编读往来

• 2021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,国内外公开发行。本刊系中国科技核心期刊(中国科技论文统计源期刊)、RCCSE中国核心学术期刊(A),以及河北省优秀科技期刊、中国高校优秀科技期刊。刊发学科领域化(学)工、医药、环境科学与工程、生物科学与工程、食品工程、材料工程、建筑工程、新能源、机械、仪表及生产过程自动化、电气工程、信息科学与工程、冶金工程、能源动力、经济管理、物流、交通运输等。所设栏目常设栏目:[研究与开发][应用技术][综述与述评]特色栏目:[药物研发专栏][污染防治专栏][建筑节能专栏][智慧水运专栏][京津冀协同发展专题]

  2021年04期 v.38;No.188 254+351页 [查看摘要][在线阅读][下载 999K]
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研究与开发

• 铝硅镀层22MnB5高强钢高温拉伸性能及本构模型

  张双杰;刘恺源;王伟;高颖;朱庆齐;

  为了分析和表征热成形用的铝硅镀层22MnB5高强钢的热变形行为,采用Gleeble-3800热模拟试验机,在成形温度750～900℃、应变速率0.1～10 s~(-1)试验条件下实施了铝硅镀层22MnB5高强钢的板材等温拉伸试验,采用双曲正弦型Arrhenius本构模型描述铝硅镀层22MnB5高强钢的高温流变行为,并考虑应变影响构建了模型。结果表明:1)铝硅镀层22MnB5高强钢的真应力随成形温度的升高而降低,随应变速率的增大而升高,在高温低应变速率条件下(900℃,0.1 s~(-1)),峰值应力为134.24 MPa;在低温高应变速率条件下(750℃,10 s~(-1)),峰值应力为381.25 MPa; 2)本构模型预测值与等温拉伸试验值线性拟合的相关系数R~2为0.978,表明构建的本构模型在整个应变范围具有良好的预测精度。研究成果能够准确表征铝硅镀层22MnB5高强钢的热变形行为,为其数值模拟提供材料模型数据支持,并为其热加工工艺研究提供了参考。

  2021年04期 v.38;No.188 257-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 10298K]
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• ~(60)Co-γ射线引发合成羧甲基纤维素类高吸水树脂实验研究

  刘颖;耿丹丹;魏敏;刘柳;石治强;

  为合成可应用于农业领域的化学节水制剂,以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、羧甲基纤维素钠(CMCNa)为原材料,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,通过~(60)Co-γ射线引发合成高吸水树脂。实验确定了高吸水树脂的最佳制备条件,并对不同的阳离子浓度、压力、环境温度等环境条件下的高吸水树脂的吸水性能进行了分析讨论,还进一步分析了高吸水树脂的吸液速度及在土壤中的保水性能。结果表明:高吸水树脂的最佳制备条件为单体配比m(AA)∶m(AM)∶m(CMCNa)=18∶2∶3,交联剂用量为单体总质量的0.2%,吸收剂量为8.82 kGy;不同阳离子溶液对高吸水树脂的吸水倍率的影响是不一样的,对高吸水树脂吸水抑制作用从大到小依次为Fe~(3+)>Mg~(2+)>Na~+,因此在施用高吸水树脂时应避免与高价阳离子共混施用;随着环镜压力、温度的增加,高吸水树脂的吸水倍率、保水率均不断下降。制备的羧甲基纤维素类高吸水树脂能够有效减少土壤水分流失,提高土壤的含水量,可为农业抗旱提供技术支持。

  2021年04期 v.38;No.188 265-271页 [查看摘要][在线阅读][下载 5988K]
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应用技术

• 基于模型预测轮廓控制的自动驾驶车辆路径跟踪控制

  潘公宇;刘一;

  为了实现无人驾驶汽车的路径跟踪和避障功能,基于模型预测轮廓控制提出一种路径跟踪控制策略。首先将二自由度单轨车辆模型和Pacejka轮胎模型结合在一起搭建整车模型,遵循模型预测的思路将路径规划和跟踪问题结合为一个非线性优化问题,利用线性化得到线性时变模型,在每个采样时间内以凸二次规划的形式建立非线性优化问题的局部逼近。其次,为了使车辆在跟踪路径的时候维持稳定,结合车辆稳定包络线,施加横向稳定性约束,并通过施加车道线边界约束,实现自动驾驶车辆的避障功能。最后将Matlab/Simulink和Carsim结合进行联合仿真。仿真结果表明,所设计的控制器在较宽路面能自主规划出一条最短路径,实现了跟踪和避障功能,同时维持了车辆在行驶中的稳定性和安全性,在赛道竞速下具有较明显的优势。研究结果可为结构化道路下的汽车自动驾驶提供技术参考,具有一定的应用价值。

  2021年04期 v.38;No.188 272-279页 [查看摘要][在线阅读][下载 1884K]
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• 农机自动驾驶设备作业检测系统的设计与实现

  杨宏伟;苏仁忠;解晓琴;

  为了满足精准农业领域对农机自动驾驶系统作业进行性能评估和质量管控的需求,解决常规人工测量中误差大、不确定度高的难题,设计一种在真实作业环境中使用的高精度检测系统,使用组合导航系统为核心组件搭建硬件采集设备,运用动态后处理技术(PPK)对观测数据进行深耦合处理,并开发基于JavaScript的自动化评估软件,实现检测过程中的人机交互、数据提取、地图直观显示和结果统计。选择不同型号的样机在硬化场地和农田熟地进行试验,结果表明:系统采集的作业数据连续、稳定,耦合处理的精度较高,能够直观准确地评估农机自动驾驶设备的作业性能。系统可应用于北斗农机辅助自动驾驶设备的作业评价和质量鉴定,有助于推动国家农机购置补贴和质量认证政策的落地。

  2021年04期 v.38;No.188 280-285页 [查看摘要][在线阅读][下载 4384K]
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• 大直径盾构隧道与临近地铁车站的交互影响研究

  王拓新;

  为了解决盾构隧道穿越地铁车站施工过程中隧道及既有车站变形的问题,结合现场监测结果,采用PLAXIS3D有限元软件对某大直径盾构隧道穿越临近既有地铁车站的施工过程进行数值模拟分析,研究了大直径盾构隧道与临近地铁车站的相互影响,探索了注浆压力、掌子面压力下隧道及既有车站的结构变形规律。研究结果表明:1)当注浆压力在70%～90%上覆土层重力范围内时,提升注浆压力能显著控制隧道和既有车站变形;2)当掌子面压力小于1.5倍掌子面侧向静止土压力时,隧道拱顶沉降随掌子面压力呈线性增大,反之,隧道拱顶沉降则加速增大;3)在盾构隧道施工过程中,盾构隧道和既有车站均有较为显著的变形,且主要影响1.5倍直径范围内的区域。研究结果可为新建隧道开挖对地下既有管道和结构物的影响研究和施工提供参考。

  2021年04期 v.38;No.188 286-293页 [查看摘要][在线阅读][下载 4862K]
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• 季冻区玄武岩路基疲劳损伤特性研究——以赤峰市某高速公路为例

  杨遂中;

  为了减少季冻性气候对玄武岩路基的不利影响,以赤峰市某高速公路为例,研究玄武岩碎石路基的疲劳损伤特性。依据莫尔库仑准则及CT检测技术原理,对赤峰市玄武岩样品进行室内冻融循环试验和微波照射试验,并对不同冻融循环次数下的玄武岩试样的孔隙率、应力应变以及不同含水率下的玄武岩试样内部损伤情况进行分析讨论。结果表明:1)内部存在多边形节理的玄武岩遵从莫尔库仑准则,易发生节理面的弱强度剪切滑动破坏;2)随着冻融次数的增加,玄武岩孔隙率逐渐增大,峰值应力逐渐减小,峰值应变逐渐增大,模量逐渐降低,峰值应力和冻融次数呈现线性关系;3)随着浸泡时间的增长,玄武岩试样经微波照射后损伤程度变大,裂纹增多;4)玄武岩的损伤变量能够通过CT值确定,其损伤是由玄武岩内部吸波物质引起的内部温度应力梯度导致的。研究成果明确了季冻性气候对玄武岩路基工程的承载力和稳定性的影响规律,可为季冻区玄武岩路基病害防治工作提供数据支持。

  2021年04期 v.38;No.188 294-299页 [查看摘要][在线阅读][下载 3439K]
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• 化工数字化交付项目中三维协同设计的应用及优化

  孙冠华;贺永金;姜继鼎;孙建斌;

  为了探索更优的三维协同设计方案,解决数字化交付项目实施中遇到的各类技术问题,以某公司数字化交付项目为研究对象,详细说明了以Plant Design Management System(PDMS)为承载体的三维协同设计系统的建设思路及架构,梳理了PDMS各专业数据的输入方式及来源,分析了各阶段、各专业数据占比的成因,探讨了设计成果的应用预期,并对比了三维协同设计系统实施前后的效果。结合项目实施情况,提出优化方案。结果表明:1)以PDMS为承载体的三维协同设计系统架构合理,所需的各专业数据完整准确;2)通过实施三维协同设计,PDMS数据量增加68%,设计变更减少35%,施工周期缩短5%,排除碰撞错误提升260%,可视化成果优化了设计方案,节省了大量土建成本;3)更明确的分工、更详细的规则、更完善的设计软件及更多的人力投入可以更好地完善三维协同设计工作。研究结果可以为其他企业的三维协同设计提供参考,使数字化交付项目得以顺利实施。

  2021年04期 v.38;No.188 300-307页 [查看摘要][在线阅读][下载 5794K]
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药物研发专栏

• 莲子心饮片含量测定方法优化

  闫悦欣;梁思怡;纪胜男;李丽丽;哈婧;

  为了解决提取效率低而导致的市售莲子心含量项鲜有合格的问题,对莲子心饮片中有效成分的提取方法进行优化。分别对莲心碱的提取方式、提取溶剂以及提取溶剂体积进行了考察,利用优化后的提取方法制备莲子心饮片供试品溶液,选用Kromasil 100-5-C_(18)(4.6 mm×150 mm)色谱柱,以乙腈-0.015 mol/L十二烷基磺酸钠溶液-冰醋酸(体积比55∶44∶1)为流动相,在流速为1.0 mL/min,柱温为30℃,检测波长为284 nm,进样量为10μL条件下,进行含量测定。结果表明,最佳的提取条件为选择25 mL 0.08%盐酸甲醇溶液作为提取溶剂,超声提取40 min;优化后的提取方法使莲心碱的含量测定较稳定,莲心碱的提取效率得到显著的提升;莲心碱进样量在36.9～369.5 ng时,线性关系良好,平均回收率为99.9%,RSD为1.79%。优化后的提取方法操作简便,提取率高,重复性好,方法准确,可为莲心碱的提取以及后续莲子心饮片质量标准的制定提供参考依据。

  2021年04期 v.38;No.188 308-314页 [查看摘要][在线阅读][下载 958K]
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建筑节能专栏

• 生态建筑的节能精细化设计

  张易文;杨敏;韩磊;

  为了减少生态建筑系统的能源消耗量、提升建筑的空间利用率,从建筑节水和建筑节电2个角度对生态建筑空间进行精细化规划分析。根据建筑施工面积和服务器的CPU大小对建筑施工用水请求进行分配,利用液位传感器对建筑用水进行控制,构建节水型建筑循环水系统服务器耗能模型,完成生态建筑节水设计;利用太阳能光伏发电技术将太阳能转化成电能,以太阳能电池组件和光伏发电逆变器为研究目标,计算电池容量,构建光伏发电逆变器状态方程,完成建筑光伏发电设计,实现建筑的空间精细化规划。结果表明,所提方法水能源消耗量为180～400 J,电能源消耗量为180～210 J,生态建筑空间利用率最高可达到80%。基于光伏发电的节电、节水精细化方案降低了能源消耗,提高了空间利用率,扩大了建筑空间格局,对建筑生态节能及可持续发展研究具有一定的借鉴价值。

  2021年04期 v.38;No.188 315-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 3220K]
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污染防治专栏

• 石家庄市2020年秋冬季首轮灰霾污染过程分析

  张璇;王玮;

  为了探究石家庄市秋冬季重污染天气成因,采用石家庄市大气复合污染及灰霾监测超级站监测数据,结合地面空气站实况监测数据及气象资料,对2020年10月8日—11日石家庄市入秋后首轮灰霾污染过程进行分析,并探析污染物的组成及灰霾成因。结果表明:1)在此次污染过程期间,地面湿度较大且处于高压后部的辐合区,污染物形成堆积;2)根据组分重构污染特征分析可知,灰霾过程中NO_x向硝酸根离子的转化驱动了PM_(2.5)不断攀升,日均浓度达到中度污染水平;3)与2019年入秋后首次污染过程相比,2020年入秋后首次污染过程移动源占比显著增加,呈现明显的机动车源特征。研究结果能够为石家庄市进一步加强机动车源管控提供依据,调整交通运输结构、提高交通管理水平提供依据,并可为城市环境精细化管理提供技术参考。

  2021年04期 v.38;No.188 321-328页 [查看摘要][在线阅读][下载 6096K]
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智慧水运专栏

• 大型沉管管节浮运航道适航特性建模分析

  陈宏伟;朱峰;

  为确保沉管隧道在航道中长期浮运作业的安全性与可靠性,依托深中通道工程备选预制厂方案,建立珠江口局部区域二维水流数学模型,在实测水文资料验证的基础上,通过模型计算揭示了浮运航道的水动力变化特征,开展航道范围内横流、纵流的变化特点分析。分析结果表明:工程实施后,龙穴港池水域的潮流流速普遍较弱,南沙四期港池水域流速变化较小,口门区水域环流较弱,为南沙港池作为防台锚地提供有利条件;浮运航道在小潮和中潮期间的最大横流可以近似认为不超过0.5 m/s;小潮和中潮期间的最大纵流不超过1.0 m/s,可以满足通航对水流条件的要求。但是大潮期间水流条件不满足浮运对水流流速的要求。研究结果可以为沉管浇筑区选址和浮运航道选线提供重要的参考依据和技术支撑。

  2021年04期 v.38;No.188 329-335页 [查看摘要][在线阅读][下载 4945K]
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• 南沙港区陆域软土基坑支护方案设计与实现

  刘树明;王四根;朱峰;

  为了有效消减建设于软土地基上的建筑物整体工后沉降,充分提高后续软土地基中基坑开挖的稳定性,依托广州港南沙港区办公楼软土基坑搅拌桩墙支护工程,进行了基坑支护方案的选型,分别对"先预压软基+后搅拌桩墙支护"与"不预压软基支护"2种备选工程方案进行了对比,同时采用直剪强度参数和φ=0法计算了地基的抗隆起承载力,并进行了对比分析。结果表明:对于研究项目,先预压可以显著提升土体的抗剪指标近一倍,实现搅拌桩墙深度和置换率的降低,从而降低工程造价;工程实测数据表明,计算中考虑φ会显著增加抗隆起安全系数,从而降低设计安全性;计算中考虑内摩擦角φ对土体抗力具有积极贡献,可以有效减少桩基布置密度。研究结果可以为工程中的土体设计参数选取提供重要依据,同时为类似基坑工程设计提供实用化参考案例。

  2021年04期 v.38;No.188 336-342页 [查看摘要][在线阅读][下载 2005K]
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编审园地

• 向本期载文的审稿专家致谢

  本刊编辑部;

  <正>本期《河北工业科技》共发表论文13篇。这些论文的发表是与有关专家的认真审读、细查资料、推敲分析、中肯评价分不开的。对此,本刊编辑部特向这些专家表示敬意,对他们的辛勤劳动表示感谢。本期载文的审稿专家名单如下(按姓名的汉语拼音字母顺序排列):

  2021年04期 v.38;No.188 335页 [查看摘要][在线阅读][下载 39K]
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综述与述评

• 分布式电源谐波机理与抑制技术综述

  陈通;李杰;

  分布式电源作为一种环境适应性强的清洁能源,具有就近利用率高、供电灵活等特点,但因其传播特征复杂,分散性强,使电网面临着新的谐波问题。首先,概述了分布式电源谐波的危害及其产生原因,指出电力电子装置是造成分布式电源谐波的重要因素之一;其次,对光伏发电系统、风力发电系统、微型燃气轮机系统和燃料电池系统4类电源产生的谐波机理进行综述,分析得出不同分布式电源产生谐波的主要影响因素;然后,梳理了针对这4类电源所产生谐波的抑制技术研究现状,指出分布式电源谐波抑制技术研究和应用中存在的问题;最后,展望了谐波抑制技术未来的研究方向。研究成果可为研究分布式电源谐波抑制技术和减少谐波造成的危害提供参考。

  2021年04期 v.38;No.188 343-350页 [查看摘要][在线阅读][下载 1313K]
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