钢铁碳中和

• 夹杂物特征对Q235钢应力场分布规律模拟研究

  邸高翔;曾亚南;郭文婧;王一同;王亚军;

  在高拉速连铸过程中，夹杂物作为典型的不连续缺陷，极易影响坯壳的质量，为阐明夹杂物对Q235B钢基体材料力学性能的影响，采用有限元软件对Q235钢中典型夹杂物及附近钢基体进行力学仿真，研究了嵌入钢基体的夹杂物的尺寸、类型及分布等因素对Q235钢基体的影响。根据仿真结果可知：夹杂物的大小和种类对Q235钢有明显影响。此外，具有尖角的复合夹杂物更容易导致局部应力集中，且当两个夹杂物之间的距离越小，应力集中现象越为显著。因此，在连铸过程中，通过控制相关元素的种类和含量以减少生成具有尖角形状的夹杂物，为提高Q235钢质量提供了理论依据。

  2024年04期 v.46;No.174 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1730K]
  

• “双碳”背景下自然科学类期刊转型发展研究

  许建飞;王利双;

  碳达峰、碳中和事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体，是我国经济社会高质量发展的战略目标和内在要求，更是推动出版行业科技期刊转型升级的助推器。在双碳背景下，抢抓机遇实现自我创新转型升级，是自然科学类期刊高质量健康发展的重要抓手。双碳目标的实现过程，将会迎来一系列技术革新突破，而科技期刊的转型升级过程则可为新技术革新、突破提供强有力的支持，同时科技成果的转化和突破也会促进科技期刊的品牌效应和反推期刊的高质量发展。本文通过采用调查研究的方法，利用SWOT分析方法，通过将“双碳”背景下期刊转型升级过程的各种主要内部优势、劣势、外部的机会和威胁等以矩阵形式排列，然后使用系统分析的思想，把各种因素相互匹配起来加以分析，从相关管理部门、主办单位、出版单位和行业人才四个方面提出双碳背景下期刊转型升级的策略和方法。

  2024年04期 v.46;No.174 11-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K]
  

医工融合

• 蔷薇科植物祖先基因重构

  宋博文;王希胤;

  蔷薇科是一个拥有众多植物的双子叶家族，其中许多物种具有重要的药用和观赏价值。在植物的进化和分化过程中，多倍化扮演着重要的角色。多倍化后，基因数量通常会增加，对植物的遗传多样性和适应性起着积极作用。在蔷薇科中，选择具有良好装配基因组的物种作为研究对象，利用生物分析软件WGDI进行基因组共线性和Ks分析，旨在寻找蔷薇科植物物种间的同源基因共线性块，识别出直系同源和旁系同源基因。进一步地，分别选择葡萄、蔷薇科星草莓、桃和月季等作为参考物种实现多基因组多重共线性比对。根据比对结果和物种间的同源共线性块，最成功重构了至少由24 911个基因构成的蔷薇科祖先基因组。这为理解蔷薇科植物的进化历史和同源基因功能分化与创新提供了重要线索。

  2024年04期 v.46;No.174 18-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1529K]
  

• 木犀科植物茉莉酸生物合成相关基因的进化分析

  李昱;高昕彤;王金朋;

  茉莉酸是参与调节植物细胞防御和发育的重要信号激素。当前对茉莉酸生物合成有了一定认识，但其在木犀科植物中潜在的遗传进化机制仍不清楚。研究在4个木犀科及外类群物种（葡萄和咖啡）中鉴定了茉莉酸生物合成相关的基因，发现其中的KAT家族基因在木犀科基因组呈现了急剧扩增。比较分析家族基因形成相关的基因组事件，发现多倍化、串联重复及基因丢失事件联合促进了茉莉酸生物合成相关基因在木犀科植物中的多样化；古老重复产生的同源基因之间维持了序列和蛋白质结构相似性，但呈现了趋异的表达模式，暗示古老起源基因的新功能化。研究结果为认识木犀科植物茉莉酸生物合成相关基因的进化提供了理论参考，对探索茉莉酸生物合成效率的改良提供了基因组学支持。

  2024年04期 v.46;No.174 26-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1920K]
  

• 普鲁兰多糖基pH/氧化还原响应型水凝胶的制备及性能研究

  马文浩;刘汉达;段秀红;尚宏周;张雪鹏;

  刺激响应性和可生物降解性天然聚合物基水凝胶是药物缓释载体研究的重要发展方向。基于此开发了基于普鲁兰多糖（Pullulan）的p H/氧化还原响应水凝胶。以Pullulan为基体，以甲基丙烯酸二甲氨乙酯（DMAEMA）和丙烯酸（AA）为p H响应性单体，以具有N, N'-双（丙烯酰）胱胺（BAC）为交联剂，制备具有p H/氧化还原响应性的水凝胶（PPAD），通过调控p H值和溶胀-收缩机制来控制OMT缓慢释放。载药水凝胶在p H=1.5、p H=6.8和p H=7.4时，对氧化苦参碱（OMT）的累计释放量分别为66.7%、40.0%和35.2%。PPAD1～6在p H=1.5的累计释放量分别为60.34%、66.7%、74.0%、73.0%、63.5%、54.6%，氧化还原降解实验验证了PPAD的氧化还原性。

  2024年04期 v.46;No.174 35-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1972K]
  

安全与应急管理

• 炼钢厂智慧安全管控平台的构建与应用

  周子维;王福生;董宪伟;丁洪玲;高东;

  为实现钢厂安全生产智能监管，落实双重预防工作机制，构建一种炼钢厂智慧安全管控平台迫在眉睫。为实现办公的数字化、智能化，实现安全生产及时预警，平台结合炼钢厂安全生产的实际需求，将安全平台划分为双控管理、应急管理、危险作业管理、相关方管理、教育培训、个人中心、系统管理七个模块，综合人、机、环、管多角度，建设了一套具有钢厂特色的基于双重预防机制智慧安全平台系统，实现风险管控和隐患排查工作全天候、全覆盖功能。实现了炼钢厂生产工作的动态监管，提升了炼钢厂安全管理水平。

  2024年04期 v.46;No.174 45-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1966K]
  

• 露天矿爆破地震波传播规律

  巩瑞杰;袁腾;叶会师;黄汉波;闫鹏;

  以某露天矿生产爆破为例，通过现场试验、回归分析以及小波包分析相结合的方法，分析了露天矿爆破地震波传播规律。在分析爆破地震波沿边坡传播规律的基础上，采用回归拟合方法获得了该矿山爆破地震波衰减规律的场地系数K值与衰减指数α值；采用小波包分析方法研究了在不同药量下，爆破振动信号在不同能量频带的分布情况。研究结果表明：坡顶处水平径向、水平切向以及垂直方向的爆破振动速度明显大于坡脚处，且随高程不断增大，三个方向的爆破振动速度均表现出先减小后增大的变化规律；爆破振动速度的大小与总药量密切相关，随总药量增加，爆破振动信号的不同频带能量在水平径向、水平切向以及垂直方向上均显示出增大趋势，且低频段内信号所占比例不断增大，爆破振动的主频带则由高频带向低频带发展趋势。该研究结果为同类型矿山的爆破作业提供了一定的实践指导，有助于优化爆破参数并推动矿山爆破技术的发展。

  2024年04期 v.46;No.174 59-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1686K]
  

• 避难弱者应急避难场所规划综述

  初建宇;孙璐璐;都锦健;朱新宇;

  以老人人为主体，包括残障人士、妇幼人员等在内的避难弱者，是灾害中最脆弱的群体。在重大灾害发生时，如何安全、迅速的将避难弱者转移安置到可以满足其避难需求的避难场所是应急救援工作的关键和难点。本文基于国内外相关研究，系统分析了避难弱者的避难行为特征与避难需求，梳理了针对避难弱者的应急避难场所规划技术指标与要求，并从避难弱者视角评价了应急避难场所规划模型。最后，提出基于避难弱者的应急避难场所规划指标及规划模型的展望，为完善和提升针对避难弱者的应急避难策略提供参考和借鉴。

  2024年04期 v.46;No.174 66-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]
  

矿业、冶金

• 采用随机森林方法提高区域GNSS高程拟合精度

  丁渃鹏;杨久东;张凌云;陈晓东;

  本研究针对无实测重力数据和高分辨数字高程模型（DEM）数据下如何提高GNSS(Global Navigation Satellite System)高程拟合精度问题，通过采用反向传播（BP）神经网络与随机森林两种机器学习方法，与目前广泛采用的多项式二次曲面法的拟合结果进行了对比。研究结果表明，在地形起伏较为平缓的区域内，机器学习方法在外符合精度上至少有1厘米精度上的提升相比多项式二次曲面法或顾及地形起伏的多项式二次曲面法；在地形起伏较大的区域内，机器学习方法在外符合精度上均至少有1厘米精度上的提升。用均方根误差的标准差来衡量网络的稳定性，研究结果表明随机森林方法的标准差在试验区内优于BP神经网络。综上，机器学习方法可提升GNSS高程拟合精度、随机森林法的网络稳定性优于BP神经网络。

  2024年04期 v.46;No.174 74-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1838K]
  

• 京津冀土地利用变化及生态效应分析

  王震;闫顺玺;梁丽芳;

  土地利用变化与生态环境之间有着密切联系，厘清二者关系对于推动生态文明建设有着重大的意义。利用京津冀近20年五期土地利用数据，依据涨势、落势图谱、土地利用动态度、转移矩阵、土地利用生态效益与贡献度对京津冀土地利用转型变化及生态效应分析。分析结果表明，研究时间内，京津冀土地利用以耕地、林地、草地为主，耕地面积在不断缩减，林地、草地、未利用地面积变化微小，水域先缩减后增多，而建设用地持续扩张。生态环境改善与恶化并存，但生态效益指数仍呈缓慢下降趋势，生态环境恶化主要原因是耕地、草地、林地的流失。在城市扩张的同时，应兼顾其他地类的转移，探索兼备可持续发展战略的土地最优路径。

  2024年04期 v.46;No.174 82-89页 [查看摘要][在线阅读][下载 1671K]
  

建筑、环境

• 荒漠高速服务区建筑采暖节能分析

  韩莹;郭孝凯;孙志强;李锟;李栋;

  以位于中国首条沙漠高速公路S21中部的克拉美丽服务区为研究对象，介绍了新疆荒漠高速公路服务区建筑采暖的现状，利用PVsyst模拟软件建立了光伏发电模型，研究了太阳能发电部分代替电网供电采暖实现节能的效果。结果表明：通过建立光伏系统模型，得出光伏组件最佳倾斜角为41°和最佳方位角为0°。设计太阳能板面积10 063 m~2的光伏发电系统，系统装机容量为2 178.4 kW；采暖季发电量能够达到1 403 603 kWh，满足了该服务区采暖用电量需求，年碳减排量达773 t，年碳收益39 342元。

  2024年04期 v.46;No.174 90-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1804K]
  

• 基于承载性能的混凝土楼盖梁板刚度影响因素分析

  任思霖;高林;王苏康;李纯洁;

  楼盖结构承载性能的设计中，往往忽略梁板柱等因素对梁板刚度的直接影响，从而影响楼盖结构的设计精度，为了更加准确评价梁板刚度对混凝土楼盖结构承载性能的影响，利用有限元分析软件进行了模拟研究，建立不同工况下的楼盖结构，分析板的中间区格的支座截面、跨中截面的弯矩分布规律，提炼出影响楼盖承载性能的主要影响因素。结果表明:梁高、板厚、梁宽、长短边跨度比对楼盖结构的中间区格的支座、跨中截面弯矩分布影响较明显；各影响因素变化时，中间区格板的主要截面弯矩最大值的位置会分别发生在截面两端和中间位置；柱截面尺寸、柱高对中间区格板的各截面弯矩分布基本无影响，截面弯矩最大值点始终在截面中点处。最终将主要影响因素进行耦合，引入刚度比的概念，为进一步进行楼盖结构承载性能的相关研究给予一定参考。

  2024年04期 v.46;No.174 100-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1960K]
  

• 钢桁架锥形结构轴压力学性能分析

  刘洋;唐健;黄运昌;任杰;王修军;安琦;

  依托青岛虚拟创享中心的实际工程项目，以钢桁架锥形结构为研究对象，提取了单榀主桁架子结构，并利用Abaqus2023有限元软件对其进行了轴压力学性能分析。重点研究了单榀钢桁架锥形结构的破坏模式和传力机理，同时结合钢桁架腹杆内力分布规律，研究了关键位置处腹杆截面类型以及截面壁厚对单榀钢桁架锥形结构承载力的影响规律，分析结果表明：该腹杆发生压弯屈曲，通过与其他杆件相交节点的连接将内力传递给其他腹杆。截面类型由矩形变成H型时，桁架的极限承载力降低1.3%。变成后，该腹杆的屈曲现象得到一定程度的缓解，整体结构的变形程度相对减小，极限承载力提高2.6%。而截面壁厚由8 mm增加到24 mm时，极限承载力提升17.6%。研究成果可为工程实践提供一定参考。

  2024年04期 v.46;No.174 110-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1980K]
  

机械、电子

• 基于绳索驱动的清仓机器人设计与分析

  李占贤;刘照普;于江涛;

  为了解决煤仓堵塞问题，设计一种承载能力强、工作范围广和易于调整工作姿态的基于绳索驱动的清仓机器人。建立清仓机器人绳索驱动并联机构的几何模型；进一步分析了清仓机器人的位姿正逆解；采用Matlab软件进行数值仿真分析。该清仓机器人仿真得到的绳长变化、速度以及加速度曲线光滑，表明机器人具有良好的运动性能。研究结果为深入研究清仓机器人控制策略提供参考。

  2024年04期 v.46;No.174 119-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1994K]
  

数理科学、计算机

• 高振荡积分的复合中矩形公式外推算法

  于梦尧;王玲;龚佃选;张宇鑫;赵凯艳;李金;

  振荡积分在信号处理、波动等问题中有广泛的应用。本文利用复合中矩形公式近似计算高振荡积分，并根据求积公式推导出误差渐进展开式。然后在误差渐进展开式的基础上设计外推算法。并证明了外推算法的收敛阶及其收敛速度。最后，通过数值算例验证了算法的有效性。

  2024年04期 v.46;No.174 128-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1960K]
  

• 华北理工大学学报(自然科学版)征稿启事

  <正>《华北理工大学学报(自然科学版)》杂志创刊于1979年，是河北省教育厅主管华北理工大学主办的综合性自然科学研究刊物。杂志面向国内外公开发行(国内统一刊号:CN13-1419/N:国际标准刊号:ISSN2095-2716)。我刊严格坚持面向前沿,服务发展的办刊宗旨和出版导向。常设栏目有:矿业、冶金;材料、化工;建筑、环境;机械、电子;数理科学、计算机;生物、海洋;特色栏目有:钢铁碳中和、盐碱地综合利用、医工融合、安全与应急管理。

  2024年04期 v.46;No.174 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K]
  

• 2024 年华北理工大学学报(自然科学版)重点选题推荐

  <正>钢铁碳中和选题碳中和背景下，钢铁行业需要进行转型升级，以下是2024年些钢铁碳中和选题推荐:1.钢铁行业碳排放现状及减排路径研究:分析钢铁行业二氧化碳排放的现状及风险研究，据此提出实现碳达峰、碳中和的技术路径思路。2.钢铁企业绿色低碳转型发展研究:探讨钢铁企业在碳中和目标下的发展策略，包括技术创新、工艺改进、能源结构调整等方面。3.电炉炼钢工艺技术路径研究，氢冶金技术研究。

  2024年04期 v.46;No.174 137页 [查看摘要][在线阅读][下载 524K]
  
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