• 2022年第36卷第4期文章目次
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    • >土木工程
    • 正六边形蜂窝型空腹楼盖混凝土板的有效宽度计算

      2022, 36(4):1-7.

      摘要 (1031) HTML (0) PDF 14.96 M (1174) 评论 (0) 收藏

      摘要:为便于工程简化计算,将混凝土楼板和下空腹钢结构梁运用刚度等效原则简化为钢结构梁,利用有限元方法分析了正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖和刚度等效钢结构楼盖在竖向荷载作用下的静力特性,通过对比分析,研究了不同混凝土楼板参与宽度的竖向挠度,计算出钢-混凝土组合结构混凝土楼板的有效宽度,并分析得出的混凝土板有效结构宽度与混凝土板厚度和钢-混凝土组合结构厚度间的关系。研究结果表明:正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖结构的抗弯刚度随剪力键高度的增加而加大,上翼缘混凝土板有效结构宽度随剪力键长细比的增加而减小;混凝土板有效结构宽度随自身板厚的增加而增加,近似为线性增长。

    • UHPC-NC组合柱抗震性能研究

      2022, 36(4):8-15.

      摘要 (897) HTML (0) PDF 10.72 M (1127) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高结构短柱的抗震性能,提出了超高性能混凝土(UHPC)-普通混凝土(NC)组合柱的新型结构形式,并采用ABAQUS有限元软件对其进行了伪静力试验分析,研究了UHPC-NC组合柱在轴压比为0.2时,低周往复变位移荷载作用下的滞回特性、延性性能、耗能能力、刚度退化等抗震性能,并与普通混凝土柱的抗震性能进行了比较。研究结果表明:UHPC-NC组合柱的延性性能、耗能能力均较普通混凝土柱有较大提升,其中UHPC-NC组合柱ZH-4模型的延性系数达4.0,相比于普通混凝土柱的延性系数最大值2.6,约提高了54%;从刚度退化看,当加载至中后期,UHPC-NC组合柱较普通混凝土柱的刚度退化速率更慢,其中ZH-4模型的刚度退化性能表现最好。

    • >应用技术
    • 结构静弹性问题的双互易边界元法

      2022, 36(4):16-22.

      摘要 (894) HTML (0) PDF 10.38 M (1137) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用双互易边界元法对结构静弹性问题进行了分析。使用一种指数型径向基函数对体力项进行插值拟合,并借助其在弹性力学问题中的特解和双互易技术将原边界积分方程中的体积分转化为边界积分,再使用边界单元离散技术,以边界节点上的位移或面力为未知数构造线性方程组。通过数值算例验证了双互易边界元法是分析结构静弹性问题的一种有效数值计算方法,并在实际工况下与有限元法软件得到的结果进行对比,进一步验证该方法的精确性。算例结果表明,双互易边界元法分析结构静弹性问题具有精度高等特点,同时可以解决其他领域含有域积分项的非齐次问题。

    • 基于IPSO-GRU的锂离子电池剩余使用寿命预测

      2022, 36(4):23-30.

      摘要 (866) HTML (0) PDF 3.78 M (1149) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高预测锂离子电池剩余使用寿命(RUL)的精度,提出了一种基于改进型粒子群算法(IPSO)与门控循环单元(GRU)神经网络的锂离子电池RUL预测模型。首先,通过改变PSO算法的惯性权重和学习因子的更新规则,提高其寻优能力;然后,通过IPSO算法优化GRU神经网络的参数选择,搭建IPSO-GRU模型。最后,利用美国国家航空航天局(NASA)公开的锂离子电池实验数据进行试验,验证IPSO-GRU模型的准确性。实验结果表明,相比于直接采用单一GRU模型,所提IPSO-GRU模型降低了容量预测误差,有效提高了锂离子电池RUL预测精度。

    • >冶金工程
    • LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2材料的制备及其Nb2O5包覆改性

      2022, 36(4):31-38.

      摘要 (917) HTML (0) PDF 28.68 M (1118) 评论 (0) 收藏

      摘要:高镍层状LiNixCoyMn1-x-yO2(x≥0.6)三元材料具有较高的能量密度,但因锂镍混排、结构稳定性不佳等问题限制了其在锂离子电池中的应用。因此,采用Nb2O5包覆对三元材料LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2(NCM613)进行改性,并考察了不同包覆量对NCM613的形貌结构和电化学性能的影响,得出了最佳工艺条件的包覆量为0.75%。首先,采用共沉淀法制备了前驱体Ni0.6Co0.1Mn0.3(OH)2;然后利用高温固相法制备了裸样LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2(NCM613);最后加入不同物质的量的Nb2O5粉末,通过球磨后高温烧结回火法制备了不同比例包覆量的Nb2O5@NCM613样品。XRD分析结果表明,各包覆样品与裸样NCM613的晶体结构相似,都具有完整的α-NaFeO2层状结构,阳离子混排程度较低;SEM分析结果表明,包覆样品和裸样NCM613均为1.0~1.5 μm的类球状粒子,且Ni、Co、Mn和Nb元素均匀分布在类球状材料表面;TEM分析结果表明,0.75Nb2O5@NCM613样品的Nb2O5包覆层厚度约为10~20 nm;材料电化学性能研究结果表明,在2.7~4.3 V、0.2C的电流密度条件下NCM613和0.75Nb2O5@NCM613的首圈放电比容量分别为208.11, 237.39 mA·h/g,1.0C循环100圈后,0.75Nb2O5@NCM613的放电比容量为176.43 mA·h/g,容量保持率高达86%。与裸样相比,在100圈循环后0.75Nb2O5@NCM613的阻抗明显降低,电化学极化降低,可逆性增强,这是因为Nb2O5包覆能提高材料的结构稳定性和电化学性能。可见,Nb2O5包覆高镍三元材料有利于推动高镍层状正极材料的工业化生产。

    • 阳极氧化时间对2A12铝合金剥落腐蚀性能的影响

      2022, 36(4):39-46.

      摘要 (854) HTML (0) PDF 26.57 M (1086) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及膜厚测量等分析测试方法研究了不同阳极氧化时间对2A12铝合金抗剥落腐蚀性能的影响。结果表明:随着阳极氧化时间延长,氧化膜厚度逐渐增加,其抗剥落腐蚀性能越好。当阳极氧化时间从30 min延长至60 min时,氧化膜厚度从2.43 μm增大到4.72 μm,膜厚标准差从0.75减少至0.52。但是当阳极氧化时间超过60 min后,氧化膜厚度增长趋势缓慢,膜厚标准差逐渐趋于一水平值。宏观、微观形貌综合分析结果表明,当阳极氧化时间为60 min时,2A12铝合金的耐腐蚀性能最好。

    • 温度对Ni/Nb/Ni复合中间层连接YG20和42CrMo钢扩散层微观组织和抗拉强度的影响

      2022, 36(4):47-53.

      摘要 (854) HTML (0) PDF 26.61 M (1149) 评论 (0) 收藏

      摘要:以Ni/Nb/Ni作为复合中间层,采用固态真空扩散法分别于1 150 ℃和1 200 ℃下保温1 h连接YG20和42CrMo钢。利用扫描电镜、能谱仪、X射线微区衍射仪及力学试验机,对不同温度下的扩散层微观组织结构和抗拉强度进行了分析。试验结果表明:在YG20/Ni和Ni/42CrMo钢界面处形成了(γFe, Ni)和(Ni, Co)固溶体。碳原子从YG20与42CrMo钢两端向复合中间层扩散,并在扩散层形成碳化物。结合相图热力学计算的C-Ni-Nb等温截面和扩散层物相的实验表征,分析了复合中间层物相的形成机理,Ni/Nb界面处的物相依次为NbNi3+NbC、Nb2C和Nb7Ni6。NbNi3和NbC的热膨胀系数差异导致NbC易从NbNi3基体中剥离,形成孔洞。随着连接温度由1 150 ℃升高至1 200 ℃,更多的NbC析出,导致孔洞量增加,使得基体的抗拉强度从40 MPa降低至24 MPa,且均以脆性模式在NbNi3+NbC层失效。

    • >碳达峰.碳中和
    • 基于BP神经网络的绿色出行 碳积分模块化系统设计

      2022, 36(4):54-61.

      摘要 (816) HTML (0) PDF 8.50 M (1138) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于用户绿色出行场景,设计了一个结合技术、市场和激励机制的碳积分模块化运营系统。首先,定义了有效的低碳行为;然后建立参数评价指标体系与BP神经网络,以检测用户的出行行为,并对获取方式与归一化方式进行了说明;其次修改权重和阈值,通过不断地测算与优化,识别检测其运动状态;最后通过交通碳排放因素分解公式实现有效量化。实证分析结果显示,设定的10个参数都用上时的识别效果最好,识别率可达98.4%;在各个独立变量中,运动速度对判断的效果影响最大。

    • 唐山市土地利用碳排放驱动因素分析

      2022, 36(4):62-69.

      摘要 (833) HTML (0) PDF 1.40 M (1079) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据唐山市2005—2019年土地利用变更数据和唐山市能源消费数据,测算出2005—2019年唐山市土地利用碳排放量,并分析其碳源、碳汇、净碳排放量及碳排放强度的演变趋势,通过LMDI模型进行碳排放驱动因素分解。结果表明:2005—2019年间唐山市土地利用碳排放量总体上不断增加,部分年份碳排放量较前年有所下降;唐山市的人均碳排放强度在研究期间呈现逐年上升的趋势,单位地区生产总值碳排放强度呈现逐年下降的趋势;影响唐山市碳排放最主要的正向驱动因素是经济效应,其次是人口规模和能源结构效应,负向驱动因素是技术效应。最后,通过对唐山市碳排放驱动因素的分析,对唐山市未来的节能减排和低碳经济的发展提出建议。

    • >管理科学与工程
    • 基于DEA-Malmquist模型的区域建筑业生产效率研究 ——以安徽省16市为例

      2022, 36(4):70-76.

      摘要 (840) HTML (0) PDF 2.68 M (1105) 评论 (0) 收藏

      摘要:以安徽省16市为研究对象,分别基于静态和动态视角,采用超效率SBM模型和Malmquist指数对其2011—2019年的建筑业生产效率进行了测算和分析。实证结果表明:安徽省16市建筑业生产效率城市之间存在分异;研究期内建筑业生产效率均值由大到小依次为皖北、皖中、皖南;16个目标城市中,蚌埠市最高,其绿色创新效率均值为1.189;铜陵最低,其绿色创新效率均值为0.634;统计年间全要素生产率大于1的城市有2个,其余14个城市均小于1;技术进步是安徽省16市建筑业生产效率均值小于1的主要因素,其降速最快的是安庆市,达9.9%;安徽省16市建筑业生产全要素生产率在2011—2014和2017—2019年间均小于1,而在2014—2017年间均大于1。总体上的全要素生产率为0.966,下降幅度约为3.4%。

    • 基于因子分析法的河南省城市经济竞争力研究

      2022, 36(4):77-82.

      摘要 (826) HTML (0) PDF 987.27 K (999) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究河南省城市经济发展情况,以河南省18个地级市为样本,结合2020年《河南统计年鉴》数据,通过选取经济评价指标,并运用因子分析法提取了经济活力和经济潜力为主要因子,对河南省城市经济竞争力进行了评价。研究结果表明,河南省城市经济差异化明显,郑州市断层第一,多数城市的经济综合因子和经济活力因子低于平均值,尤其是经济活力因子,其平均值仅为0.153。为探究城市经济不均衡原因,用聚类分析法将河南省18个地级市划分为6类,发现前四类城市经济潜力因子得分较低,第五类城市经济活力因子得分较低,第六类城市发展较为均衡但综合排名不高。针对不同类型城市存在的问题,建议分别从大力推进强省会战略,分类管理、精准施策,加大宏观调控、刺激金融交易,调整产业结构、转变发展方式4个方面加以改善,以助推河南省经济竞争力快速提升。

    • >基础理论
    • 一类分数阶食饵-捕食者系统的动力学分析

      2022, 36(4):83-89.

      摘要 (868) HTML (0) PDF 7.38 M (1116) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一类食饵具有密度制约和避难所的Holling-II型分数阶食饵-捕食者系统的动力学性质,通过定性分析方法讨论了系统解的存在唯一性、非负性和有界性,分析了平衡点存在的条件以及各类平衡点的局部渐进稳定性,并通过数值仿真验证了有关结论的正确性。

    • 硼氮掺杂对八氢萘纳米带能带结构的调控

      2022, 36(4):90-96.

      摘要 (854) HTML (0) PDF 8.15 M (1078) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硼原子和氮原子掺杂对八氢萘纳米带能带结构的调控作用。研究结果显示硼原子和氮原子掺杂可以有效地调控八氢萘纳米带的能带结构:单双硼氮原子掺杂可以实现对八氢萘纳米带能带的半导体化;掺杂原子的浓度对八氢萘纳米带能带结构也有影响,提高掺杂原子浓度可以获得与单原子掺杂完全不同的能带结构。

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