工业技术与材料力学

• 铝合金框架螺栓连接节点抗震性能研究

  饶邦政;黄亮;苏东坡;李志强;李龙;耿亮;李亮;高文元;李风增;

  采取数值模拟方法，探究了一种T形铝合金框架梁柱螺栓连接节点抗震性能，并提出了相应的优化设计思路。首先通过循环荷载实验验证了数值模型的计算精度；随后基于此模型，通过更改构件尺寸设置多种工况，深入分析了不同工况下，构件尺寸对节点骨架曲线、刚度退化、等效黏滞阻尼、累计耗能和延性指标的影响，并以一实际工程为例，计算验证了结论可信性与工程可用性。研究结果表明：(1)梁翼缘-柱翼缘L形连接件长短肢厚度和短肢长度对于骨架曲线的极限承载力影响显著，平均影响程度为前者每增加2 mm极限承载力提高24.29%～33.26%，后者每延长40 mm极限承载力提高28.81%；(2)梁翼缘-柱翼缘L形连接件在长短肢厚度为10 mm和短肢长度为150 mm两种工况下的初始刚度最大，高于9500 kN·m/rad；在大震条件下0.02 rad结构弹塑性层间位移角限定值时，节点承载力均达到峰值附近，为极限承载力的82.78%～97.84%；(3)综合节点等效黏滞阻尼、累计耗能情况和延性系数的相关结论可知，增加梁翼缘-柱翼缘L形连接件长短肢厚度是提高节点抗震性能的最有效方式。

  2025年04期 v.43;No.317 469-481页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K]
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• 准脆性裂纹扩展过程的混合断裂相场数值模拟分析

  韩晓;夏晓舟;易大可;

  本文基于Griffith和Bourdin的断裂理论和能量最小化原理，建立了一种准脆性混合模式断裂相场模型。将拉伸和剪切相场分别进行弹性应变能分解并赋予退化函数，选择瞬态求解器并设置求解参数，通过迭代求解相场方程。通过建立适当的数学模型和物理模型并写入COMSOL的不同模块，建立各模块的耦合关系并采用交错格式求解，分析裂缝扩展过程中的应力场和位移场的变化。采用相场模型模拟了纯拉伸、纯剪切案例，并分析了拉剪裂纹和纯剪裂纹的区别。此外，文章还讨论了网格划分以及长度尺度对结果的影响。裂缝路径和载荷-位移曲线的结果与其他方法计算结果一致，验证了该模型的合理性和可靠性。结果表明：混合型相场模型不仅保留了对纯Ⅰ型破坏的识别能力，且在捕捉真Ⅱ型裂纹滑移特征方面表现出色，与传统仅能识别Ⅰ型裂纹的模型形成鲜明对比。同时，研究发现长度尺度对材料裂纹行为和峰值负荷有着显著影响，小尺度参数对应的裂纹相对较窄，但其峰值载荷更大。此外，所提出的混合型相场模型具有网格不敏感的显著优点，当网格尺寸变化为h_(max)=l/2时（l为长度尺度），裂纹形态仍能保持连续光滑，充分验证了模型对网格的鲁棒性。

  2025年04期 v.43;No.317 482-493页 [查看摘要][在线阅读][下载 1686K]
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• 应变率效应下混凝土界面过渡区本构建模及其动力性能研究

  杨霞;顾鑫;夏晓舟;

  混凝土结构在地震、冲击等动载作用下表现出与静载不同的力学行为，引起不同于静载的动态损伤行为。本文发展了界面过渡区的对数型黏滞本构模型，编制了相应的VUMAT二次开发子程序。在生成的混凝土随机骨料有限元网格模型基础上，采用自编的界面单元自动嵌入技术，实现了骨料与砂浆之间的界面过渡区的单元离散，并赋予砂浆和界面过渡区的黏滞本构，建立了混凝土三维细观有限元模型。对不同应变率加载下混凝土单轴拉伸和压缩的破坏过程进行了模拟，并通过与试验结果的对比，验证了模型的可靠性，分析了加载速率对混凝土单轴拉伸和压缩的破坏模式和力学性能的影响规律，包括抗拉/抗压强度、弹性模量和峰值应变等。

  2025年04期 v.43;No.317 494-504页 [查看摘要][在线阅读][下载 1992K]
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• 集成式传感单元(ISE)的水泥水化监测性能研究

  禚旭;丁蔚健;王仕杰;徐伟伟;秦磊;孙明;

  集成式传感单元(ISE)作为一种创新型埋入式传感单元，在水泥水化监测工作中具有优异的结构稳定性。然而，目前关于ISE水泥水化监测性能的研究较少，现有的研究数据不足以支持ISE投入实际工程。为验证ISE的水泥水化监测性能，采用ISE和混凝土超声波检测仪(Pundit Lab)对水灰比0.4的普通硅酸盐水泥进行24 h水化监测，分别获得水泥水化能量变化曲线和纵波、横波波速变化曲线，同时使用维卡仪测定同种水泥的凝结时间。结果显示，通过ISE对水泥水化进行监测，只需一个元件即可获得水泥水化进程的横波、纵波波速变化规律以及初终凝时间。因此，ISE具有优异的水泥水化监测性能，且相比于传统的水泥水化监测方法，具有更好的便捷性和普适性。

  2025年04期 v.43;No.317 505-511页 [查看摘要][在线阅读][下载 1375K]
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化学研究与生物科学

• 基于两种偶氮苯衍生物顺反构型的理论计算

  李珂庆;殷园园;张祥;姜垒;付阳;

  偶氮苯衍生物作为典型的光异构分子，在光智能材料领域受到大家的青睐。其顺反构型可以通过可见光与紫外光的照射来相互转换，理论计算对光异构化过程的原理探索具有重要的作用，但目前鲜有报道对偶氮苯衍生物分子顺反构型的理论计算研究。通过DFT密度泛函理论对对二氨基偶氮苯衍生物的两种构型进行理论计算，利用B3LYP/6-31G(d)基组对两组顺反构型进行分子模拟优化。通过模拟分子前线轨道（LUMO轨道、HOMO轨道）、红外光谱（IR spectra）得出这两种构型在能量、分子前线轨道的分布以及红外光谱上有很大的差异，其中反式构型较为稳定。在红外光谱上，其1650～1500 cm~(-1)为仲胺的弯曲振动区域，可作为区分伯胺与仲胺的明显特征。同时利用福井函数（Fukui Function）和Mulliken电荷分布对偶氮苯衍生物G5进行计算模拟，预测了该化合物的反应位点，结果表明提供电子的区域主要集中在胺基上。以上结论为偶氮苯类化合物在反应位点的选择上提供了理论上的参考，也为更好地设计光智能材料提供了理论依据。

  2025年04期 v.43;No.317 512-517页 [查看摘要][在线阅读][下载 1400K]
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• 盐胁迫对冀谷37和38幼苗生理指标的影响

  周宏;赵玲;王根平;张皓珊;张婷;姚占军;

  为了选育耐盐谷子品种，选取0、50、75、100 mmol/L NaCl溶液对冀谷37和冀谷38谷子幼苗进行盐胁迫，以抗逆高产品种沧谷3幼苗作为对照，检测谷子幼苗中丙二醛、游离脯氨酸、叶绿素含量以及过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性等生理指标来研究其耐盐性。结果表明：随着NaCl浓度的增加，冀谷37和冀谷38幼苗的丙二醛和游离脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性和过氧化物酶活性不断上升，叶绿素含量逐渐下降。在不同浓度NaCl胁迫下，冀谷37和冀谷38幼苗的生理指标与沧谷3幼苗在不同盐胁迫情况下均有显著性差异。综合各项生理指标分析，冀谷37幼苗的耐盐性高于冀谷38幼苗，但二者的耐盐性均大于沧谷3幼苗。

  2025年04期 v.43;No.317 518-523页 [查看摘要][在线阅读][下载 1221K]
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• 施用硅肥对丰都植烟土壤真菌多样性的影响

  苏政宇;马啸;陈军华;付华;敖飞;胡丽涛;张松涛;

  施用硅肥能够增强作物抗逆性，提高作物养分吸收能力，而真菌多样性是衡量健康土壤状况的重要标志之一。为明确施用硅肥对土壤真菌多样性和群落结构的影响，采用高通量测序方法分析不同硅肥施用量对重庆市丰都县植烟土壤真菌多样性的影响。结果表明，施用硅肥可以提高丰都烟区植烟土壤pH、速效磷含量以及真菌多样性和丰富度，改变植烟土壤真菌群落结构，提高有益菌属的相对丰度，降低病原菌属的相对丰度。综合分析认为，施用750 kg/hm2硅肥对丰都植烟土壤真菌群落组成影响最为明显。研究结果可为采用硅肥改良酸性植烟土壤微环境，以进一步提高烟草产量与品质提供理论依据。

  2025年04期 v.43;No.317 524-533页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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交通科学与建筑科学

• 盾构下穿既有隧道结构沉降变形数值模拟及参数优化设计

  孙成果;高文;周凯;张箭;梁禹;丰土根;

  城市地下空间的不断开发利用，使得新建盾构隧道交错穿越下穿既有隧道或管线的现象愈发增多，给盾构施工、既有隧道及管线造成一系列不利影响。以深圳某盾构连续下穿既有地铁隧道及综合管廊工程为背景，应用FLAC 3D软件，探讨盾构下穿施工对既有隧道及管廊沉降变形的影响，优化设计盾构参数，并运用于实际工程并结合监测数据验证分析。结果表明：盾构下穿施工过程中引起既有隧道与综合管廊的变形以竖向沉降为主，远离交叉区的结构两侧呈现隆起，此过程中既有建筑存在扭转变形；由于时空效应，竖向位移将会继续发展，直至达到最大沉降值；盾构下穿综合管廊造成的结构底部变形速率要小于穿越既有隧道的变形速率，对下穿该区段必要时需采取合理的加固措施；盾构下穿施工盾构推进注浆压力和土仓压力主要影响区域分别为距既有隧道1.0～2.0倍、1.5～2.0倍洞径左右范围，在此范围内最大沉降量与注浆压力和土仓压力均呈负相关关系，此范围以外既有隧道沉降量所受影响较小。

  2025年04期 v.43;No.317 534-542页 [查看摘要][在线阅读][下载 1622K]
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• 冲击荷载作用下圆钢管约束方钢管混凝土柱的动力响应分析

  孙颖;缪鹏飞;毕岩凇;滕振超;

  为研究圆钢管约束方钢管混凝土柱的抗侧向冲击性能，对已有的冲击试验进行了验证，模拟结果与实验结果误差在5%以内，建模有效。在验证模型基础上建立了不同冲击速度和落锤质量的圆钢管约束方钢管混凝土柱在侧向冲击作用下的有限元模型。结果表明：在冲击荷载作用下，圆钢管为内部核心混凝土提供良好的保护，冲击速度与落锤质量对于构件的位移及动能具有显著的作用效果，增加冲击速度和落锤质量均会使组合柱的冲击力和冲击处位移增加，落锤动能增加，从而使冲击作用的持续时间延长，进而增加构件的变形和能量吸收。因此，应合理考虑冲击速度和落锤质量对构件抗冲击性能的影响，为工程实践提供理论依据。

  2025年04期 v.43;No.317 543-552页 [查看摘要][在线阅读][下载 2505K]
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• 纤维替代率对POM/PVA-ECC抗折性能的影响分析

  胥立广;周利剑;张睿;卢召红;邓华;

  聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）具有高韧性、高延性等优点，但其成本较高且性能局限，故限制了其在工程上的应用。为了降低成本并提升材料抗折能力，开发一种混杂POM/PVA纤维ECC（简称POM/PVA-ECC），并通过抗折试验及图像二值化方法探讨了不同POM纤维替代率对POM/PVA-ECC抗折强度、裂缝扩展情况、孔隙率的影响。结果表明：随着POM纤维替代率的增加，POM/PVA-ECC的抗折强度呈波动变化趋势、残余强度和孔隙率整体呈增加趋势，而裂缝扩展速率整体呈减小趋势。当POM纤维替代率为50%时，POM/PVA-ECC的抗折强度和残余强度均较好，且裂缝扩展速度最慢，故认为POM纤维替代率为50%时，POM/PVA-ECC的抗折性能最优。此外，研究发现裂缝宽度与残余强度之间存在较强的相关性，并基于此建立了裂缝宽度-残余抗折强度模型，该模型对于通过裂缝宽度预测残余强度，具有一定的实际应用价值。

  2025年04期 v.43;No.317 553-559页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K]
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• 层状围岩隧道加宽带的变形特征及原因分析

  郭洪涛;张永辉;孙志远;胡志平;邓锋;王东亮;

  针对陡倾层状围岩隧道加宽段大变形问题，以在建的G544线永乐隧道为研究背景，通过现场监测和力学试验分析隧道加宽段的变形特征及原因。结果表明：隧道变形以水平挤压为主，并具有变形量大、速率快和非对称性不显著的特征；边墙为隧道最危险、最敏感位置，其变形速率和变形量远大于拱顶和拱腰；在上台阶施工后，边墙和拱腰的变形占比大于65%，拱顶的变形占比仅为30%～44%；当仰拱施作后，边墙和拱腰的变形占比低于10%，但拱顶变形占比达30%以上；隧道产生大变形的原因为含大量层理面的岩层在水岩作用下发生强度降低和层间分离破坏，然后分离后的薄状岩层在不适的施工方法下由浅向深产生弯曲或失稳破坏，较弱支护不能提供足够的支护力导致。

  2025年04期 v.43;No.317 560-566页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
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地球科学与环境科学

• 基于时间加权回归的郑州市空气质量分析研究

  王照良;庞飞;

  随着生态文明建设的发展，人们越来越关注生态环境问题，空气质量问题是其中之一。空气质量指数是衡量空气清洁度或污染程度的指标，其综合了多种污染物浓度，如PM_(2.5)、PM_(10)、二氧化硫、二氧化氮等。本研究聚焦于郑州市2021—2023年空气质量指数的变化趋势，采用时间加权回归方法进行了深入分析研究。结果显示，时间加权回归模型比普通多元线性模型效果好，R~2为97.78%,MSE为52.54，相对于多元线性回归R~2=88.31%有明显提升。郑州市空气质量存在显著的季节性差异，冬季污染较为严重。进一步揭示了空气质量指数与主要污染物浓度、气象因素之间的动态关系，为准确判断空气质量恶化时段及制定针对性的防控措施提供了有力的科学依据。

  2025年04期 v.43;No.317 567-575页 [查看摘要][在线阅读][下载 1383K]
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• 不同细粒含量砂土多次液化对其力学特性的影响

  赵伟;史浩栋;范冠宇;宋毅;张建忙;

  为了探讨不同细粒含量砂土多次液化的动力特性，将理论配比黏土和细砂的混合土样、从现场采集的未扰动的原状试样及其重塑试样，进行一系列的三轴液化试验，对试样均进行3次液化试验后分析其强度特性。结果表明：(1)液化强度随着细粒含量增加而减少，与液化历史次数无关；(2)液化过程中，试样密度（压实度）的增量随着细粒含量的提高而增大；(3)液化强度和剪切模量在第2次液化显著下降，而试样压实度随着液化历史的增加而增加，但在第3次液化试验仅略微增加；(4)每个试样的剪切模量和液化强度之间有很好的相关性，与原状和重塑状态无关，是材料固有的特性。

  2025年04期 v.43;No.317 576-585页 [查看摘要][在线阅读][下载 2169K]
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• 南阳市林火时空分布特征及其影响因素研究

  张静阁;郝珉辉;李志;蔡齐飞;刘震;

  研究市县尺度林火时空分布特征及其影响因素，开展森林火灾风险等级区划，可为区域林火防控提供科学依据。基于南阳市2015—2022年林火数据和气象数据，从市县尺度分析了南阳市林火发生规律和影响因素，并从乡镇尺度对南阳市森林火灾风险等级进行区划。结果表明：2015—2022年南阳市林火发生次数总体呈下降趋势，且具有明显的季节性，主要集中在冬、春季，2月份出现峰值，主要发生时段为11:00—19:00。南阳市林火整体空间分布类型为聚集模式，核密度值较高区域主要集中在卧龙区北部、南召县南部、镇平县东北部、方城县北部；林火聚集区域保持西北—东南分布，火点中心位置逐步由卧龙区北部向南召县和方城县偏移。人为因素是引发南阳市林火的主要原因，祭祀用火、农事用火为主要火源；相对湿度、平均气温、累计降雨日数是影响南阳市林火发生的最主要气象因子。南阳市森林火灾高风险区和较高风险区主要分布在以山脉为分界线的乡镇行政交界区域，故南阳市需要强化乡镇间联防联控，加强行政交界区域的火灾防范工作。研究结果有助于南阳市精准制定林火防控政策，加强火灾多发区防范，分类开展源头管控，有效降低林火发生概率。

  2025年04期 v.43;No.317 586-595页 [查看摘要][在线阅读][下载 1623K]
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区域经济与管理科学

• 东北三省数字经济与农业新质生产力耦合协调度及影响因素分析

  冯志远;范仓海;

  为研究东北三省数字经济与农业新质生产力的耦合协调度及其影响因素，基于数字经济与农业新质生产力的内涵构建评价指标，利用熵权法、耦合协调模型，分别测算2013—2022年东北三省数字经济与农业新质生产力两系统的综合发展水平及耦合协调度，并利用灰色关联度模型分析数字经济各指标对两系统耦合协调度的影响。研究发现：(1)东北三省的数字经济发展曲折且缓慢，部分城市出现衰退现象；农业新质生产力发展呈稳定上升趋势。(2)两系统耦合协调度呈缓慢波动上升，松嫩平原及辽宁中南部发展较好，边境城市发展相对落后。(3)从整体上看，数字基础设施建设维度对两系统耦合协调度影响程度最大；从省域层面分析，数字基础设施建设维度对黑龙江与辽宁两系统的耦合协调度影响最为显著，吉林集中在数字创新水平维度。

  2025年04期 v.43;No.317 596-606页 [查看摘要][在线阅读][下载 1490K]
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• 生鲜农产品冷链物流中心选址与分配优化

  唐立强;刘庆雪;郇洁;毕文泰;

  通过探究某市生鲜农产品上市后产品被直接售空、销售80%和50%的三种销售情景，结合其剩余农产品反季节销售的情况，对比分析冷链集配中心在不同情景下的选址方案差异。以生鲜农产品产地冷链集配中心为研究对象，基于对农业物流企业和客户两方参与者的考虑，构建以物流总成本最小和客户满意度最大为目标的双层规划选址-分配模型，利用免疫遗传算法对模型进行求解。结果显示：反季节销售的生鲜农产品物流总成本大于直接售空情景，反季节销售的生鲜农产品占比越大，消耗的物流总成本越高；且随着生鲜农产品产地冷链集配中心物流总成本投入的增加，客户满意度也逐渐增加，实现两者之间的动态平衡，成为分配优化的关键要点，也为物流业高质量发展提供有力支撑。

  2025年04期 v.43;No.317 607-617页 [查看摘要][在线阅读][下载 1282K]
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• 黄河流域生态消费对乡村振兴的影响效应研究

  焦士兴;王雅思;王安周;魏凌菡;刘清春;李中轩;丁辉;

  为探究黄河流域生态消费对乡村振兴的影响效应，构建了生态消费和乡村振兴三级评价指标体系，运用综合评价模型等进行了评价，并采用空间杜宾模型等探讨了生态消费对乡村振兴的影响效应。结果显示：(1)黄河流域各省（区）生态消费增长率显著不同，呈现波动变化且差异明显。(2)各省（区）乡村振兴发展不平衡，整体呈升—降—升3个阶段。(3)生态消费对乡村振兴具有促进作用，同时对相邻省（区）产生空间溢出效应且为抑制作用。(4)黄河上游各省（区）之间存在较强的交互作用，中下游各省（区）之间的交互作用较弱。基于此，建议黄河流域上中下游加强联动，以中下游经济、教育带动上游地区的快速发展，从而促进黄河流域的乡村振兴。

  2025年04期 v.43;No.317 618-624页 [查看摘要][在线阅读][下载 1312K]
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• 《河南科学》征稿简则

  <正>《河南科学》是河南省科学院主办的自然科学综合性学术期刊（月刊），国内外公开发行.本刊为中国科技核心期刊，主要发表应用数学、物理学、化学、生命科学、地球科学、信息科学、建筑科学、能源科学和环境科学等方面具有一定理论水平和应用价值的学术性研究论文.欢迎广大科技工作者、高等院校教研人员和研究生投稿.省部级以上科研基金项目支持的优秀研究论文，本刊将优先发表.

  2025年04期 v.43;No.317 625页 [查看摘要][在线阅读][下载 654K]
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