当期目录

2023年 第29卷 第4期    刊出日期：2023-08-30

上一期   

离子液体在湿法冶金浸出和电沉积中的应用进展 

王府倩, 卢明辉, 汪淑娟, 王飞, 夏雪雯, 耿淑华, 邹星礼, 鲁雄刚

2023, 29(4):  569-589.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2506

摘要 ( 386 )   PDF (10199KB) ( 428 )  

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离子液体具有溶解性好、导电性高、电化学窗口宽、热稳定性和化学稳定性好、可反复利用及易再生等优良的物理化学性质, 在有机合成、分离、电化学、催化、冶金、核能循环利用以及纳米材料等诸多领域得到了广泛应用. 特别是离子液体的引入能够使冶金反应在低温下进行, 降低能耗且减少污染, 因此这种新型 “绿色” 溶剂在冶金领域具有很大的应用潜力.本工作综述了离子液体在湿法冶金中的研究及应用现状, 重点介绍了以离子液体为介质溶解金属及其氧化物、浸出复杂矿物及电子废弃物和电沉积制备多种金属及其合金的研究进展, 并展望了离子液体在冶金领域的发展前景. 



热烫和 1-MCP 联合处理对鲜切芹菜贮藏品质的影响 

孔倩倩, 张建华, 钟耀广, 程 杨

2023, 29(4):  590-601.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2522

摘要 ( 190 )   PDF (525KB) ( 149 )  

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探究了 1-甲基环丙烯 (1-methylcyclopropene, 1-MCP) 和热烫处理对鲜切芹菜在低温贮藏期间品质的影响及其保鲜机制. 首先, 通过 50 ℃ 热烫不同时间 (0∼80 s) 和不同体 积分数 (0∼1.8 µL/L) 的 1-MCP 熏蒸这两种技术单独处理鲜切芹菜, 确定了二者的最适处理条件分别为 50 ℃、20 s 和 0.9 µL/L 1-MCP 熏蒸 24 h. 之后, 将这两种技术单独处理或联合处理鲜切芹菜, 并将处理后的芹菜于 (4±1) ℃ 条件下冷藏. 最后, 对处理后芹菜的生理指标进行了一系列的检测. 结果表明: 热烫与 1-MCP 联合处理组可以更加有效地延缓贮藏过程中的膜脂质过氧化作用; 降低超氧阴离子 (superoxide anion, O₂^-) 的活性, 降低丙二醛 (malonaldehyde, MDA) 以及过氧化氢 (H₂O₂) 等活性氧 (reactive oxygen species, ROS)的质量摩尔浓度; 维持较高的超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT) 及过氧化物酶 (peroxidase, POD) 的活性; 减缓维生素 C(vitamin C, VC)、 还原型谷胱甘肽 (reduced glutathione, GSH) 等内源抗氧化物质的流失, 从而保持较好的硬 度和色泽, 将鲜切芹菜的冷藏时间延长 3∼6 d. 



高压均质对小米糠不溶性膳食纤维及其水纤维分散体结构性质的影响 

徐 婵, 裴 华, 王 安, 陆兆新, 赵海珍

2023, 29(4):  602-614.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2527

摘要 ( 163 )   PDF (1968KB) ( 143 )  

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探讨高压均质次数对小米糠不溶性膳食纤维 (insoluble dietary fiber, IDF) 的结 构性质及水纤维分散体物理稳定性的影响. 采用解淀粉芽孢杆菌液态发酵小米糠 (30 ◦C, 180 r/min, 48 h) 制备膳食纤维 (dietary fiber, DF), 并对其进行高压均质改性. 测定 IDF 改 性前后的理化性质, 通过傅里叶变换红外光谱和 X 射线衍射分析样品结构, 同时测定高压均 质前后水纤维分散体的粒度分布、黏度值、Zeta 电位值及物理稳定性. 解淀粉芽孢杆菌发酵 小米糠得到的 IDF 在经过 0、5、10、15、20、25 次高压均质后, 持水力和膨胀力明显提升, 其 中高压均质 25 次与未经高压均质的 IDF 相比, 持水力和膨胀力分别提升了 80.5% 和 81.84%.

通过傅里叶红外光谱图发现: 高压均质并未使 IDF 产生新的化学官能团结构, 但部分吸收峰 的强度减弱; 木质素及半纤维素发生降解与重排, 晶体的有序度降低. 结合 X 射线衍射结果分 析, 虽然小米糠 IDF 表现出天然 Ⅰ 型纤维素的特征, 但随着高压均质次数的增多, IDF 的结 晶度下降. 混合水纤维分散体中 IDF 的平均粒径随高压均质次数的增加而逐渐减小, Zeta 电位绝对值逐渐增大, 当均质次数达到 20 次时, 水纤维分散体具备良好的物理稳定性. 随着高压均质次数的增多, 水纤维分散体的表观黏度逐渐增大, 均表现出剪切稀化的行为. 高压均质可以改善小米糠 IDF 的结构及理化性质, 提升水纤维分散体的稳定性.



南极碱盐单胞菌来源的细菌漆酶 LacHa 蛋白对小麦面包品质的影响

王晶晶, 周 鹏, 白 涵, 张 然, 方 雪, 张 雁

2023, 29(4):  615-627.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2516

摘要 ( 155 )   PDF (4491KB) ( 153 )  

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以南极碱盐单胞菌中的漆酶为研究材料, 将该漆酶基因在大肠杆菌中进行异源表达,获得重组漆酶的分子量为 68.5 kDa, 酶活为 224.5 U/L. 进一步将该漆酶用于小麦面包的制作, 以不添加漆酶的空白组为对照, 实验组漆酶添加量分别为 1、2、3、4、5 和 6 U. 研究结果表明, 小麦面包的比容值在漆酶添加量为 5 U 时达到最大. 在此条件下, 小麦面包的硬度、黏着性、咀嚼性均有极显著下降的趋势 (p < 0.01). 随着储藏天数的增加, 小麦面包品质有所下降, 但漆酶添加量为 5 U 的实验组在第 3 天的硬度、黏着性仍极显著优于对照组. 可见, 细菌漆酶作为一种面粉改良剂, 在烘焙食品的制作中具有较大的开发潜力, 在食品加工领域有着较为广阔的应用前景. 



施用粪肥和菇渣对作物重金属累积的影响

金智, 胡雪峰, 蓝文翀, 李梅, 张伟杰

2023, 29(4):  628-638.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2296

摘要 ( 418 )   PDF (428KB) ( 130 )  

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通过田间试验，研究了施用双孢菇和金针菇菇渣、猪粪肥和牛粪肥对农作物生长和重金属积累的影响。猪粪肥Cu、Zn等重金属含量显著高于菇渣和牛粪肥。双孢菇菇渣Cu、Zn、Pb、Cd含量显著高于金针菇菇渣，与双孢菇基料中添加少量鸡粪有关。施用菇渣和粪肥，有显著增产效应。猪粪肥处理青椒产量显著高于其它施肥处理。猪粪肥处理，农作物中Cu、Pb、Cd主要富集在根部。青椒果实Zn、Pb、Cd含量显著增加；稻米Cu、Zn、Pb、Cd含量显著增加。但，青椒和稻米重金属含量均处于食用安全范围。双孢菇菇渣处理，青椒根部Cd显著增加，果实Pb含量也显著增加。双倍双孢菇菇渣处理，水稻根部重金属富集；稻米Pb、Cd含量也显著增加。猪粪肥和双孢菇渣长期使用对土壤和作物具有重金属累积风险，应引起充分重视。相比之下，施用金针菇菇渣和牛粪肥，土壤和作物重金属累积风险较低。



考虑全局交通信息的城市路网元胞自动机模型 

李舒健, 盛 哲, 董力耘,

2023, 29(4):  639-650.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2515

摘要 ( 151 )   PDF (1691KB) ( 163 )  

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将车辆起讫点引入四向 BML(Biham-Middleton-Levine) 模型, 在周期边界下研究城市交通流的动力学演化过程. 驾驶人选择到终点的最短路径时不仅要考虑相对位置, 还要考虑道路排列的行 (列) 的奇偶性. 采用静态路径选择策略时, 由于路径在初始时刻已经确定, 在很低密度下就发生局部死锁, 并不能有效提高临界密度. 采用基于全局交通信息的动态路径选择策略, 驾驶人根据速度阈值, 在满足转向条件时可以改变运动方向来避开拥堵区域. 模拟结果表明, 采用较小的阈值就可以有效减少交通拥堵, 且不会显著增加行程距离. 如果采取分区的局部控制策略, 还可以进一步减小平均速度的脉动.



深度确定性策略梯度算法耦合模型驱动的行人过街仿真 

宋 涛, 王彦林, 魏昕恺, 韦艳芳

2023, 29(4):  651-665.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2519

摘要 ( 175 )   PDF (2936KB) ( 109 )  

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行人仿真在公共安全研究中扮演着重要的角色, 但如何增强仿真环境中智能体的真实性一直是一个难题. 本工作提出了一种深度确定性策略梯度-行人二维优化速度模型耦合驱动算法, 并对无信号交叉口行人过街行为进行仿真. 通过构建考虑无速度差项和有速度差项 2 种行人二维优化速度模型的策略探索方案, 揭示出带有速度差项行人二维优化速度模型的耦合驱动算法倾向于灵活地选择相对安全的动作, 从而使行人选择动作的策略也更优, 达到了完全避免行人碰撞、确保行人安全的功能. 



基于强化学习的改进 NSGA-II 算法的城市快速路入口匝道控制 

陈 娟, 郭 琦

2023, 29(4):  666-680.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2435

摘要 ( 212 )   PDF (2272KB) ( 290 )  

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为了缓解城市快速路拥堵和尾气排放问题, 提出了基于竞争结构和深度循环 Q 网络 的改进非支配排序遗传算法 (non-dominated sorting genetic algorithm II based on dueling deep recurrent Q network, DRQN-NSGA-II). 该算法结合了基于竞争结构的深度 Q 网络(dueling deep Q network, Dueling DQN)、深度循环 Q 网络 (deep recurrent Q network, DRQN) 和 NSGA-II 算法, 将 Dueling DRQN-NSGA-II 算法用于匝道控制问题. 除了考虑 匝道车辆汇入以提高快速路通行效率外, 还考虑了环境和能源指标, 将尾气排放和燃油消耗 作为评价指标. 除了与无控制情况及其他算法进行比较之外, Dueling DRQN-NSGA-II 还与NSGA-II 算法进行了比较. 实验结果表明: 与无控制情况相比, 本算法能有效改善路网通 行效率、缓解环境污染、减少能源损耗; 相对于无控制情况, 总花费时间 (total time spent, TTS) 减少了 16.14%, 总尾气排放 (total emissions, TE) 减少了 9.56%, 总燃油消耗 (total fuel consumption, TF) 得到了 43.49% 的改善.



考虑医院用户停车偏好和优先级的共享停车位分配 

姬杨蓓蓓, 陆雪晴, 董继昌, 赖泽荣

2023, 29(4):  681-693.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2395

摘要 ( 194 )   PDF (926KB) ( 176 )  

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考虑医院停车用户紧迫程度和停车偏好差异的共享停车位分配优化问题, 引入了分配优先级和主观停车效用两个参数, 建立了以最大化考虑分配优先级的请求接受率为主目标, 以最大化总主观停车效用为次目标的共享停车位分配模型, 提出并对比分析了 3 种分配机制: 静态分配机制、动态分配机制和考虑急诊车位预留的动态分配机制. 研究表明, 本模型可以显著提高紧迫程度高和老年停车用户的请求接受率, 并为用户匹配更符合其停车偏好的车位; 平台管理者设置一定比例的急诊预留车位可以有效提高急诊类用户的请求接受率, 设置 8% 的 急诊预留车位可以使急诊类用户的请求接受率达到 95% 以上, 显著增加共享停车分配的综合 效益. 



基于 AnyLogic 的轨道交通车站大客流瓶颈识别与疏散组织优化 

陈雷钰, 张汝华, 马明迪

2023, 29(4):  694-704.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2433

摘要 ( 216 )   PDF (3111KB) ( 318 )  

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以济南园博园地铁站为研究对象, 通过分析行人在不同设备设施处的行为特性, 建立 行人流模型, 运用 AnyLogic 软件搭建仿真实验平台, 针对 3 种不同类型的大客流情况进行紧 急疏散模拟. 仿真结果表明: 在发生可预见性大客流情况下, 当车站客流增加幅度较小时, 站台层客流密度较大, 可通过缩短列车运行间隔来提高车站疏散能力; 而车站客流大幅增加时,车站安检区域发生拥堵, 需增设一条安检通道. 在发生不可预见性大客流时, 车站大多数情况下都能满足疏散标准, 但楼梯通道和出站闸机处仍是客流瓶颈所在, 故高峰期客流疏散需要人 为采取一定措施合理引导. 通过模拟 2 种类型大客流情况下的车站应急疏散过程, 识别出车站的瓶颈, 并对瓶颈做出有效改善措施, 对保障乘客疏散安全和效率、提高车站服务能力及制订 应急疏散方案具有重要意义.



考虑界面滑移和掀起的组合梁弯曲变形解析解

杨骁, 王欢

2023, 29(4):  705-719.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2309

摘要 ( 513 )   PDF (489KB) ( 105 )  

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考虑组合梁连接面的纵向滑移与竖向掀起效应，在组合梁子梁满足Euler-Bernoulli梁弯曲理论的假定下，以组合梁纵向滑移和子梁竖向挠度为基本未知量，建立了组合梁弯曲变形的控制方程。利用Laplace变换及其Laplace逆变换，得到了均布载荷作用下简支组合梁弯曲挠度、滑移位移、轴力和弯矩的解析解。假定组合梁两子梁材料和几何参数相同，重点分析了加载方式和连接面纵向滑移与竖向掀起刚度对简支组合梁弯曲变形的影响。研究表明，随着界面纵向刚度的增大，组合梁挠度、滑移位移、弯矩均先减小后趋于不变，而组合梁的轴力先增大后不变；随着界面竖向刚度的增大，上部加载时，上部子梁的挠度与弯矩先减小后趋于不变，下部子梁的挠度与弯矩先增大后趋于不变；下部加载时与上部加载情况相反；两梁所受荷载一致时，组合梁的变形及内力与竖向刚度无关。



装配式剪力墙结构位置优化

李嘉喆, 朱杰江

2023, 29(4):  720-733.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2313

摘要 ( 444 )   PDF (472KB) ( 63 )  

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装配式剪力墙结构的优化设计中，预制构件的位置优化是控制成本的重要方法。在预制构件选型确定的情况下，结合免疫遗传算法，以最小预制构件体积为目标函数，以结构扭转位移比及层间位移角为约束条件，对预制剪力墙-梁组合构件的位置进行优化。算例优化结果表明，结合免疫遗传算法的装配式剪力墙位置优化结果在满足结构约束条件的同时，预制构件体积更小、更具经济性。



一种连续梁桥高效阻尼体系

李子阳, 许浩, 张强, 杨巧荣, 徐子东

2023, 29(4):  734-744.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2344

摘要 ( 139 )   PDF (3403KB) ( 61 )  

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提出了一种连续梁桥高效阻尼体系 (efficient damping system of continuous girder bridge, EDB), 通过放大阻尼器的相对位移来提高耗能效率. 为了研究该阻尼体系在连续梁桥 抗震中的适用性, 设计制作了 3 倍位移放大型阻尼器和普通阻尼器的试验模型, 并在正弦波作 用下进行往复加载试验. 分析了不同试验工况下阻尼器的滞回曲线, 并将理论值与试验值进行 了对比, 验证了其放大效果. 以一座 6 跨连续桥梁为工程背景, 基于有限元软件建立其多质点 模型, 分析了不同减震方案在 3 条地震波作用下的墩底剪力、墩底弯矩、位移、滞回曲线、能 量耗散曲线. 研究结果表明, 连续梁桥高效阻尼体系有效地耗散了地震能量, 减小了桥梁结构 的地震响应.



双层锥形非粘结隔震支座力学模型及地震响应分析 

郝瑞康, 何文福, 张 强, 陈睦锋

2023, 29(4):  745-757.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2366

摘要 ( 119 )   PDF (1317KB) ( 115 )  

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针对广大高烈度地区村镇房屋抗震能力不足的问题, 提出了一种适用于低层及多层房 屋抗震的具有较好的减震限位及简单实用特征的双层锥形非粘结隔震支座. 首先, 对双层锥形 非粘结隔震支座变形理论进行了分析, 得到支座的 3 阶力学性能特征和恢复力模型; 其次, 通 过单层锥形隔震支座静力试验结果和有限元模型结果对比, 验证了数值分析模型可靠性; 进一 步基于支座数值模型研究了橡胶材料厚度、支座倾斜角度、竖向压应力及水平位移等主要参 数, 对双层锥形隔震支座的力学性能及耗能能力的影响规律, 结果表明橡胶材料厚度越大支座 耗能越强, 倾斜角度越大支座的第 3 阶刚度越大; 最后通过对双层锥形隔震结构进行结构响应 分析, 结果表明采用双层锥形隔震支座的结构具有较好的减震效果. 



纤维混凝土对深埋调蓄盾构隧道管片力学性能的影响

张金生, 庄欠伟, 李 东, 张 弛

2023, 29(4):  758-768.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2397

摘要 ( 143 )   PDF (4362KB) ( 86 )  

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以上海苏州河段深埋调蓄盾构隧道工程为背景, 采用多功能回型框架试验系统对3 组不同纤维混凝土和 1 组无纤维混凝土浇筑的管片梁和管片接头进行足尺静载试验, 探究 了 3 种纤维混凝土对深埋调蓄盾构隧道管片力学性能的影响. 管片梁试验结果表明: 合成纤维 可以提高混凝土的抗拉能力, 在内水压达到 0.5 MPa 时不同纤维可使钢筋应力降低 8%∼22%不等; 合成纤维可以有效延缓裂缝的出现并抑制其发展, 其中 Barchip 纤维管片裂缝宽度降低 了 40%, 同维纤维降低了 20%, 钢纤维降低了 28%. 管片接头试验结果表明: 合成纤维可以提 高接头试件的整体刚度, 其中 Barchip 纤维提高了 24%, 同维纤维提高了 10%, 钢纤维提高了17%; 合成纤维混凝土可以有效降低接头受压区在螺栓屈服时出现碎角破坏的程度. 总体而言, Barchip 纤维在抑制裂缝发展和提高管片和接头整体刚度等方面的表现均优于钢纤维, 而同维 纤维在相关方面的表现则劣于钢纤维.



高放废物处置库温度场解析

何路强, 周祥运, 孙德安

2023, 29(4):  769. 

摘要 ( 114 )   PDF (4156KB) ( 107 )  

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高放废物处置库的温度场分布特征是处置库安全性能评估和尺寸设计的重要依据之 一. 根据 KBS-3V 型处置库概念设计, 建立了单废物罐的轴对称 2 维传热模型. 首先, 借助有 限傅里叶正弦变换、分离变量法和冲量定理法得到单废物罐放热条件下围岩任意点的温度解 析表达式, 通过与已有的半解析解和线热源解结果的对比分析, 验证了该模型的有效性; 采用 在岩壁温度上叠加缓冲层温度差的方法得到废物罐表面温度, 然后分析了废物罐近场温度演 化规律; 最后, 对材料热参数、核废物衰变参数以及几何参数对废物罐表面温度的影响进行了 分析. 研究结果表明: 废物罐近场温度在前 2 年快速上升并达到峰值, 之后温度随处置时间缓 慢下降; 缓冲区温度梯度较大, 而围岩区温度梯度较小; 缓冲材料和围岩导热系数越大、缓冲 层厚度越薄、核废物燃烧值越小、冷却时间越长, 则废物罐表面温度越低; 膨润土颗粒层厚度 对废物罐表面温度的影响大于膨润土块层厚度, 这是因为颗粒层材料导热系数较低. 



基于 3 种断裂韧性测试方法的试验分析

王永东, 包 陈, 宁 冬, 王谊清, 景 益, 浦承皓

2023, 29(4):  786-795.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2429

摘要 ( 149 )   PDF (1022KB) ( 271 )  

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归纳总结了 3 种 J 积分测试方法, 即卸载柔度法、规则化法和 S_pb 分离参数法测量断 裂韧性的原理, 并针对某金属材料分别采用 3 种方法进行了对比测试. 发现 3 种方法均可以获 得有效的 J_IC 值, 由卸载柔度法得到的 J_IC 值最大, 由规则化法得到的 J_IC 值最小, 但与 S_pb分离参数法较为接近.



电极对 CdZnTe 光电探测器性能的影响 

师好智, 王林军

2023, 29(4):  796-802.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.2484

摘要 ( 258 )   PDF (1314KB) ( 162 )  

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CdZnTe 材料具有较宽的禁带宽度和化学稳定性, 使其成为制备紫外光电探 测器的理想材料. 电极与 CdZnTe 材料之间良好的接触特性对制备高灵敏度和高稳 定性的紫外探测器具有关键作用. 制备了单电极 Au/CdZnTe/Au 探测器和复合电极

Au/GaZnO(GZO)/CdZnTe/GZO/Au 探测器, 研究了不同电极对 CdZnTe 紫外光电探测器 性能的影响.