编审园地

• 2025年度《河北工业科技》特色栏目重点选题及征稿启事

  本刊编辑部;

  <正>《河北工业科技》是由河北科技大学主办的综合性技术类期刊,双月刊,单月月末出版。现为中国科技核心期刊、中国高校优秀科技期刊、河北省优秀科技期刊。本刊加入的中外数据库主要包括:中国科技核心期刊(中国科技论文统计源期刊)、中国知网(中国学术期刊网络出版总库)、中文科技期刊数据库(维普)、万方数据库、科学引文数据库(SCD)、RCCSE中国学术期刊评价数据库、长江文库、新华网-学术中国、台湾中文电子期刊服务——思博网(CEPS)、美国化学文摘社(CAS)数据库、美国《剑桥科学文摘》(CSA)、美国《乌利希期刊指南(网络版)》(Ulrichsweb)、英国《科学文摘》(INSPEC)、俄罗斯《文摘杂志》(AJ)、《日本科学技术振兴机构(中国数据库)》(JSTChina)等。

  2025年02期 v.42;No.210 100+205页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
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人工智能专栏

• 一种基于领域知识的检索增强生成方法

  张高飞;李欢;池云仙;赵巧红;勾智楠;高凯;

  为了提高当前大语言模型(large language model, LLM)在利用检索文档生成答案时的准确性，提出一种基于领域知识的检索增强生成(retrieval-augmented generation, RAG)方法。首先，在检索过程中通过问题和领域知识进行第1层的稀疏检索，为后续的稠密检索提供领域数据集；其次，在生成过程中采用零样本学习的方法，将领域知识拼接在问题之前或之后，并与检索文档结合，输入到大语言模型中；最后，在医疗领域和法律领域数据集上使用大语言模型ChatGLM2-6B、Baichuan2-7B-chat进行多次实验，并进行性能评估。结果表明：基于领域知识的检索增强生成方法能够有效提高大语言模型生成答案的领域相关度，并且零样本学习方法相较于微调方法表现出更好的效果；采用零样本学习方法时，融入领域知识的稀疏检索和领域知识前置方法在ChatGLM2-6B上取得了最佳提升效果，与基线方法相比，ROUGE-1、ROUGE-2和ROUGE-L评分分别提高了3.82、1.68、4.32个百分点。所提方法能够提升大语言模型生成答案的准确性，为开放域问答的研究和应用提供重要参考。

  2025年02期 v.42;No.210 103-110+196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K]
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• 基于Stacking模型的早产预测方法

  马金龙;史晓月;杜丽佳;王胜普;杨志芬;

  为了解决传统机器学习模型在早产预测时综合性能不足的问题，提出一种基于Stacking模型的早产预测方法。首先，在数据预处理阶段，采用欠采样技术平衡正、负样本分布，并通过数据标准化消除变量间的数值差异；其次，通过分析特征之间的相关性和特征重要性分数，进行特征选择；然后，在Stacking模型构建时，通过分析机器学习算法预测结果间的皮尔逊相关系数，调整基分类器的类型和数量；最后，利用多种评价指标对基于Stacking模型的早产预测方法进行全面评估，并将其与现有方法对比分析，验证该方法的有效性。结果表明：所提方法在ROC曲线下面积(area under the curve, AUC)、准确率(Accuracy)、F1值和召回率(Recall)方面，分别达到了0.921 9、0.922 9、0.916 4和0.858 5,均优于搭建Stacking模型所用的11个单一模型的最佳表现，且整体性能优于现有研究方法。所提方法能够高效识别孕早期的早产高风险人群，为早产的提前干预提供有力支持。

  2025年02期 v.42;No.210 111-119+181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1467K]
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绿色建筑专栏

• 全现浇混凝土外墙精细及简化数值模拟分析方法研究

  梁家辉;徐涛;尹博;朱永晁;种迅;蒋庆;宋鹏程;苏文基;

  为了给全现浇混凝土外墙的抗震性能研究提供有效研究手段，基于前期开展的全现浇混凝土外墙抗震性能试验，研究了这类结构的精细有限元模型的建模方法，建立了适用于整体结构分析的混凝土填充墙简化等效斜撑模型，提出了开窗洞填充墙斜撑位置和形式的确定方法，以及等效斜撑宽度和厚度的计算方法等。结果表明：采用所建立的精细有限元模型分析得到的全现浇混凝土外墙损伤模式以及滞回曲线、刚度和承载力特性等均与试验结果吻合良好，可以较好地反映试验试件的受力性能；简化分析模型计算结果与试验结果均较为接近；简化分析模型在有效提高了计算效率的同时，具有较高的准确性。所提精细和简化有限元模型可为全现浇混凝土外墙在构件层次和整体结构层次的有限元分析提供参考。

  2025年02期 v.42;No.210 120-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1951K]
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• 冻融与硫酸盐作用下铁尾矿混凝土损伤性能研究

  李淑燕;王鸿源;冯海暴;

  为明晰铁尾矿混凝土在复杂环境下的耐久性能，在冻融循环和硫酸盐侵蚀耦合作用下，研究了铁尾矿混凝土的损伤特性。将制备的铁尾矿混凝土在5%(质量分数，下同)的Na_2SO_4溶液中进行冻融循环试验，分析质量损失、相对动弹性模量和抗压强度损失的变化规律；结合损伤力学，以超声波波速为损伤变量，研究耦合作用下铁尾矿混凝土的劣化过程，并通过分析超声波速、弹性模量与孔隙率的关系，构建了铁尾矿混凝土密实度模型。结果表明：铁尾矿混凝土的质量在循环20次时出现阶段性增长，随后呈递减趋势，相对动弹性模量和抗压强度的下降速率呈先快、后慢、再快的现象；抗压强度损失与混凝土损伤度呈正相关，超声波速、弹性模量与孔隙率呈反比；在冻融循环和硫酸盐侵蚀耦合作用下，铁尾矿混凝土的劣化速率最快。研究结果可为铁尾矿混凝土在复杂寒冷环境下的应用提供参考价值。

  2025年02期 v.42;No.210 128-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1792K]
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• LYP160低屈服点波纹双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能分析

  袁朝庆;李月;李国洋;张浩;计静;

  为了更好地提升双钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能，将新型LYP160低屈服点波纹双钢板替代平钢板应用于组合剪力墙结构，并以混凝土强度(C30、C40、C50和C60)、中低剪跨比(2.0、1.5和1.0)为主要参数，设计了12组试件，其中普通钢材试件、低屈服点钢材试件各6组。利用有限元软件建立新型LYP160低屈服点波纹双钢板组合剪力墙结构模型，通过绘制滞回曲线和骨架曲线，对12组试件进行承载能力和延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能分析。结果表明：1)随着混凝土强度的增大，普通钢材试件和低屈服点钢材试件承载能力提高，延性有一定降低，耗能能力基本无变化，并且在相同混凝土强度下，低屈服点钢材延性比普通钢材延性好；2)随着剪跨比的减小，普通钢材试件和低屈服点钢材试件承载能力提升，延性略有下降，并且在相同剪跨比下，低屈服点钢材比普通钢材的延性最大提升70.83%。研究证明了LYP160低屈服点钢材波纹双钢板混凝土组合剪力墙的承载能力、延性、刚度退化、耗能能力相较于普通试件均有显著提升，具有良好的抗震性能，并可为LYP160低屈服点钢材波纹双钢板混凝土组合剪力墙的应用提供理论参考。

  2025年02期 v.42;No.210 137-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1557K]
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• 新型阻锈剂的合成及对混凝土钢筋性能的影响

  张冀男;史兰香;

  为了解决严酷环境下混凝土钢筋的锈蚀问题，以对苯二异氰酸酯或对苯二异硫氰酸酯与化合物(I)缩合合成了6种新型阻锈剂ZS1—ZS6。采用正交试验法，对合成工艺条件进行了优化；用线性极化法和交流阻抗法，对ZS1—ZS6的阻锈性能进行测试，筛选出最优阻锈剂；按国家标准方法测试阻锈剂对混凝土性能的影响，又参照ASTM G31-72(2004)方法，在不同NaCl浓度下测试了钢筋的失重率和缓蚀率。结果表明：ZS1—ZS6最优制备工艺条件为反应温度为130℃、对苯二异氰酸酯与二乙烯三胺的物质的量比为1∶1.3、反应时间为24 h;在最优工艺条件下，ZS1—ZS6的收率达95.7%～97.2%;ZS1—ZS6均具有良好的阻锈性能，ZS5为最优；掺ZS5的基准混凝土试件，Cl~-扩散系数和碳化深度大幅降低，掺ZS5前后，混凝土的抗压强度、抗折强度和坍落度变化不大，与混凝土的相容性较好，对施工有利；碳钢在含ZS5的3.5%(质量分数，下同) NaCl腐蚀介质中浸泡90 d,容抗曲线半径仍有增长趋势，钢筋失重率低，缓蚀率高，阻锈持久性好。ZS5能有效阻止混凝土钢筋的锈蚀，显著提高混凝土的耐久性，可广泛应用于腐蚀环境中的建筑物。

  2025年02期 v.42;No.210 146-151+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1041K]
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• TOD模式下上盖塔楼地铁车站结构地震易损性分析

  李文博;冯富强;郭飞;张彦华;安军海;

  为进一步探究上盖塔楼地铁车站的结构动力响应及损伤状况，推动以公共交通为导向的开发(transit-oriented development, TOD)模式体系的发展，开展了TOD模式下上盖塔楼地铁车站结构地震易损性分析。以北京某城市综合体工程为研究背景，综合考虑场地类别、输入地震动特性等因素的影响，建立了不同场地类别下的土-结构相互作用非线性分析模型，提出了一种TOD模式下上盖塔楼地铁车站结构抗震性能评估指标范围，并确定了其地震易损性曲线，进而得到不同损伤状态下的超越概率。结果表明：上盖塔楼地铁车站结构在基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和倒塌5种损伤状态下对应的抗震性能指标范围分别为[0,0.136%]、(0.136%,0.324%]、(0.324%,0.664%]、(0.664%,1.122%]和(1.122%,+∞);近场脉冲型地震动对Ⅱ类场地中结构地震动影响更大，远场长周期型地震动对Ⅲ类场地中结构的影响更大；与近场脉冲型地震动和普通型地震动相比，远场长周期型地震动对场地类别更加敏感；地震动特性和场地类别对TOD模式下上盖塔楼地铁车站结构的动力响应有显著影响，相较于Ⅱ类场地，Ⅲ类场地中地震动特性对结构的影响更为显著且结构更容易遭受地震破坏。建立的结构易损性曲线和地震损伤状态概率表可有效评估TOD模式下上盖塔楼地铁车站的抗震性能，研究成果可为类似地下结构的抗震性能评价提供有价值的参考。

  2025年02期 v.42;No.210 152-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 2387K]
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污染防治专栏

• 无线气体传感器在环境监测中的应用设计

  班瑞凤;宋继红;

  为了满足环境监测系统监测危险源气体的长时需求，设计了无线气体传感器及低功耗运行策略。该传感器集成甲烷、一氧化碳和二氧化碳气体浓度检测模块，以STM32L071CBT6为核心微处理器进行数据采集、处理和存储，通过LoRa无线通信模块将监测数据上传至环网。在此基础上，提出了低功耗运行策略及能源管理策略，并对该无线气体传感器开展实验验证。结果表明：该传感器能够实时、准确监测甲烷、一氧化碳和二氧化碳浓度，检测误差均在敏感元件允许误差范围内；按电池总容量6 000 mA·h计算，引入低功耗运行策略和Autosleep电源管理机制后，用于环境气体监测的续航时间可达142.9 d,相比持续运行模式增加了378%。设计的无线气体传感器具有较好的应用价值，其性能指标具有较强的竞争优势，可为智能环境监测系统及无线传感器的设计提供理论参考和实践指导。

  2025年02期 v.42;No.210 164-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 1115K]
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• 高空核爆电磁脉冲辐照下货运高铁内部电场环境分析

  张岩;展滔;王奕沣;金梦哲;任泽瑄;

  为提升复杂电磁环境下货运高铁车厢内部电磁敏感设备的安全性，以高空核爆电磁脉冲(high-altitude electromagnetic pulse, HEMP)为激励源，使用场路耦合的方法对货运高铁车厢内含有直流-直流(direct current to direct current, DC/DC)转换器的电源机箱内部PCB的电场强度及感应电流进行分析。首先，在电磁仿真软件中建立货运高铁电场环境仿真模型；其次，将机箱放置于车厢内部不同位置，使用HEMP从上部和侧面2个方向对车厢进行辐照，采用有限积分法(FIT)预测HEMP辐照下车厢内部的电场分布并计算机箱内部感应电场强度；然后，使用法兰同轴装置法分析在30～300 MHz内机箱铝合金材质的屏蔽效能；最后，利用场路耦合的方法得到机箱内部PCB电路板的电场强度以及感应电流。结果表明：电场峰值为50 kV/m的HEMP,在距离核爆点水平距离30 km处侧面辐照车厢时，车厢中间靠近车窗位置的电场强度较大；3A21铝含量机箱可有效抑制电场干扰；机箱内部PCB电路板上感应电流峰值为1.9 mA,符合GB 17625.1—2022标准要求；机箱内部PCB电路板上电场强度峰值为270 V/m时，PCB电路工作正常，没有偏离规定的指标值，符合GJB 151B—2013标准中RS103电场辐射敏感度要求。研究结果可为HEMP辐照条件下高铁货物运输电的磁防护提供依据。

  2025年02期 v.42;No.210 172-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1742K]
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研究与开发

• 含表面裂纹储罐应力强度因子分析

  焦亮杰;刘庆刚;赵泽楠;段志祥;

  为防止含缺陷在役储罐发生安全事故、提高其安全性，对含裂纹缺陷储罐不同尺寸和不同位置裂纹的应力强度因子进行研究。以承受内压作用的含表面半椭圆裂纹储罐为研究对象，利用相互作用积分法研究了不同裂纹长度(c)、裂纹深度(a)与储罐厚度(t)比值a/t、裂纹所处位置因素对裂纹尖端应力强度因子最大值K_(Ⅰ,max)数值的影响。结果表明：裂纹处于筒体位置时，K_(Ⅰ,max)随着裂纹长度和裂纹深度与储罐厚度比值的增大而增长，且增长速率不固定；裂纹处于椭圆形封头时，K_(Ⅰ,max)随裂纹面几何中心与椭圆封头中心连线与椭圆封头长轴夹角θ的增大而减小，随裂纹长度的增加而增大；裂纹处于开孔附近高应力区时，K_(Ⅰ,max)随裂纹长度的变化规律与筒体处一致；当裂纹长度大于裂纹深度时，K_(Ⅰ,max)出现在裂纹前缘中间部位，反之出现在裂纹前缘两端。研究结果对于在役含缺陷储罐及其他压力容器安全评价以及检验规则的制定具有一定的参考意义。

  2025年02期 v.42;No.210 182-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 1184K]
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• 自响应仿生靶标力学和钝击响应特性研究

  王彤彤;熊漫漫;陈晓勇;高青蛋;马雪姣;冯飞;

  为了实现对弹击防护装置钝击场非接触可视化传感，建立了自响应仿生靶标。以力致发光材料硫化锌铜(ZnS∶Cu)作为力敏感材料与硅橡胶复合制得自响应仿生皮肤，再与以热塑性弹性体聚合物(以下简称科腾聚合物)制备的仿生脂肪(以下简称科腾基仿生脂肪)共同构成自响应仿生靶标，对自响应仿生皮肤、科腾基仿生脂肪进行准静态力学试验，并与生物皮肤、生物脂肪的力学性能进行对比，最后进行自响应仿生靶标冲击特性研究。结果表明：在0.10 s~(-1)应变率下，设计合成的自响应仿生皮肤(ZnS∶Cu-5、ZnS∶Cu-10)的弹性模量与人体前臂皮肤弹性模量在低应变范围内分别相差5.33%、1.33%,科腾基仿生脂肪的弹性模量与生物脂肪(绵羊臀部脂肪)的弹性模量相近，偏差为5.53%,说明了“力致发光材料-硅橡胶-科腾聚合物”作为自响应仿生靶标的合理性；该靶标在冲击载荷下表现出明显的力光响应，力光强度与冲击波峰值线性相关；冲击气压为0.3 MPa时，自响应仿生靶标能够较准确测得钝击场冲击波初到峰压，相对误差为13.7%。自响应仿生靶标在实时可视化软组织受冲击波场中具有较大的潜力，可为弹道终点测试方法提供新思路。

  2025年02期 v.42;No.210 189-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
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• 地震作用下岩溶地质区域输电杆塔基础稳定性分析

  王丹;瞿波;

  为研究地震作用下岩溶地质区域输电杆塔基础动力响应特征和稳定性，采用有限元数值模拟方法研究了不同频谱特性地震波、地震波峰值加速度、溶洞规模以及距杆塔基础不同垂直距离情况下输电杆塔基础加速度响应、沉降、应力及损伤程度的变化情况。结果表明：地震作用下输电杆塔基础顶部加速度响应有明显的放大效应；随着峰值加速度的增加，输电杆塔基础沉降量不断增加；随着溶洞直径的增大，输电杆塔基础沉降的变化趋势符合指数函数分布；溶洞对输电杆塔基础沉降的影响随距离的增大而不断减小，且沉降波动幅度与溶洞距输电杆塔基础垂直距离相关；输电杆塔基础角部相交位置存在应力集中且为震害易损区域，溶洞距杆塔基础垂直距离大于3 m时倾斜度小于5‰,满足沉降限值要求，而当溶洞距杆塔基础垂直距离小于3 m易发生失稳，实际工程设计中应重点关注和防范。研究结果可为地震作用下杆塔基础的稳定性评估以及抗震设计、施工及维护提供参考。

  2025年02期 v.42;No.210 197-204页 [查看摘要][在线阅读][下载 1417K]
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