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2023年第01期

• 基于移动主成分分析与集成学习的结构损伤识别方法

  周颖,刘泽佳,张舸,周立成,刘逸平,汤立群,蒋震宇,杨宝

  为了提高结构损伤定量和定位的准确率，提出基于移动主成分分析与集成学习的结构损伤识别方法；利用移动主成分分析对原始应变响应数据进行特征分析，得到包含损伤信息的第一、第二特征向量，将两者相结合所得的组合特征向量作为损伤指标输入集成学习模型，进行结构损伤程度和损伤位置预测；采用双跨平面梁的仿真应变监测数据，对所提出的结构损伤识别方法的有效性进行验证，对比分别以第一、第二、组合特征向量作为输入的分类模型的损伤定量和定位的准确率。结果表明：在一定强度的噪声条件下，组合特征向量能同时具备第一、第二特征向量的优点，并且能克服单个特征向量的局限，获得优异的损伤识别性能和抗噪性；在信噪比为40 dB的弱噪声情况下，将组合特征向量输入集成学习模型进行损伤定量和定位，准确率分别可达98.9%、 99.0%,在信噪比为10 dB的强噪声情况下准确率仍分别可达82.3%、 73.2%。

• 基于多目标遗传算法的高速电梯垂直振动参数优化设计

  赖永星,武俊,王珂

  为了减小高速电梯在起制动过程中惯性力和曳引轮旋转失衡产生的激振力对运行中电梯垂直振动的影响，改善电梯的舒适性和安全性，以曳引比为2∶1的某型号高速电梯为研究对象，建立七自由度电梯垂直振动系统动力学模型，对电梯垂直振动系统进行动态特性分析，得到电梯垂直振动系统的7阶固有频率及轿厢瞬态响应；以电梯垂直振动系统中5个部件的刚度作为设计参数，采用多目标遗传算法对电梯垂直振动系统中的结构参数进行优化，对比电梯轿厢优化前、后的振动响应。结果表明，多目标遗传算法能成功抑制高速电梯运行过程中的垂直振动。

• 可调节双介质外混式喷嘴雾化特性的数值模拟

  付文锋,许龙,吴启东,杨小娜,肖华,吴正人

  以采用蒸汽工质的某双介质喷嘴为研究对象，通过构建离散相模型，开展不同工况下的喷嘴雾化数值模拟计算，研究不同蒸汽入口压力与不同针阀开度对喷嘴雾化特性的影响。结果表明：雾化液滴的空间分布受喷嘴非对称进气结构的影响，在滚筒腔体内呈现非对称分布；雾化液滴粒径随空间位置变化显著，在雾化范围外部的液滴粒径最大，在雾化空间内部液滴粒径较小，约为1μm;随着蒸汽入口压力的增大，雾化液滴平均粒径减小；随着气液相对速度的增大，液滴最大粒径与平均粒径均减小，雾化效果显著改善。

• 基于离散元法的二元颗粒流剪切分离机理分析

  黄仕昭,郑麟,李玉秀,陈颖

  为了解决颗粒分离的解释机制众多、尚未完全统一的问题，进一步揭示剪切分离更深刻的机制，采用开源软件LIGGGHTS构建三维离散元剪切模型，分析大颗粒周围的空间排列结构，探讨摩擦力、壁面、尺寸差异、惯性等因素对空间结构变化的影响。结果表明：大颗粒能够向上爬升是在2种机制共同作用下进行的；小颗粒群在竖直方向存在速度梯度，层与层的动量传递发生损耗；大颗粒的尺寸效应体现在对前上方小颗粒动量传递模式的改变，由此产生空隙；大颗粒前期靠挤压上升，空隙的产生是大颗粒上升的充分条件；大颗粒后期在后传递颗粒的旋转传动下，沿着小颗粒表面上升。

• 壳聚糖改性及改性壳聚糖应用研究进展

  汤薇,董静,赵金荣,VolodymyrBESSARABOV,蒋晓杰,杨效登

  针对壳聚糖产量多、可再生和性能优良的性质，但因只溶于酸性溶液而应用范围受限的不足，综述壳聚糖的改性方法和亲水改性壳聚糖、疏水改性壳聚糖的应用，包括酰基化改性、羧基化改性、季铵化改性、羟基化改性和烷基化改性；根据改性壳聚糖的特点和性质，介绍亲水改性壳聚糖和疏水改性壳聚糖在食品添加和包装、药品包装、活性成分包载与释放、皮革涂饰和工业废水处理领域的应用研究和成果，指出壳聚糖作为一种重要的生物多糖，未来的研究重点是开拓壳聚糖基材料在医疗器械、药物包载与靶向传递、绿色包装材料的应用范围，积极配合国家碳达峰、碳中和战略。

• 不同价态钒氧化物的细胞毒性评估

  唐露,路学光,毛振娅,施奇武,余修贤,万城渝,彭穗,刘波,黄婉霞

  为了对单斜晶型M相二氧化钒粉体氧化过程中可能形成的多种价态钒氧化物的细胞毒性进行评估，选取并制备价态依次增加的二氧化钒、十三氧化六钒、一水合七氧化三钒和五氧化二钒4种钒氧化物，通过细胞形态观察和细胞活性测定2种方式评估不同价态及质量浓度为1～500 mg/L的钒氧化物对小鼠成纤维细胞L929的细胞毒性。结果表明，处理24 h后的L929细胞的细胞活性在不同价态钒氧化物中由弱到强的顺序为五氧化二钒、一水合七氧化三钒、十三氧化六钒、二氧化钒，说明钒氧化物的细胞毒性随着价态的增加而增强。

• 基于优化模糊推理系统的电力变压器故障检测方法

  游溢,赵普志,刘冬,晏致涛,刘欣鹏

  为了提高电力变压器故障检测的准确性和稳定性，提出一种基于一维卷积神经网络和优化自适应神经模糊推理系统的检测方法；将利用溶解气体分析法得到的14个特征属性作为自适应神经模糊推理系统的初始未处理输入，通过一维卷积神经网络从中选择8个最具指示性的属性；采用改进帝王蝶优化算法对自适应神经模糊推理系统进行训练，并通过真实数据集实验与其他电力变压器故障诊断算法进行检测性能对比。结果表明，所提出方法的电力变压器故障检测准确率达98.91%,50次独立运行中故障检测的标准偏差为±0.01,具有检测准确性高、性能稳健、运行时间短的优点。

• 基于跨国面板数据分析信息网络对全要素生产率的影响

  张杰,盛科荣,刘乐

  基于2015—2019年全球68个国家的面板数据，运用经典线性回归模型和空间面板杜宾模型，实证分析信息网络对全要素生产率的影响，并构建中介效应模型，检验技术进步和组织变革的作用机制。结果表明：信息网络对全要素生产率提升具有显著促进作用，使用工具变量法减缓内生性问题后，回归结果仍然稳健；资本水平、经济自由度和创新水平是全要素生产率的积极影响因素，汇率水平的提升抑制了全要素生产率的提高；全要素生产率呈显著的空间自相关性，纳入空间因素的计量分析表明，一个国家信息网络发展水平是提高全要素生产率的基础条件，而地理邻近国家之间的信息网络发展水平居于次要地位；信息网络主要通过技术进步和组织变革2个中介机制促进全要素生产率的提高。

• 基于车路协同的行人过街主动安全预警系统

  李海洋,曲大义,刘浩敏,王少杰,张可琨

  为了解决交叉口信号过渡期间行人与车辆常因路权不明确而产生冲突导致交通事故的问题，设计基于车路协同的行人过街主动安全预警系统；采用模块化设计方案，将该系统分为检测模块、控制模块、预警模块及无线通信模块；该系统检测行人和车辆的位置与速度，并对冲突情况进行判别，针对不同情况，执行相应的预警方案；该系统通过语音提示桩对行人进行预警，通过智能斑马线的不同颜色显示，对行人和车辆进行双向预警；在对停车视距模型和行人过街安全心理模型进行改进的基础上，提出考虑人车特性的车辆安全制动距离模型。结果表明：所提出的模型将多种因素协同耦合，考虑了车辆大小和类型对行人心理的影响，具有安全性和有效性；所设计的系统从理论和技术2个方面解决了行人过街安全问题。

• 龙羊峡、雅砻江水域风电-水电互补潜力评估

  史洁,蔡静文,刘致宇,姜珊,谭乔凤,谢源

  以水能资源丰富的黄河上游龙羊峡和雅砻江水域为例，综合考虑平均风速、风功率密度、风切变指数，提出平稳性指标，对2种水域附近的风能资源进行评估，分析2种水域周围风电-水电互补的潜力。结果表明：龙羊峡、雅砻江水域平稳性指标分别为0.23、 0.28,风切变指数分别为0.23、 0.13;2种水域均具有丰富的风能资源，并且风能资源丰富区集中于水域附近，在2种水域附近发展风电-水电互补系统具备经济性和可行性。

• 北方景观湖泊夏季菌藻多样性及共生关系

  司光超,薛晓东,赵伟,赵传富,闫涛,魏东

  对我国北方著名景观湖大明湖水体水质状况和微生物群落结构进行研究，利用藻类种群鉴别、物种相关性共表达网络等手段，分析大明湖中藻类种群结构的区域演替规律和相互作用机制，揭示藻类区域生长及种群结构的相互关系。结果表明：大明湖水体营养元素浓度较低，其他水质指标均在自然水体范围内；水样中的微生物代谢产物主要为腐殖酸类物质，微小杆菌属、不动杆菌属、蓝菌属和丛毛单胞菌属是优势菌属；菌藻之间呈强烈的正相关，表明菌藻之间呈共生关系。

• 山东省区域经济-生态安全-环境保护耦合协调水平测度及时空分异格局

  王佳楠,程启先,陈庆锋,张林鹏,吴依含,相青月,张赞奎

  为了探讨山东省16个城市2010—2019年区域经济-生态安全-环境保护三元系统的耦合协调发展状况，综合选取25个指标构成系统的评价指标体系，对各子系统进行分析、评价，并采用耦合协调度模型识别三元系统的协调发展程度。结果表明：区域经济-生态安全-环境保护系统中各子系统按综合评价值由大到小的顺序为环境保护系统、生态安全系统、区域经济系统，且各子系统评价值均呈增大趋势；各子系统间发展关联度较高，整体耦合度波动增大，且耦合度值为0.925 2～0.969 2,各子系统处于高度耦合状态；区域经济-生态安全-环境保护系统的耦合协调发展等级呈增强趋势，实现了从初级协调向中级协调的过渡；区域经济、生态安全与环境保护标准差椭圆整体均呈东北-西南方向分布，耦合协调度标准差椭圆在东西方向扩张，在南北方向收缩，且扩张趋势大于收缩趋势。

• 基于多元统计分析的聊城市河流水质评价

  王正冉,王笑峰,张明胜,温玉强,任小花

  以2016—2018年山东省聊城市4条主要河流16个监测断面的水质数据为基础，采用水质指数法进行水质评价，采用聚类分析和主成分分析识别水质空间异质性及主要影响因素。结果表明：卫运河水质整体状况最好，金堤河和马颊河从上游到下游沿程水质变化较大，仲子庙、任堂桥、李凤桃、王堤口4个监测断面的水质相对较差；16个监测断面可分为5组，水质相对较差的李凤桃、王堤口、仲子庙和任堂桥监测断面均位于聊城市西南部；任堂桥监测断面的主要污染物为氮、磷等营养元素，源自农业活动和畜禽养殖，仲子庙、李凤桃和王堤口监测断面主要污染为有机物，来源于生活污水与工业废水的排放。

• 引黄济青调水工程水质评价

  武仪辰,徐征和,马吉刚,张立民,丛鑫

  以引黄济青调水工程输水主干渠为研究对象，基于2018年11月—2019年8月一个调水周期内上游至下游S_1,S_2,…,S_7共7个断面的逐月水质监测数据，采用主成分分析法选取主要影响因子，应用综合水质标识指数法、水质综合污染指数法、内梅罗综合污染指数法和主成分分析法对工程水质进行评价。结果表明：河段主要污染物因子为高锰酸盐指数、氟化物、硫酸盐、氯化物、总磷、总氮、化学需氧量、 5 d生化需氧量、氨氮；调水周期内主干渠水质总体良好，除总氮外水质基本符合或优于地表水Ⅲ类标准，能达到目标水质要求；从时间分布看，3种评价指数值均基本呈现先增大后减小再增大的趋势，冬季和初春水质较差，秋末和春末夏初水质较好；从空间分布看，工程前半段的水质总体优于后半段的，断面S_4、 S_5污染最严重。

• 地下水对胶东引黄调水工程输水管道的腐蚀性影响评价

  刘丰铭,金丽,李庆国,孙翀,赵汝鹏,杨文泰,武玮

  对胶东引黄调水工程沿线的地下水进行区段取样与分析，根据地下水水环境与水质对输水管道安全影响机制，参考相关的国家标准、规范和研究，选择地下水对输水管道腐蚀性影响评价的合理的适用标准；依据沿线地下水水质与工程参数，评价地下水对输水管道的腐蚀性影响，确定各区段输水管道的腐蚀等级。结果表明，黄水河泵站—米山水库段的地下水水质与环境对混凝土基本无腐蚀性，地下水对混凝土中的钢筋以弱腐蚀性为主，对钢结构的腐蚀等级为微弱腐蚀。