济南大学学报(自然科学版)杂志

济南大学学报(自然科学版)杂志2020年第03期

• Berthelot比色法测定γ-氨基丁酸含量的实验条件优化

  闫朝阳,李旭,马钰柯,金凯旋,王元秀

  为了筛选优化出快速、简洁、准确的γ-氨基丁酸(GABA)检测方法,选定Berthelot比色法,并与国家标准规定的GABA含量测定的高效液相色谱(HPLC)法的检测结果进行对照,采用t检验考察二者测定的结果的显著性差异;以吸光度为检测指标,通过显色剂各组分的含量、加热时间、加热温度、冰浴时间的单因素实验与响应面实验进行实验条件优化。结果表明:优化后的Berthelot比色法实验条件是,加热温度为98℃,加热时间为7 min,冰浴时间为9 min;优化后的Berthelot比色法与HPLC法检测结果没有显著性差异(显著性水平P=0.81>0.05),实验时间缩短了46%,相对标准偏差减小了1.26%。

• 助老助残轮椅用绳传动机械臂结构设计

  王旭,陈乃建,王超,黄玉林,李映君

  针对传统轮椅机械手驱动结构复杂并且体积、自重偏大等问题,基于套索式柔性绳传动机构原理,设计一种助老助残轮椅用的绳传动机械臂结构;通过对轮椅机械臂的结构以及机械臂绳传动原理进行描述,建立机械臂的运动学方程,利用MATLAB软件求解该绳传动机械臂的运动仿真模型与工作空间进行运动学分析,并研制原理样机进行相应的实验验证。结果表明,通过该绳传动方式,可以将驱动电机安装在机械臂的臂体之外,利用绳索进行动力传递,从而实现分离驱动,并简化机械臂的结构,减小机械臂的体积、质量和能耗。

• 城镇污水处理工艺中溶解性微生物产物的光谱学特性

  孟倩倩,李明润,丁祥伟,闫涛,魏东

  分别采用三维荧光光谱(3D-EEM)技术、傅里叶变换红外光谱(FTIR)法对城镇污水处理中厌氧/缺氧/好氧(A~2/O)工艺中溶解性微生物产物(SMP)的光谱学特性进行测定,并结合高效凝胶过滤色谱的分子量分布测定结果及水质检测结果对A~2/O工艺中SMP变化进行分析。结果表明,不同表征手段分析结果具有一致性, 3D-EEM显示SMP的主要成分为芳香类蛋白类物质、类富里酸物质及腐殖酸类物质,FTIR显示SMP中主要存在蛋白质、多糖和碳水化合物相关官能团,分子量分布测定结果显示SMP的分子量主要分布在小分子区域,主要是一些小分子有机酸和氨基酸。

• 中压配电网三相可信量测优化配置

  刘超,王旭东,苏彦卓,丁一,王尧,田家辉

  针对当前中压配电网量测系统远不能满足网络状态实时准确感知要求的问题,提出一种中压配电网三相可信量测优化配置方法;以三相状态估计误差总方差作为状态估计精度指标,建立三相可信量测优化配置模型,通过Cholesky分解将目标函数采用决策变量显式进行表达,从而可调用成熟的优化软件实现快速求解;采用13节点和37节点配电系统标准算例进行改进和仿真测试。结果表明,本文中所提方法可兼顾求解质量和速度,能够快速求得高质量的可信量测配置方案。

• 一类切换非线性系统的自适应反步滑模控制

  针对一类系统状态不可测且存在未知非线性项和扰动的切换非线性系统,结合自适应反步设计和滑模控制方法并引入模糊逻辑系统(FLS)以及高阶滑模微分器,设计一类新的自适应反步滑模控制方法,对控制方法进行算例仿真。结果表明,该方法能够对被控系统的状态信号和未知扰动进行有效的观测逼近,实现了系统输出信号对参考信号的快速跟踪,被控系统的稳定性、所有信号的有界性以及控制方法的有效性均得到验证。

• 新型可更换预埋槽道的结构优化

  为了解决地铁盾构隧道轨旁设备专用可更换预埋槽道的若干技术关键问题,设计一种新型可更换预埋槽道;采用理论计算与有限元分析相结合的手段,设计一种新型可更换预埋槽道结构形式,并对新型可更换预埋槽道的结构优化方案进行设计及有限元分析,确定预埋锚杆的结构和尺寸以及锁紧螺杆、 T型螺栓的型号和规格。结果表明:结构优化方案1的翼缘直径、厚度分别为38、 9 mm,预埋锚杆直径为20 mm,总高度为99 mm,锁紧螺杆规格为M12×60, T型螺栓型号为M12;结构优化方案2的翼缘直径、厚度分别为48、 10 mm,预埋锚杆直径为24 mm,总高度为100 mm,锁紧螺杆规格为M14×60, T型螺栓型号为M14。

• 融沉冻土与群桩相互作用的试验研究

  李正东,范运海,陆建飞,金丹丹,师梦芹

  采用自行研制的冻土-群桩室内模型试验装置,研究在补水条件下,单向冻结过程中融沉土体与群桩的相互作用;测定在相同含水率条件下,不同融化温度时冻土的温度场、桩顶上拔位移和桩不同位置处的侧摩阻力随时间的变化趋势。结果表明:升温回暖过程中,各深度土样温度变化趋势基本相似,具有明显的时间效应,大致可分为缓慢降温阶段、升温阶段和温度稳定阶段,不同位置桩的沉降位移发展规律可大致分为桩身稳定阶段、快速沉降阶段和缓慢沉降阶段;融化温度越高,升温阶段维持时间较长,冻土融沉更加完全,桩最终沉降量也更大;融沉过程中,桩身负摩阻力呈现正负交替分布的状态,融化温度越高,桩身所受的负摩阻力越大,且中心桩所受的负摩阻力比角桩的小。

• 爆炸作用下钢框架单柱模型计算方法

  杨涛春,李国强,陈素文

  为了求解爆炸作用下钢柱的动力响应,研究钢柱的抗爆性能,以钢柱变形后单元的弧线长度和截面转角为未知量,得到钢柱在爆炸作用下受力性能的差分计算方法,此方法可考虑钢柱大挠度和轴向变形对其截面曲率的影响;通过算例与有限元的计算结果进行对比,验证差分计算方法的可靠性,同时给出该方法的应用条件。结果表明,考虑钢柱大挠度和轴向变形的差分计算方法可有效用于钢框架单柱的抗爆计算,计算精度满足工程需要。

• 基于中分辨率成像遥感数据的毕拉河林场林火信息检测

  丁海勇,吴月

  利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)时间序列数据进行森林火情监测的原理及通道特性进行分析,利用阈值算法提取火点信息作为鲁棒卫星技术(RST)算法阈值确定前提,结合2种算法对内蒙古大兴安岭毕拉河林场火灾进行火点信息的提取,提高火点信息算法精度;然后,基于确认的火点信息,结合局部变化检测指数(ALICE)和全球环境监测指数(GEMI)提取过火迹地信息。结果表明:结合2种算法确定新的阈值可以有效地提取森林火点信息,检测精度由高到低的顺序为基于连续日期均值算法和基于空间域均值算法、基于每月同期均值算法,基于连续日均值的RST算法更加适合林火信息检测;结合ALICE和GEMI提取过火迹地信息的方法可以检测出绝大部分过火迹地像元,检测精度较高。

• 环境因素对砂浆裂缝自愈合的影响

  马强,单立福,袁连旺,王金邦,范德科,尹润平,周宗辉

  设计在自然空气、相对湿度95%、干湿循环和浸水4种不同环境中的自修复条件,探究它们对水泥砂浆裂缝自愈合的影响;采用光学显微镜观察、超声波脉冲速度以及相对动弹性模量测试手段表征砂浆裂缝在不同环境中的自修复效率,利用热重分析和微观形貌分析研究自愈合产物的类型及作用机理。结果表明:液态水的存在有利于未水化水泥颗粒的继续水化和碳酸钙的结晶沉淀;干湿循环和浸水环境能使宽度约为250μm的裂缝完全愈合,而空气和相对湿度95%的环境中的裂缝愈合效果较差。

• 等离子体增强技术在镀铜玻璃衬底上低温制备GaN薄膜

  以三甲基镓(TMGa)和氮气(N_2)分别作为镓和氮反应源,采用电子回旋共振等离子体增强金属有机物化学气相沉积(ECR-PEMOCVD)技术在镀铜玻璃衬底上沉积出氮化镓(GaN)薄膜,采用高能电子衍射(RHEED)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和光致发光(PL)测试手段,表征分析TMGa流量对GaN薄膜的结晶性能、光学性能及表面形貌特性的影响。结果表明,TMGa流量对所制备的薄膜性能的影响很大, TMGa体积流量为1.4 mL/min时,GaN薄膜具有较强的c轴择优取向和良好的表面光滑度,晶粒较大且均匀,室温PL光谱显示在354 nm处有较高强度的光致发光峰,因带隙调制而产生光学带隙的蓝移。

• 丁苯乳液-橡胶粉改性水泥基材料性能及其机理研究

  以丁苯乳液(SBR)和废弃橡胶粉作为改性组分,研究它们对水泥基材料流变性、力学性能和微观结构的影响。结果表明:SBR能明显增大水泥净浆的流动度并使其表观黏度减小,改善硬化浆体的微观结构,提高硬化浆体的抗折强度和韧性;橡胶粉对硬化水泥浆体的抗压强度有不利影响,但能填充水泥石中的孔隙,提高其韧性;SBR-橡胶粉复合改性时,SBR在水泥颗粒表面成膜,限制熟料矿物的水化,使水化加速期的持续时间延长,水化产物生成量减少,但聚合物膜与水化产物及橡胶粉颗粒形成相互交织的空间网络结构,使浆体更加密实,显著提高水泥浆体的力学性能。

• 石榴石型铝酸盐发光材料的研究进展

  于尚君,李金凯,段广彬,刘宗明

  针对白光发光二极管用荧光粉化学稳定性好、量子效率高、绿色环保、成本低、制作工艺简单的性能要求,综述钇铝石榴石、镥铝石榴石、钆铝石榴石、铽铝石榴石4种石榴石型铝酸盐发光材料的发光机理及其制备、应用研究进展,并就如何提高荧光粉的显色指数以及提高荧光粉的热稳定性进行展望。