德国亚琛工业大学生态学野外实习教学案例与评估

德国亚琛工业大学生态实习包括认识实习、短途实习和远程实习3类.在详细介绍远程实习课程"生态学野外实习"的实习过程、内容、教学方法、教学实施等情况的基础上,通过对实习学生的问卷调查,采用野外实习综合评估指标体系和评价模型,对实习进行教学评估,模型评价表明本次实习整体教学质量较好,属"优"等级.模型评价结果与学生对实习的评价一致.与国内学生生态实习对比分析发现,亚琛工业大学的生态实习具有很多值得借鉴的优点:多种类型实习相结合,以科学问题为主导;吸收社会教育资源,充实实习内容;精选实习地点,实习设备准备充分,突破无实习基地的局限;实习时间充裕、紧凑,实习安排人性化.

基于改进模型与优化自适应CKF的锂离子电池快速变温工况下的SOC估计

为实现锂离子电池在快速变温环境下高精度强鲁棒性的状态监测,本文提出了一种基于改进电池模型与优化自适应容积卡尔曼滤波器的锂离子电池荷电状态估计方法。首先,讨论了伪二维电化学模型与等效电路模型中对于电池荷电状态定义上的差异,并通过中间变量来修正传统等效电路模型中安时积分法计算得到的荷电状态结果,提出了一种新的改进电池模型。其次,基于多组恒温环境下所获得的锂离子电池开路电压测试数据与动态应力测试工况数据获取了所建立模型与环境温度相关的各项参数。同时,基于矩阵对角化原理与协方差矩阵自适应原理改进了传统的容积卡尔曼滤波器,进一步提升了整体算法的稳定性和处理随机采样噪声的能力。最后,在快速变温环境中6组不同的电池工况下验证了所建立改进电池模型的精度以及存在随机采样噪声干扰时所提荷电状态估计方法的有效性。结果显示,所提出的荷电状态估计方法适用于快速变温环境下的各类电池工况,在随机采样噪声干扰下估计结果的均方根误差均在1.3%以内。

仿生土木工程研究进展与展望

随着城镇化水平不断提升,中国每年新增建筑面积约20亿m2,大规模基础设施建设对土木工程理论和技术创新的要求越来越高。学者们通过研究自然界的增强增韧、水下黏合、钻孔掘进和轻质高强等现象发现,生物体具有独特的外部形态和组织结构,通过模仿生物体的外部形态、结构特征或运动机理可为土木工程技术创新和可持续发展提供新思路、新原理和新理论。从仿生材料、仿生结构和仿生机械与构筑物3个方面阐述仿生学在土木工程中的应用,列举典型的应用案例,并对仿生土木工程进行总结和展望,为未来的研究提供基础材料。作为新兴的研究方向,仿生土木工程基础理论尚不完善,仿生土木工程涉及生物、材料、结构等多学科的交叉,需要开展不同领域间的协同合作研究。

以“ERP沙盘实训”培养大学新生的非智力因素

通过教学改革,把为高年级学生开设的"ERP沙盘实训"课程,改成为大学新生开设,目的是培养学生的非智力因素,如激发学习动力、形成感恩意识、培养顽强意志,从而使他们能更加主动、更加充实地度过大学时光。

德国教育体制下大学生自主管理初探

文章介绍了德国教育体制下大学生自主管理的现状，并对比我国大学生自主管理的具体情况，提出了相应的措施来提高我国大学生的自主管理能力。

高地震烈度寒区钢-混凝土组合梁桥抗震韧性评价

综合考虑桥梁系统灾变全过程,提出了一种适用于高地震烈度寒区的钢-混凝土组合梁桥抗震韧性评价方法。基于现有统计数据,综合考虑桩基沉降损伤、疲劳损伤以及冻融损伤,建立了高地震烈度寒区钢-混凝土组合梁桥震前功能损失函数;将地震易损性分析与桥梁抗震韧性评价相结合,建立了桥梁系统震后恢复函数;提出了震前临界维修加固年限和临时保通状态。结果表明:在高地震烈度冻土区的钢-混凝土组合梁桥系统的临界维修加固年限随地震动峰值加速度的增大而减小,当地震动峰值加速度分别为0.10g、0.15g、0.20g、0.30g时,桥梁系统的临界维修加固年限预计分别为27年、24年、19年、8年;当桥位在Ⅸ度及以上设防区时,必须在桥梁方案设计中考虑增设减隔震装置;桥梁系统的恢复时间随地震动峰值加速度的增大而增大,韧性指标随地震动峰值加速度的增大而减小;桥梁在运营20年后发生地震作用时,地震动峰值加速度为0.10g和0.15g的地震动预计不会影响桥梁通行,地震动峰值加速度为0.20g~0.40g的地震动需要进行维修加固实现临时保通,预计恢复时间为1~42天,韧性指标为0.647~0.578,恢复至临时保通状态的韧性指标最大值为0.650。

贵州省县域生态系统韧性变化及影响因素研究

贵州省自然资源丰富,经济发展受岩溶地貌的影响较大,经济目标和生态目标之间存在尖锐矛盾。韧性规划隐含了经济发展和生态保护之间复杂关系的协调,已成为弥合发展和生态之间冲突的主要解决方案之一,可为制定发展政策提供积极的视角。通过梳理2000—2015年间贵州省生态系统韧性变化和城乡经济发展的多项指标,基于地理空间加权回归GWR模型,探讨经济发展和生态环境之间的相互作用。研究发现,城乡开发强度及经济发展水平与生态系统韧性之间存在相互影响的驱动关系;主张未来贵州城乡发展必须树立韧性规划理念,守好发展和生态两条底线,用绿色发展指导城乡建设,采取基于自然环境解决方案的发展策略。

新型梳齿榫型钢-混凝土组合梁桥设计方法研究——典型截面与节点承载能力

为提出适用于快速施工的全预制梳齿榫型钢-混凝土组合梁设计方法。设计了其典型截面,对其抗弯承载能力和抗剪承载能力展开研究;分析了拉-剪耦合作用和箍筋配置对CL和PZ节点抗剪承载力的影响。结合AASHTO和欧洲规范,提出简化的极限抗弯承载力计算公式,基于混合截面原理提出组合梁桥的抗剪承载力计算公式,并对其进行准确性验证。发现拉拔效应会削弱节点的抗剪承载力,在相邻梳齿中应配置不少于2肢箍筋,CL节点的抗剪能力优于PZ节点。研究结果为这种新型结构总体设计提供理论依据。

“天为之因”与“人为之因”——国立中山大学文学院建筑设计案例剖析

20世纪30年代国立中山大学文学院的设计和建造,是建筑师郑校之将建筑的民族性与地域性也即"人为之因"与"天为之因"相融合的一次重要探索。本文通过设计阶段的门廊、屋顶和阳台三部分的草图与建成后实物的对照分析,试图解读郑校之先生是如何受到时代的影响和启发,在现代性与民族性之间找寻平衡,并最终由此突破的创作过程。郑校之在文学院设计中没有简单采用"民族固有样式"的方法,而是通过从现代建筑要义中抽取适合地域气候特征的实用做法,并结合时代精神,创作出一座融合了现代设计理念和东西方文化精神的文学殿堂。

面向流体力学的多范式融合研究展望

实验观测、理论研究以及数值模拟是包括流体力学在内很多学科的基本研究范式.21世纪以来,大数据驱动下的人工智能成为引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力,也被称为数据密集型科学研究范式,即第四范式.同样,数据驱动的机器学习方法也成为流体力学的新兴方向,并助推智能流体力学方向的发展.然而,与面向社会依赖“互联网+大数据”的数据密集型范式相比,流体力学智能化研究有其特有的背景.例如有限工程样本中产生的海量流动数据,与流动状态、几何边界条件的高维度以及复杂流动固有的高维、跨尺度、随机、非线性特征相比,数据驱动的流体力学研究面临着大数据小样本问题.经典流体力学虽然有三大研究范式,但融合度很低,工程设计师通常只能对不同来源的数据进行拼凑使用或简单修正.多源数据融合一定程度上可缓解单一样本量来源少、建模难,以及低精度样本利用不充分等困境,但仍未能实现基本范式中的理论模型或者专家知识和经验的充分利用.因此,在人工智能技术支撑的第四范式架构下,有机融合实验、理论模型以及数值模拟三大手段,发展“数据+知识”双驱动的流体力学多范式融合方法,成为解决重大实际工程研制问题的迫切需求,也是新时代流体力学学科内涵、特色发展的迫切需求.

考虑水化学损伤的岩石真三轴蠕变本构模型

为了准确描述岩石在酸性环境下真三轴蠕变行为的各阶段特征,基于水岩作用的化学动力学理论,定义了考虑PH值与时间的化学损伤因子,将弹性体,非线性Kelvin体,线性Kelvin体和黏弹塑性体进行串联,并考虑岩石在真三轴应力作用下的实际情况,建立岩石酸腐与真三轴应力耦合作用下的损伤蠕变本构模型,通过已有的蠕变试验数据对该模型进行参数辨识与验证,并通过数据拟合得到岩石在真三轴应力下的屈服面方程,探讨中间主应力对蠕变模型的影响.结果表明,推导的本构模型能很好地描述岩石在酸腐作用下真三轴蠕变行为的各阶段特性,验证了其合理性与准确性.

基于分子动力学的生物质油改性沥青相容性研究

为研究生物质油改性沥青的相容稳定性,基于分子动力学方法构建了基质沥青、生物质油改性沥青和SBS改性沥青模型,依据热力学判据、Flory-Huggins相互作用参数和分子极性对生物质油改性沥青和SBS改性沥青的相容性进行定量对比分析。借助荧光显微镜观测两类改性沥青以进一步验证和支持数值模拟结果。研究发现,在158 K和294 K处,SBS改性沥青出现了两次明显的玻璃化状态转变,而生物质油改性沥青仅在262 K处出现一次玻璃化状态转变;生物质油的溶解度参数与基质沥青的溶解度参数更为接近;SBS-基质沥青的相互作用参数(0.6891)高于生物质油-基质沥青(0.6120);生物质油的电偶极矩高于SBS改性剂,因而生物质油-基质沥青体系会产生强烈的吸引;SBS结构为直链线性,难以与沥青质等多环芳烃结构发生相互作用;SBS改性沥青的荧光显微结构中出现大规模荧光点,相态分离明显,而生物质油沥青荧光点少,相态均一。综合分析,生物质与基质沥青之间表现出更好的相容稳定性。

广州高密度住区空中花园的恢复性效益研究

高密度城市环境中开放空间和绿色空间的不足,对居民身心健康造成了不良影响,是当前城市人居环境面临的重要问题之一。空中花园作为城市绿色空间的补充形式之一,其健康促进作用已得到初步证实,值得中国高密度城市,尤其是气候适宜的亚热带城市研究与借鉴。立足于广州高密度居住现状及空中花园相关实践,探索空中花园空间类型、空间界面和绿视率的恢复性效益差异。以广州典型高层住宅小区为原型,采用虚拟现实技术构建15组场景作为空中花园对照实验场景,并对被试者进行DSB测试的压力诱导干预,通过分析被试者生理恢复(皮肤电导反应,SCR)和心理恢复(情绪唤醒,STAI-S;主观恢复性评价,RCS)的综合效益,探讨空中花园各影响因素与恢复性效益之间的关系。结果表明:1)3种不同类型的空中花园均具备恢复性效益,且兼容性特征最为显著;2)当空中花园空间尺度受限时,界面通透性对环境恢复性效益具有重要影响;3)相同量级绿视率在不同类型空中花园中的恢复性效益存在明显差异。

岩石热解方法应用于页岩油气研究需注意的几个问题

岩石热解方法自问世以来被广泛地应用于烃源岩的研究,其可以简便、快捷地评价岩石的含油特性、干酪根的生烃特征以及有机质的丰度、类型和成熟度,但该方法有其适用的范围,且岩石热解数据不合理的解释会增加页岩油气勘探的风险。基于近年来发表的大量实验测试数据,总结了在岩石热解分析数据解释中经常出现的3个问题。①对于高-过成熟的样品,其应用性受到限制;利用氢指数(HI)、氧指数(OI)、岩石最高热解峰温(T_(max))以及热解过程中产生的烃类(S_(2))与二氧化碳(S_(3))数量的比值(S_(2)/S_(3))来划分有机质的类型,应尽量针对有机质成熟度(镜质体反射率,R_(o))低于1.35%的烃源岩。②T_(max)的有效性取决于S_(2)峰的大小及其是否对称,T_(max)的准确性依赖于有机质的类型和R_(o);残余烃与黄铁矿含量会对T_(max)的准确性造成一定的影响。对于Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ型有机质,为确保测试获得的T_(max)准确、有效,烃源岩的R_(o)应不高于1.70%。③含油饱和度指数(OSI)被用来表征页岩油的可动潜力,OSI大于100 mg/g指示页岩油甜点。值得注意的是,OSI并不能直接指示页岩中的含油饱和度,对于有机质含量较高的层段,OSI通常低于100 mg/g,而较低的总有机碳含量也能导致OSI大于100 mg/g。目前,大多数论文所报道的极具潜力的页岩油储层,只有极少数OSI高于100 mg/g。因此,将OSI大于100 mg/g作为一个评价页岩油可动性和甜点的参数值是否合适值得进一步思考。建议针对不同类型的沉积盆地和不同的页岩地层建立各自的OSI评价标准。此外,不同岩性的样品在存储和制备过程中轻烃损失量差异较大,应对多岩相共生页岩油储层采用分岩相评价方法。

电子转移途径中芳香族氨基酸的引入提高了细胞色素P450s的催化性能

细胞色素P450s是用于生物合成的多功能催化剂.在P450催化循环中,需要两个电子来还原血红素铁,并通过电子转移途径(eTPs)激活随后的还原,该步骤是反应的限速步骤.本文重新设计了巨大芽孢杆菌P450 BM3的e TPs,大幅提高了其催化性能.通过在P450 BM3的e TP中引入芳香族氨基酸,“最佳”变体P2H02(A399Y/Q403F)的催化效率比P450 BM3野生型催化效率提高了12.9倍(kcat/KM从65.8 L mol^(-1)s^(-1)提高到913.5 L mol^(-1)s^(-1)).分子动力学模拟和电子传递分析表明,在辅因子FMN和血红素之间引入的芳香族氨基酸可以显著提高电子转移速率和酶催化性能.同时,在电子传递途径中引入酪氨酸可以保护P450的催化中心,使其避免被氧化性中间产物所破坏,从而提高其催化效率.此外,引入芳香族氨基酸的策略被证明对其他P450(如CYP116B3)同样有效,改造后的酶表现出显著提高的催化效率.综上,本文策略有望拓展到其他带有长程电子传递链的氧化还原酶上,成为改造的通用策略.

光催化降解尾气环保型路面研究综述

基于汽车尾气路面净化技术,简要介绍了催化材料的光催化机理及选用原则,系统梳理光催化剂改性技术,然后研究了光催化尾气降解规律,最后介绍了国内外的工程应用实例,显示出光催化尾气降解路面的应用前景。

深度学习指导的热裂褐藻角质酶工程用于促进PET解聚

有效和可持续的聚合物循环经济需要低二氧化碳排放和高效的回收工艺.聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的酶解聚是使PET聚合物成为聚合物循环经济一部分的第一步.本文利用基于结构的深度学习模型来识别TfCut2中负责提高水解活性和增强稳定性的残基.机器学习引导设计确定了新的有益位置(L32E,S35E,H77Y,R110L,S113E,T237Q,R245Q和E253H),对其进行评估并逐步重组,最终获得有益变体L32E/S113E/T237Q.与TfCut2WT相比,后一种TfCut2变体表现出更好的PET解聚性能:无定形PET膜,2.9倍的改进;结晶PET粉末(结晶度>40%),5.3倍的改进.就耐热性而言,变体L32E/S113E/T237Q的半灭活温度(T_(50)^(60))增加5.7℃.利用带耗散监测的石英晶体微量天平(QCM-D)实时监测PET水解过程,以研究涂覆在金传感器上的PET解聚动力学.构象动力学分析结果表明,取代诱导了变体L32E/S113E/T237Q的构象变化,其中主要构象使催化位点和PET之间的接触更紧密,促进了PET水解.总之,本文展示了蛋白质工程中深度学习模型在识别和设计高效PET解聚酶方面的潜力.

基于“双碳”目标的变电站低压直流电源系统的研究

基于“双碳”(碳达峰、碳中和)目标,践行绿色发展理念,借助智能技术、自动化技术、自动化控制及大数据技术,可有效地降低低压直流电源的能耗,减轻检修人员工作负担和运维成本,有效提高生产人员工作效率和设备运行可靠性,延长设备使用寿命。该文提出了一种新型的变电站低压直流电源系统,该系统可充分利用变电站现有的电池组,探寻分布式储能在变电站应用的可行性。通过该系统的应用,还能推进变电站直流电源系统改革和建设,积极应对未来气候变化带来的挑战,通过覆盖生产运营各方面的环境体系,提升环境绩效,减少温室气体排放。

CaCO_(3)/CaO高温热化学储热研究进展

基于CaCO_(3)/CaO可逆煅烧/碳酸化反应的热化学储热技术具有较高的放热温度(650~1 000℃)和储热密度(3.2 GJ/m~3)、钙基材料分布广泛且价格低廉以及与超临界CO_(2)循环兼容性良好等优点,是实现聚光太阳能电站高效率连续运行的一种储热技术。本文基于CaCO_(3)/CaO热化学储热技术展开回顾与总结,主要介绍了多类型(天然、工业废弃及改性)钙基材料储热性能的研究进展,阐述了提高钙基材料吸光性能的方法,分析了不同煅烧条件的优劣,讨论了目前研究面临的挑战和机遇,并简要提出了CaCO_(3)/CaO热化学储热技术未来研究和发展方向的建议。

电弧喷涂铁基非晶涂层的结构与性能

用电弧喷涂技术在低碳钢基体上制备一种含非晶和纳米晶的Fe基涂层.采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、显微硬度仪分析测量涂层的组织和性能.并用谢乐公式计算晶粒尺寸.结果表明,涂层呈典型的层状组织结构,由变形良好的带状粒子相互搭接堆积而成.涂层结构致密,孔隙率低,氧化物含量较少,涂层含有非晶和纳米晶,晶粒尺寸为10-40 nm,利用X射线衍射强度比较法测量涂层中非晶相的含量为55.3%.涂层具有很高的硬度,其显微硬度最高达到1 260 HV0.1.