功能化应用提供一定的参考。

球磨法制备高氯酸铵基分子钙钛矿微纳米颗粒及安全性能分析

为了改善高氯酸铵基分子钙钛矿((H2dabco)[NH4(ClO4)3],DAP)作为含能材料的安全性能,用球磨法制备出微纳米级DAP颗粒材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及Raman光谱仪分别对其形貌、结构进行表征。采用热重分析-差示扫描量热(TG-DSC)对其热分解性能进行表征,按GJB770B-2005爆炸概率法测试其撞击感度。结果表明,球磨法得到的细化DAP为0.5~10μm的微纳米级椭球颗粒,球磨后颗粒表面近似光滑,展现了良好的晶型稳定性;细化后DAP热分解峰温度为370.6℃,与原料DAP(热分解峰温度385.4℃)相比明显降低;与原料DAP(撞击感度为56%)相比,细化后DAP的撞击感度(28%)大幅降低。

四环素类抗生素在土壤环境中的残留及环境行为研究进展

四环素类抗生素因具有预防疾病与促生长作用而被广泛应用于临床与养殖业中,进而会通过各种途径(有机肥施用、污水灌溉)进入土壤,并在土壤环境中长时间累积。在介绍此类抗生素基本性质及结构的基础上,针对此类抗生素在土壤中的残留状况及各种环境行为(吸附和解吸、降解、迁移)进行了论述,并简要概括了其对土壤微生物、动物、植物的危害,重点介绍了四环素类抗生素在土壤中的吸附、降解和淋溶行为及影响因素,以期为这类抗生素带来的生态风险评估及控制提供参考依据。