南昌大学学报（工科版）
 
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南昌大学学报(工科版)
 
2023年 45卷 2期
刊出日期：2023-06-28
论文
   
论文
103 黄虹 周星明 潘志卫 徐唱 邹长伟
城市快速路近路区域冬季碳气溶胶的分布特征与来源解析
2019年12月6—13日，在枫生快速近路区域，在距离快速路不同水平距离设置4个采样点，距离快速路同一水平距离不同垂直高度设置5个采样点，采集PM2.5样品；采用碳分析仪测定有机碳(OC)和元素碳(EC),讨论分析碳气溶胶的分布特征，运用主成分分析法对PM2.5的来源进行解析。结果表明：采样期间，枫生快速近路区域，大气PM2.5中OC和EC的质量浓度为8.3～20.5、2.5～5.4μg·m-3,比南昌非快速路旁区域的OC、EC质量浓度高，反映机动车尾气对PM2.5中碳组分的贡献；距快速路不同水平距离4个采样点的PM2.5中OC、EC的质量浓度，随着与快速路水平距离的增加，呈递减趋势；距快速路同一水平距离不同垂直高度5个采样点的PM2.5中OC在不同高度采样点呈“W”型分布特征，而EC随着高度上升，质量浓度逐渐降低；垂直方向上，PM2.5中OC组分的质量浓度并没有随着高度的上升呈现单一渐减的趋势，反映OC的分布不仅受一次排放影响，同时受气象条件和二次生成的影响。主成分分析源解析结果显示，研究区域PM2.5的主要来源为汽油、柴油车尾气(56.1%)、煤炭/生物质燃烧混合源(25.4%)和特定柴油车排放源(14.8%),受机动车尾气(70.9%)排放影响大。
2023 Vol. 45 (2): 103- [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 377 )
112 钟梅芳 相明雪 王玉菲 刘琪 章萍
水泥基材料铝酸三钙对水体重金属去除机制研究
电镀废水中的Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)严重危害人体健康和生态环境，经济有效地处理废水中的Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)对保护人体健康和生态环境尤为重要。采用水泥基材料铝酸三钙(C3A)去除Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ),考察了反应时间、初始质量浓度及溶液pH对去除的影响；且结合反应后固体产物微观表征和宏观溶液组分分析，探讨了Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的去除机制。结果表明：C3A对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的去除分别符合准二级动力学模型(R2=0.984 9)和准一级动力学模型(R2=0.953 9),C3A对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的最大去除量分别为8.44、13.73 mmol·g-1;高pH值有利于C3A对金属离子的去除。C3A对Pb(Ⅱ)的去除主要是碱式硝酸铅的沉淀作用和无定形氢氧化铝的絮凝作用主导，Zn(Ⅱ)主要是通过阳离子交换与沉淀作用形成ZnAl-LDH被去除
2023 Vol. 45 (2): 112- [摘要] ( 31 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 306 )
120 李娜 张晨 马长坡 余彭欣 王艳涛 杨维冉
L-乳酸合成L-丙交酯过程中的定量问题及其提高选择性的方法
聚乳酸(PLA)是一种很有前途的可降解、可再生和生物相容性的聚合物，L-丙交酯作为生产聚乳酸的重要中间体，其纯度直接影响聚乳酸的质量和生产成本。丙交酯通常采用气相色谱法(GC)、液相色谱法(LC)或核磁共振氢谱法(1H NMR)定量。然而，发现GC在乳酸生产丙交酯的过程中并不适用于定量，丙交酯收率总是比LC高得多。详细的分析表明，一些在反应过程中没有完全转化的乳酸低聚物在高温下可以发生解聚生成丙交酯，从而使丙交酯的产率比实际的高。因此，LC是一种较为准确的丙交酯定量分析方法。基于这一现象，采用固定床反应器模拟GC分析的反应条件，大大提高了丙交酯的选择性和收率。优化后的反应条件可使丙交酯的最高收率达到100%。
2023 Vol. 45 (2): 120- [摘要] ( 40 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 246 )
128 孟帅 李开扬 叶闰平 张荣斌 冯刚
全氢聚硅氮烷涂层在光电领域的研究进展
以全氢聚硅氮烷(PHPS)作为前驱体制备的涂层在光电领域有较高的应用价值。介绍了PHPS分子结构和PHPS涂层的形成机理，搜集整理了PHPS涂层的期刊文献与专利文献，根据功能将PHPS涂层分为介电层、阻隔层、光学层，以及其他功能层，分析了不同功能涂层中PHPS结构、改性原料、制备方法、涂层结构等因素对涂层性能的影响，对PHPS涂层在我国应用现状进行总结并提出未来的展望。
2023 Vol. 45 (2): 128- [摘要] ( 118 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 258 )
136 邱祖民刘传福吴正德於中烨陈宏彬
分子蒸馏技术在高沸点热敏性油脂分离中的应用进展
在蒸馏体系中，具有高沸点和热敏性特征的物质在分离过程中会因长时间所受高温而发生结构变化，如何解决这一问题是分离与纯化的难点。分子蒸馏作为一种特殊的高新分离技术，常用于对高沸点热敏性物质的分离。对分子蒸馏原理及特点进行介绍，并概述了分子蒸馏在不饱和脂肪酸、维生素E、长链脂肪烷醇和角鲨烯提取中的应用，探讨了其实际应用时的不足，对未来的发展方向进行展望，为后续分子蒸馏技术在实际生产过程中提供理论指导。
2023 Vol. 45 (2): 136- [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 283 )
144 雷斌黄威武王时彦徐震寰
再生骨料混凝土在荷载-冻融条件下的多场耦合数值模拟
由于混凝土服役时通常处于多因素耦合环境，单一的冻融循环场不能反映服役混凝土的工作状态。考虑了不同新、老界面渗透率、不同降温速率和是否存在外加荷载等因素，分析了再生混凝土第一主应力分布、孔隙水压力、各细观成分应变参数的变化。通过Python编写再生混凝土的二维随机骨料模型，利用Python对Comsol进行二次开发，从细观层面上分析了荷载-冻融循环作用下再生混凝土的性能。结果表明：新、老界面渗透率过高会导致试件第一主应力下降，导致砂浆发生受拉破坏；降温速率过快导致孔隙水结冰速率提高并使结冰量增大，水相变引起的体积膨胀导致孔隙壁受到更大压力；外加荷载的存在加快了冻融过程中老砂浆与新水泥基质的剥离。
2023 Vol. 45 (2): 144- [摘要] ( 80 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 263 )
154 田钦 霍振坤 刘康 康彩霞
钢挡块内置橡胶缓冲装置的厚度对曲线梁桥抗震性能影响
通过在每一滑动支座附近设置含橡胶缓冲装置的钢挡块，将邻梁间的集中碰撞转移到钢挡块内的多点碰撞，达到有效减小集中碰撞引起桥梁震害的目的。基于梁格法和纤维单元，采用FORTRAN编程软件，建立三维曲线梁桥模型，其中钢挡块和橡胶缓冲装置均考虑了碰撞过程中的能量损失。基于非线性时程分析法，研究橡胶缓冲装置的厚度对曲线梁桥抗震性能的影响。研究结果表明，缓冲装置依靠缓冲作用，最大能减小57.1%的碰撞力、78.5%的墩顶漂移率、56.3%的主梁最大位移以及减小墩底最大弯矩和曲率等抗震性能评价指标，且厚度越大效果越明显。
2023 Vol. 45 (2): 154- [摘要] ( 112 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 239 )
162 文明 冯辉 王伟伟 陈宝魁 傅华耀
现浇梁式楼梯支座形式对结构抗震性能的影响
现浇梁式楼梯在框架结构中普遍使用，但在结构设计中往往被忽略，仅作为竖向荷载作用于结构上。为探究梁式楼梯及其支座形式对结构抗震性能的影响，利用数值模拟技术，对无楼梯框架及带不同支座楼梯框架在地震作用下应力、位移、耗能特性以及混凝土损伤等特性进行分析。分析结果表明：地震作用下，无楼梯框架、固定连接框架和滑动连接框架的柱顶位移分别为15.70、4.37、5.89 mm,表明楼梯结构的存在将增大框架结构整体刚度，改善结构应力分布；滑动支座连接与固定支座连接相比，地震作用下楼梯间结构中钢筋与混凝土的应力峰值分别减小了15%和22%,同时滞回环面积更大，因此滑动支座连接楼梯将更好地改善整体结构耗能及抗震性能。
2023 Vol. 45 (2): 162- [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 270 )
170 刘世成 孙旭辉 徐升才 邹府兵 龚良勇
超缓凝混凝土在长螺旋咬合桩中的应用
结合南昌某工程，以白糖和葡萄糖酸钠作为复合缓凝剂，采用一次搅拌和二次搅拌2种制备工艺，配制超缓凝混凝土。通过对流动性、凝结时间、抗压强度等方面的测试分析，确定C35超缓凝混凝土的最佳配合比；通过对微观形貌的测试分析，探究缓凝剂对水泥水化产物的影响。结果表明，掺入缓凝剂可以改变水泥早期水化产物钙矾石(AFt)的晶体结构，减缓水化速率，延长凝结时间。缓凝剂掺量为0.38%时，混凝土有较长的凝结时间，较好的流动性，以及较高的力学性能，满足实际工程的施工要求。相较于一次搅拌工艺，采用二次搅拌工艺制备的超缓凝混凝土，流动性更好，凝结时间更长，更有利于长螺旋咬合桩的施工应用。
2023 Vol. 45 (2): 170- [摘要] ( 42 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 289 )
176 贾浩 洪蕾 曹龙 付水淇 马国红
基于超声辅助的Q235镀锌钢板MIG焊电弧行为数值模拟
针对超声辅助熔化极惰性气体保护焊(U-MIG)电弧行为，建立了二维瞬态数值模型，利用流体力学与电磁学理论，模拟了2种焊接工艺电弧等离子体的温度场、电流密度和电弧形貌等结果，并与普通MIG焊电弧进行对比。结果表明：超声的添加使焊接电弧成形过程发生了明显变化。相同焊接参数下，U-MIG焊电弧高温区面积增大，温度峰值上升；电弧区域内电流密度增大，电弧更加密集，能量更加集中，同时电弧压力增大；电弧中粒子电离度增加，粒子能量增加，提升了U-MIG焊接质量。模拟的电弧形貌与实验结果相吻合，验证了模拟的准确性。
2023 Vol. 45 (2): 176- [摘要] ( 67 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 211 )
183 潘兵兵黄兴元马林
平地与侧坡一体化割草机的设计与分析
南方丘陵地区果园通常修整成梯田形式栽种果树，这种地形的果园需要对平地和侧坡割草。目前常规割草机难以适应，只能采用人工背负式割草机进行割草，效率低，劳动强度大，为此设计一款能同时对平地与侧坡割草的一体化割草机。通过对割草机功能要求进行分析，设计出割草机的整机方案。整机采用四把圆盘甩刀进行割草，前面两把用于平地割草，侧边两把用于侧坡割草，根据割幅，割刀直径分别选为575、525 mm,采用300 W电机驱动，电机由一台3 kW发电机供电，采用履带式行走装置，由一台5.6 kW发动机为行走装置和发电机提供动力。应用Solidworks进行结构设计和整机装配，得到整机模型，通过Solidworks软件分析，对各部分材料定义确定各部分质量及质心位置，在丘陵果园梯田平面存在0°～20°倾斜角的情况下，整机在对下侧坡作业时，整机的抗倾覆安全系数最小为4.6>3,满足工程机械的稳定性要求。
2023 Vol. 45 (2): 183- [摘要] ( 82 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 268 )
189 衷卫声 王运辉 罗力维 张强
基于半监督学习的无线传感网离群值检测算法
在无线传感器网络中，如何短时间内消除离群值并获得干净的数据集是一项重大挑战。当收集的数据集没有标签时，离群值检测算法中的参数应该是自适应调整的，而不是提前设定。为了解决这个问题，提出了半监督一分类支持向量机算法(SOCM),该算法将最近邻算法(KNN)与OCSVM算法相结合，并根据最近邻的数量自适应地计算参数。由于SOCM算法可能会消耗大量的计算资源，进一步引入XGBoost算法替代OCSVM算法来形成SXBT算法。XGBoost用于形成弱分类器并自适应地调整权重以构建强分类器，从而实现离群数据的分离。仿真实验表明：SOCM算法的准确率接近96%,SXBT算法具有与SOCM算法接近的性能，但运行时间低于SOCM算法。
2023 Vol. 45 (2): 189- [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 297 )
195 马莹 宋江 李建兴 刘振宇 叶国棋 张仲鑫
基于深度学习的牙模3D打印缺陷检测方法研究
牙模3D打印过程中出现的质量缺陷影响着牙模的外观和使用性能，严重时导致废品率高，造成时间、材料的浪费。为了减少牙模3D打印的废品率，提出了一种基于YOLOv5的牙模3D打印实时缺陷检测方案：首先获取多维度牙模缺陷图片，采用切图分割与数据增强处理等方式制作数据集，然后通过构建YOLOv5深度学习网络模型对牙模3D打印图像进行迭代训练，最后通过YOLOv5程序调用摄像头并使用训练后最佳权重值进行实时在线缺陷检测。通过实验对比，YOLOv5深度学习网络模型的检测准确率要高于Faster R-CNN、YOLOv3、SSD这3种模型，其检测平均准确度高达94.78%,平均检测时间为21 ms。结果表明该方法能够检测牙模3D打印过程中的质量缺陷问题。
2023 Vol. 45 (2): 195- [摘要] ( 96 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 235 )
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