随机桁架结构可靠性分析的完全概率方法

提出了一种求解随机参数桁架结构在随机荷载作用下反应的概率密度函数和结构精确可靠度的方法.通过对随机参数桁架结构在随机荷载作用下的有限元分析方法的研究,考虑了结构的物理参数,构件的几何尺寸和作用荷载幅值等的随机性.应用随机向量函数的概率分布函数表达式,通过确定积分区间、变量替换、交换积分顺序等一系列数学上的处理,获得所求结构反应的概率密度函数.由干涉理论得到了结构位移和应力的可靠度.通过算例的结果与Monte-Carlo模拟法结果比较,表明该方法具有较高的精度及良好的实用性.     

城镇燃气管道第三方施工损伤风险评价方法研究

针对第三方施工对城镇燃气管道的不利影响,提出一种半定量风险评价方法。首先,基于“人—机—环境—管理”系统确定失效因素,利用G2赋权法对因素赋权,并引入物元模型分析失效可能性;然后,建立喷射火焰、闪火和蒸气云爆炸的数学模型计算管道泄漏的伤害面积,确定失效后果等级;最后,根据API 581中的风险矩阵得出燃气管道第三方施工破坏风险等级。实例分析表明,该方法兼具定性评价与定量评价的优点,能更加准确有效地进行风险分析,确定风险等级。     

硫化罐齿块啮合强度校核及使用缺陷分析

针对硫化罐齿块在使用过程中出现裂纹等使用缺陷甚至导致失效的问题,采用有限元方法,对一台硫化罐的齿块啮合强度进行了校核和 应力分析,基于各个危险截面的应力水平计算结果对该设备快开门结构强度进行了评价。并结合该设备在定期检验过程中发现的缺陷形式,对 缺陷产生原因进行了分析,结果表明在满足啮合强度计算的条件下,该设备的齿块在非危险截面的齿块根部出现了疲劳裂纹,该缺陷的产生和 扩展与制造环节和设备使用过程中的疲劳有关。基于分析结果提出在役硫化罐定期检验的关键位置和检验周期,为该类容器的制造和定期检验 提供参考。     

油气井特殊螺纹接头连接安全性研究

针对油气井中API螺纹和常规特殊螺纹接头连接性能较差的问题,提出了1种新型特殊螺纹接头结构,采用有限元法,分析了该螺纹接头在上扣、拉伸、压缩、拉伸+内压、拉伸+内外压等5种工况下螺纹位移、接头接触应力和Mises应力的分布规律,研究了螺纹接头在极限载荷下的连接安全性,并通过全尺寸试验验证了有限元结果的正确性。分析和试验结果表明:在5种工况下,螺纹首尾3扣应力很大,中间段螺纹的应力分布较均匀,螺纹两端存在明显的应力集中;螺纹径向位移和轴向位移随拉伸、压缩、外压载荷的增加而增大,随内压载荷的增大而减小;极限载荷下,管体屈服而接头并未发生滑脱及泄漏现象;该螺纹接头连接强度、密封性能和抗粘扣能力达到了使用要求。     

T型结构压力管道流固耦合模拟与试验验证

为研究T型压力管道结构内部流体非定常流动诱发的管道振动问题,采用流固耦合分析方法进行分析,借助有限元分析软件ADINA对输送气体介质的T型压力管道结构的进行了流固耦合数值模拟,得到了管内流体流动参数的变化以及管道应力分布规律,并预测了管道振动特性。同时,利用管道振动测试试验系统进行T型管道结构的振动特性进测试,得到压力管道耦合振动响应频率。结果表明:流固耦合数值计算的结果与试验结果能较好地吻合,流体介质的T型压力管道内存在明显的流固耦合效应,不考虑流固耦合作用结果与实验结果相差很大。     

Effect of zinc oxide nanoparticles on the trace element contents of soils

In the last few decades, metal oxide nanoparticles have shown impact in various areas, and such an impact causes an increased release in a different environment like soil, water, or air. A limited number of studies on soils showed that the biochemical parameters were affected by the metal oxide nanoparticles. However, the influence of metal oxide nanoparticles on soil elements has not been investigated. For this aim, zinc oxide nanoparticles were applied to two different soils; also, the effect of planting on soil elements was investigated via the cultivation of various plants roots (taproots, fibrous, bulb). Soils were treated with zinc oxide nanoparticles at 0, 1.0 and 20.0?mg during 4 weeks. Then, surface soil samples were collected and digested using an acid digestion procedure. Some biochemically important elements (Ca, Zn, Mg, Fe, Al, Cu, Co, Ni) were determined using a microwave plasma atomic emission spectrometer. The effect of time and dose-dependent zinc oxide nanoparticles on the element contents of different soils was investigated during planting, and the results were statistically evaluated.     

青藏高原东缘冬季PM2.5中碳组分特征和来源解析

于2017年冬季12月13—21日在青藏高原东缘理塘地区分昼夜采集PM_2.5样品,并用DRI2001A热光碳分析仪测定了有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度,研究青藏高原PM_2.5中碳组分的化学特征及主要来源,以期为理塘地区制定污染排放政策提供参考。结果表明,2017年冬季青藏高原东缘理塘地区PM_2.5平均质量浓度为44.34μg·m^?3,OC和EC的质量浓度为12.72μg·m^?3和3.85μg·m^?3,分别占PM_2.5质量浓度的29.61%和8.96%。通过经验公式,计算得到总碳气溶胶(TCA)质量浓度为24.20μg·m^?3,占PM_2.5的54.84%,说明碳质气溶胶对青藏高原东缘理塘地区PM_2.5有着十分重要的贡献。OC和EC在白天和夜间都有较高的相关性(相关系数分别为0.74和0.91),表明OC和EC的来源基本一致,受燃烧源影响较大。其中白天的相关系数低于夜间,说明青藏高原东缘理塘地区白天碳组分来源相对复杂。昼夜浓度对比显示,青藏高原东缘理塘地区PM_2.5白天和夜间的质量浓度分别为53.88μg·m^?3和33.44μg·m^?3,OC和EC浓度白天高于夜间,表明白天人为排放相对较高。冬季观测期间,PM_2.5中二次有机碳(SOC)昼夜浓度分别为1.11μg·m^?3和3.03μg·m^?3,分别占OC质量浓度的7.09%、26.59%,表明青藏高原东缘理塘城区白天碳组分主要为一次源。利用PMF 5.0软件对理塘城区碳组分进行进一步的解析,结果显示燃煤和生物质燃烧的混合源对总碳(TC)的贡献高达47.84%,占比最高;其次是汽车尾气和柴油车尾气源,贡献率分别为28.62%和23.54%。     

北京和东京城市道路积尘磁性颗粒物中金属元素的污染特征和健康风险

于2019年8月对中国北京和日本东京城市道路积尘进行了调查。采用磁性分离和电感耦合等离子质谱法对2个城市道路积尘磁性颗粒物中28种金属元素的含量进行了分析,并比较了污染特征和健康风险。结果表明,东京和北京道路积尘中铁（Fe）元素平均含量分别为25.3和21.2 mg/g,磁性颗粒物占积尘比例分别为22.4%和13.0%。东京道路积尘磁性颗粒物受人类活动排放影响较北京显著,其中锌（Zn）和银（Ag）元素含量是北京的7.2和5.6倍。北京道路积尘磁性颗粒物中元素富集率远高于东京,以铬（Cr）、镍（Ni）等金属元素最为明显。东京和北京道路积尘磁性颗粒物的非致癌风险和致癌风险均低于安全阈值,但致癌风险分别达到6.9×10^-7和6.3×10^-7,接近10^-6的可接受水平,应引起相关部门的关注。手口摄入是非致癌金属元素日平均暴露的首要途径,皮肤接触途径的非致癌物健康风险最高,Cr是导致道路积尘磁性颗粒物健康风险的首要元素。     

冰封状态下达里湖冰-水中浮游细菌群落结构差异

细菌是湖泊生态环境、物质能量循环的关键参与者.为了解寒旱区湖泊冰封状态下上部水体中浮游细菌群落结构变化特征,于2019年1月中旬,在内蒙古达里湖进行了15个取样点处的湖冰底层、冰下表层水等样品（"底冰"和"表水"）的采集与分析.结果表明,在门类水平上,达里湖底冰中浮游细菌群落多样性比表水中略低,且优势浮游细菌门类的相对含量出现明显冰-水差异.虽然底冰和表水中优势浮游细菌门类均由Proteobacteria、Actinobacteria、Cyanobacteria、Bacteroidetes、Verrucomicrobia、Planctomycetes、Tenericutes及Gemmatimonadetes等组成,但Proteobacteria的相对含量在底冰中平均达到63.64%,而表水中的平均相对含量下降到26.75%,明显小于Actinobacteri的平均相对含量（39.10%）.再者,由于冰封过程中"冷冻浓缩"作用导致氮（N）、磷（P）等元素迁移幅度不同,促使底冰和表水中Proteobacteria和Actinobacteria等优势细菌门类相对含量存在明显的差异响应,导致主要浮游细菌属种的相对含量出现冰-水明显不同.整体上,总磷（TP）和溶解性总磷（DTP）等变化成为影响底冰中优势细菌门类结构变化的环境因子,而溶解态无机磷（DIP）和氨氮（NH₄⁺-N）等变化成为影响表水中优势细菌门类结构变化的环境因子.显然,不同形态N、P元素的迁移幅度等成为影响冰封状态下湖泊表层水体中浮游细菌结构差异的主要影响因素,这也将为进一步分析寒旱区湖泊水生态环境提供基础数据.     

淄博市道路尘细粒子载带金属元素的来源与健康风险评价

为研究淄博市道路尘细粒子中金属元素的污染特征及其来源和生态及健康风险,于2016年10月至2017年5月在淄博市8区县共采集97个道路尘样品,使用再悬浮系统将道路尘中粒径小于2.5 μm的颗粒物悬浮并采集到滤膜上,通过ICP-MS和ICP-OES分析测定其中的18种金属元素.结果表明,Ca的质量分数ω（Ca）最高,均值达到120307.7 mg·kg^-1,是山东省土壤背景值的7.2倍,ω（Zn）、ω（Cu）、ω（Sb）和ω（Cd）的均值分别为背景值的13.9、11.7、13.3和29.6倍.地累积指数（I_geo）表明,道路尘细粒子中Cd、Zn、Cu和Sb这4种元素受污染程度较高,冬季都受到了重度以上的污染.富集因子值（EF）同样表明,道路扬尘中的Cd、Zn、Sb和Cu这4种元素富集比较严重,受人为影响明显.主成分分析（PCA）表明,生物质燃烧、燃煤、机动车排放、钢铁冶炼和土壤扬尘为淄博市道路尘中金属元素的5个主要来源.潜在生态风险评价显示,Cd的潜在风险和总的潜在风险在3个季节都达到了极强且在冬季最高.健康风险评价显示As和Pb对儿童存在非致癌风险,Cr存在致癌风险.总之,淄博市道路尘细粒子载带金属元素受人为源影响,在冬季污染较强,存在潜在生态风险,对儿童具有一定的非致癌风险和致癌风险,对于道路尘的源头控制需要引起重视.