大连理工大学学报杂志

大连理工大学学报杂志2023年第6期

• 基于N2等离子体改性的薄层C3N4/丝网印刷电极氧氟沙星光电化学检测

  苏帅,党雪明,石振家,孙稚菁,赵慧敏

  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0.05~1.0nmol/L，检测限为0.03nmol/L(11.06ng/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．

• 希瓦氏菌分泌黄素对间硝基苯磺酸钠厌氧生物还原影响

  洪忠强,吕红,王晓磊,周集体

  以Shewanellasp.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．

• 生物基PEF和石油基PET微塑料对微藻生物效应

  张瑛,张春香,姜敏,李钰炫,赵昱昊,周光远

  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PETMPs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PETMPs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PETMPs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，PEFMPs对EPS分泌的促进作用大于PETMPs的；从侧面来看，生物基PEFMPs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．

• 基于投入产出方法的华东地区水-能源耦合关系研究

  王湛博,邵帅,高秋凤,李金花,张芸

  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．

• 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

  张松,李建乐,柳敏静,徐浩,杨雷,武湛君

  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．

• 结合总体及零件参数的装配体CAD模型检索

  华顺刚,尚政,王雪飞

  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．

• 远洋鱿鱼钓船阻力图谱研究

  李铁骊,佟孟垚,陈一硕,周燹,黄珍秋

  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．

• 水泥改良黄土EDTA滴定法改进

  范江涛,蒋应军,岳卫民,张长凯,张嘉伟

  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10min、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．

• V形浮体码头系泊方案研究

  张帅,李楷,麻云平,董立佳,王运龙,尤尹

  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．

• 碱渣及粉煤灰对水泥固化底泥强度影响研究

  武亚军,陈宸,崔春义,陆逸天,袁耿豪

  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．

• 考虑邻跨混凝土徐变收缩差异的连续组合梁次内力分析

  韩春秀

  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．

• 火山石与偏高岭土对UHPC立方体抗压性能影响

  易富,马泽宇,杨纪,殷雨时

  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9.5~31.5mm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(CSH)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CSH凝胶和AFt的生成量提高了24.82%；当MK掺量为4%时，UHPC内CaCO3、CSH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．

• 基于对数正态分布的城市轨道交通差异化安检效率评估

  宋晓,马卫东,张宁,温龙辉,刘家俊

  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．