平面波输入下海水-海床-结构动力相互作用分析

海洋工程结构的地震反应分析是保证海洋工程结构地震安全的重要环节.由于其所处的复杂环境, 该问题涉及到流固耦合和土-结相互作用.本文基于海水、饱和海床、基岩流固耦合统一计算框架,采用Davidenkov模型和修正的Masing准则考虑饱和海床的非线性,在脉冲SV波垂直入射下, 进行了海域场地和海洋工程结构的动力响应分析. 首先,对比分析了线性自由场和非线性自由场输入情形的海域场地非线性反应,结果表明线性自由场输入时反应不合理,自由场分析和场地分析应该采用相一致的本构模型. 然后,对比分析了海床分别为线性和非线性情形时,海域场地以及海水-海床-结构体系的反应特征. 与线性海床情形相比,非线性对海床反应的影响主要由如下两方面因素控制: 一方面,非线性导致饱和海床模量减小, 饱和海床与基岩间的波阻抗比减小,由基岩到饱和海床间的反射系数和透射系数增加, 导致反应增大; 另一方面,非线性导致阻尼加大, 使海床反应减小. 对于本文算例而言,阻尼对非线性海床结果的影响占主导作用.      

半导体纳米复合材料的制备及其光电催化CO2还原

本实验通过模拟植物光合作用,设计制备了新颖的光电联合催化池3D-ZnO/Ni BiVO4/FTO,用电化学沉积法制备了泡沫镍负载的ZnO纳米棒光电阴极和BiVO4光电阳极,以0.1 mol·L^−1 KHCO3水溶液作为电解质,1 mmol·L^−1曙红Y为光敏剂,在−0.6 V硅太阳电池的电压下光电催化还原CO2得到了乙醇、乙酸和甲醇,总产率22.5μmol·L^−1·h^−1·cm^−2。实现了将太阳能贮存为化学能并减少了空气中的CO2,加深了学生对绿色化学和植物Calvin循环机理的理解。     

能量连续传递的超分子人工光捕获系统构筑及其在光催化反应中应用

光捕获系统在自然界光合作用过程中起着至关重要的作用.模拟自然界的光捕获体系,在生物成像、发光器件、光催化以及解决人类面临的能源问题等方面均具有重要意义[1].目前,在水相中构筑高效的人工光捕获系统已取得一系列重要进展[2].然而,为了更好地理解并模拟自然界中以多通道信息通讯为特征的捕光天线系统[3],构筑具有多步连续能量转移特征并能实现光能到化学能转化的人工光捕获体系仍然是一项具有挑战性的工作.     

核电结构土-结相互作用分析分区混合计算方法

土-结构相互作用分析是核电结构进行抗震设计和安全评估的重要环节.在核电结构的土-结相互作用分析中,阻尼和非线性是影响结构反应的重要因素. 若采用频域分析,可以方便考虑阻尼,但需通过等效线性化来考虑非线性,不适合于强震作用下的土体非线性.若采用时域分析的逐步积分方法,适合于考虑非线性,但材料阻尼一般采用瑞利阻尼模型,除了紧靠指定阻尼比的少数几个振型外,其他振型的反应将受到瑞利阻尼模型所确定的大阻尼所抑制,造成地震反应与真实情形有较大差异.若采用时域分析的模态叠加法,可合理计入阻尼效应,但模态叠加法不能考虑非线性.因此,如何合理考虑阻尼和非线性是核电结构土-结相互作用分析需要关注的问题.基于此,本文提出一种模态叠加和时步积分结合的土-结相互作用分区算法.其中,出于安全性考虑,地震作用下核电主体结构一般不允许进入非线性,因此结构可采用模态叠加方法,以便合理考虑结构阻尼;土体和基础采用显式时步积分法,可考虑土体非线性;通过人工边界条件考虑无限域的影响 (辐射阻尼).通过简单算例对该方法进行了验证,并用于CAP1400核电结构的土-结相互作用分析中,对比分析了采用模态阻尼和瑞利阻尼时核电结构和场地反应的差异,结果表明结构阻尼模型对场地的反应影响不大,但对结构反应影响明显,在实际工程中应合理选取阻尼模型.      

基于人工标志识别的透射仪自动准直系统

目前大气透射仪存在发射端和接收端安装调校困难的问题,并且在工作过程中,发射端和接收端一旦发生偏移,光轴不处于一条直线,将大大影响能见度测量结果。针对这些问题,提出将近景摄影测量技术应用到大气透射仪的对准系统中,采用圆形作为人工标志物,通过图像处理及椭圆最小二乘拟合算法,计算人工标志物的圆心坐标,根据标志物的圆心坐标与摄像机镜头的中心坐标的位置关系,将发射端和接收端的摄像机镜头的中心通过旋转结构拉倒图像中心;由于摄像机与光轴是同轴设计,所以摄像机镜头对准就是实现了光轴的对准。实验证明,利用近景摄影测量技术能够实现大气透射仪快速准确对准,并且能够实时监控保证光轴始终保持一条直线。     

基于ABC-SV R算法的拉曼光谱检测混合油脂肪酸含量

提出了一种基于激光拉曼光谱和人工蜂群智能优化支持向量回归机(ABC-SVR)算法的快速定量检测三组分混和油中3种脂肪酸含量的方法。该方法针对光谱数据信息与样本之间非线性、高维度的关系，建立了预测精度及建模效率均高于同类对比算法的数学模型，同时避免了气相色谱法、液相色谱法等对混合油脂肪酸含量的检测方式，根据纯种油中3种脂肪酸含量的国际标准，由油品配置体积得到脂肪酸质量，有效降低了检测成本与实验复杂程度，提高了检测工作的实用价值。首先根据一定梯度配置66组混合油检测样品，使用便携式拉曼光谱仪采集样本的拉曼光谱信息，扣除背景噪声；观察多组样本的拉曼光谱图可知，由于官能团浓度的差异，食用油的拉曼特征峰位移基本相同，特征峰的峰值明显不同，因此基于特征峰信息可以区分食用调和油的不同混合物；其次对拉曼光谱做背景扣除、光谱平滑、最大值谱线归一化三步预处理，以降低实验中不可控的外界因素及背景荧光的影响，准确提取光谱特征峰强度信息；然后根据纯种油中3种脂肪酸的国际标准含量，结合国家食品法典委员会标准CODEX STAN210-1999《指定的植物油法典标准》中规定的纯种油密度中值，由油品体积得到脂肪酸质量数；随机选取56组样本数据作为训练集，剩余10组样本数据作为预测集；以训练集光谱特征峰强度和脂肪酸质量分别作为回归模型的输入及输出值，建立SVR和PSO-SVR，ABC-SVR三种混合优化算法对比的定量分析模型，对测试集的3种脂肪酸含量分别进行预测；最后通过均方误差(MSE)、相关系数(r)及建模时间(Elapsed time)分别进行对比，建立数据表对模型精准度进行检验。实验结果表明，通过ABC-SVR定量分析模型效果最佳，3种脂肪酸含量预测值与真实值的均方差分别为0.88×10-4，16×10-4和8×10-4，均低于0.002；相关系数分别为93.43%，99.65%和99.43%，均高于93%；预测时间(Elapsed time)分别为1.26，2.42和2.14 s。因此，所提出的检测方法，具备较高的精确度、较快的建模时间，且在理论上的类似条件下可适用于其他样品检测工作，可为振动光谱学对食用油掺伪分析的进一步工作提供可行的理论依据。     

不同边界条件对路基结构动力学响应的影响

分别采用静力人工边界、无限元边界、粘弹性动力人工边界和远置静力人工边界对承受交通载荷的典型路基结构进行有限元分析。以远置静力人工边界计算获得的路面竖向位移和面层底部拉应力时程曲线为参考解,揭示边界条件对路基结构动力学响应的影响。分析结果表明:边界条件对拉应力的影响很小,它们与参考解的最大误差为0.82%;静力人工边界下的位移时程曲线一直在参考解附近震荡,无限元边界下的位移解高于参考解,粘弹性动力人工边界下的路面位移与参考解最为接近。综合考虑位移和应力的精确度与CPU的计算时间,粘弹性动力人工边界为最佳的路基结构动力学分析边界条件。