Multiobjective optimisation method for life-cycle design of mechanical products

Manufacturing that minimises the exhaustion of natural resources, energy used and deleterious environmental impact is increasingly demanded by societies that seek to protect global environments as much as possible. To achieve this, life-cycle design (LCD) is an essential component of product design scenarios; however, LCD approaches have not been well integrated in optimal design methods that support quantitative decision-making. This study presents a method that yields quantitative solutions through optimisation analysis of a basic product design incorporating life-cycle considerations. We consider two types of optimisation approaches that have different aims, namely, (1) to reduce the use of raw materials and energy consumption and (2) to facilitate the reuse of the product or its parts when it reaches the end of its useful life. We also focus on how the optimisation results differ according to the approach used, from the viewpoint of the 3R concept (Reduce, Reuse and Recycling). Our method obtains optimum solutions by evaluating objectives fitted to each of these two optimisation approaches with respect to the product's life-cycle stages, which are manufacturing, use, maintenance, disposal, reuse and recycling. As an applied example, a simple linear robot model is presented, and Pareto optimum solutions are obtained for the multiobjective optimisation problem whose evaluated objectives are the operating accuracy of the robot and the different life-cycle costs for the two approaches. The characteristics of the evaluated objectives and design variables, as well as the effects of using material characteristics as design parameters, are also examined.     

经济增长、市场化改革与土地违法

在当前中国经济快速增长和市场化改革逐步推进的过程中,始终面临着较为严重的土地违法问题;土地违法行为的主体不仅包括企事业单位和令人,更涉及各级地方政府以及农村集体组织.为深入了解经济增长与市场化改革对不同主体土地违法行为的影响,本文进行了初步的理论探讨,并运用全国层面的统计数据开展了相应的实证分析.结果表明,随着经济增长速度的加快,政府和企业的土地违法面积均显著增加;而土地市场化水平的提高则能有效减少土地违法的案件数.进一步地,经济增长和市场化改革对各级政府以及企事业单位、个人和农村集体组织土地违法行为的影响也存在一定的差异.本文的研究也指出,为有效控制土地违法行为的扩大,中国政府仍需采取转变经济增长方式、稳步推进市场化改革、引导企事业单位有序用地和不断完善土地督察制度等措施.     

环境因素对供应链中生产者食品安全行为的影响机制仿真分析

通过食品安全环境因素的改善和规范,来提高食品安全效果是具有现实意义的。本文归纳了影响食品安全的环境因素,特别是影响生产者食品安全行为的环境因素;环境因素对供应链食品安全的影响主要体现在生产者食品安全行为的选择上,为此,设计了环境因素对供应链生产者食品安全行为影响机制;为了分析环境因素对供应链中生产者食品安全的影响,从生产者食品安全行为的影响机制中选取了消费者食品安全意愿、生产者市场占有率、罚款金额等环境因素,以生鲜蔬果供应链中覆盖流通领域的那个部分提出了生产者食品安全行为选择策略的仿真模型,使用Netlogo软件进行了多主体仿真。通过仿真发现,食品监管的手法还宜细化,提升技术因素可以有效改善中国的食品安全水平。     

城市电厂大型机力通风冷却塔的噪声控制

针对城市电厂大型机力通风冷却塔的噪声污染,以北京太阳宫燃气热电冷联供工程中应用的机力通风冷却塔噪声控制为例,通过分析研究冷却塔各声源不同的频谱特性和传播特性,并根据厂界噪声控制目标计算声源的超标量和设计降噪量,采取隔声、消声和吸声等综合集成的噪声控制技术,设计开发了大型机力通风冷却塔降噪消声装置,取得了理想效果,使厂界噪声达到I类标准,为低噪声机力通风冷却塔的声学设计提供了工程实践参考。     

Ecosystems emerging. 5: Constraints

Ecosystem constraints are both ontic and epistemic. They limit activity, and as problems to be solved they drive organization, which is our hypothesis:

The driver of organization is constraint.

Solutions proliferate further constraints in an unending spiral of problem (constraint) generation and solution. As constraints proliferate, behavior narrows, and species diversify to compensate (paradox of constraint). Resource enrichment reduces constraints, releases behavior, and reduction of challenges decreases diversity (paradox of enrichment)—high diversity is expressed in low-resource environments and low diversity in high-resource environments. A three-part model of constraints is formulated for non-living systems, and also for goal-directed, problem-solving biota. Mode 1: dynamical means behavior is co-determined by internal states and external inputs. Mode 2: cybernetic employs negative feedback to keep dynamics within goal-oriented operating limits. Mode 3: model-making entails ability to represent (model) physical reality and respond to both phenomenal (modeled) and physical inputs; this property distinguishes living from nonliving systems. Principal sections of the paper elaborate dynamical constraints (three classes), boundary constraints (expressed in edge effects and trophic dynamics), physical constraints (space, time, temperature), chemical constraints (environment fitness, ecological stoichiometry, chemical evolution, limiting factors), coding constraints (environmental vs. genetic coding), network and pathway constraints (connectivity), and natural selection constraints (fitting to the biosphere). Consideration of how the world would look without constraints suggests how fundamental these are in ecosystem emergence, and how the next property in this series, differentiation, would be unmotivated without them. We conclude that constraints as a category are under-studied in ecology, poorly understood in ecological phenomenology, and (our hypothesis) comprise a ubiquitous organizing force in nature.     

实验室煤与瓦斯突出模拟试验回顾及展望

为借鉴国内外煤与瓦斯突出模拟试验研究成果,查阅大量相关文献,进行分析和总结。以人们对煤与瓦斯突出试验研究的深入程度为主线,将实验室煤与瓦斯突出模拟试验的研究历程进行阶段划分。研究表明:20世纪50—60年代,成功诱导了突出,初步考察诸因素对突出的影响;70—90年代,深入探究突出发生的力学判据及突出过程,并提出数十种有关突出机理方面的假说;21世纪初,以组建三维模拟试验台进行试验为特点,大大提高了模拟试验条件与现场的相似度,但在力学加载系统的稳定性和可调性、模型的整体密封性、测试探头的精度等方面仍需改进。     

某机械陀螺长贮性能演变规律及性能退化模型研究

目的 针对长期贮存后机械陀螺的性能退化会影响制导系统侧偏和射程的问题,提出一种性能退化预测模型的建立方法,用于掌握机械陀螺长贮性能退化规律。方法 首先,针对机械陀螺结构特性和贮存环境,确定敏感应力为温度,加速模型为阿仑尼乌斯模型,开展机械陀螺的加速贮存试验。其次,对加速贮存试验过程中的机械陀螺进行周期性的参数检测,分析各性能参数随试验时间的性能退化演变规律,确定垂直漂移为其退化敏感参数。最后,拟合垂直漂移参数在各温度应力下的性能退化曲线,建立性能退化轨迹模型。结果 采用实际自然环境贮存6、7、8、10 a的性能数据对模型进行验证,模型预测准确度分别为86.70%、96.28%、91.53%、85.92%。结论 建立的性能退化模型评估准确度在85%以上,该模型可应用于指定贮存时间下机械陀螺仪的性能退化行为预测。     

《大气污染防治行动计划》实施的环境健康效果评估

为了定量评估《大气十条》实施带来的环境健康效益,本文首先依据PM_(2.5)浓度和人口数据,分析2013～2017年全国人口加权浓度的变化,其次利用Ben MAP模型对全国338个地级及以上城市2013年PM_(2.5)基准情景和2017年PM_(2.5)控制情景进行分析,定量分析全国31个省(市)及338个地级及以上城市减少过早死亡人数.结果表明,由于PM_(2.5)浓度大幅下降,2013～2017年全国PM_(2.5)人口加权浓度呈逐年下降趋势;北京、天津、河北等京津冀及周边地区减少过早死亡人数最多. 2017年全国280个城市避免过早死亡人数有所增加,58个城市避免过早死亡人数有所下降.以WHO过渡期第1阶段目标值(PM_(2.5)年均浓度为35μg·m-3)作为控制情景,估算2013年全国过早死亡人数约为101 293人,2017年约为41 080人,《大气十条》的实施大约避免60 213人过早死亡.依据支付意愿法调查结果,估算增加的健康效益约为549. 7亿元.     

不同构型富氮生物炭对Pb (II)和Cr (VI)的作用机制

为了明确不同构型富氮生物炭对重金属的作用机理,本研究以玉米秸秆为生物质,通过尿素改性结合高温热解制备了3种不同氮构型的富氮生物炭（以吡咯氮为主的Pr-NBC、吡啶氮为主的Pd-NBC和石墨氮为主的Gp-NBC）,考察其对典型重金属的作用行为.吸附动力学和吸附等温线等实验结果显示：富氮生物炭对Pb （II）和Cr （VI）的吸附均以化学吸附为主,且存在明显的差异;对Pb （II）的吸附容量与溶液离子强度成正比,吸附可能以形成内层络合物为主,对Cr （VI）的作用则包含吸附和还原两个过程;对两种重金属的吸附容量受pH影响较大,静电吸引作用可能是主要驱动力.吸附前后的材料表征显示：富氮生物炭主要通过静电吸引作用、阳离子交换、沉淀作用和阳离子-π键作用吸附Pb （II）,通过静电吸引作用吸附Cr （VI）,同时能将Cr （VI）还原为Cr （III）.不同构型氮与重金属作用机理存在差异,其中,石墨氮主要通过与Pb （II）形成阳离子-π键作用促进吸附,吡咯氮和吡啶氮具有还原性,可将Cr （VI）转化为Cr （III）,实现减毒.因此,在考察自然环境中富氮生物炭对重金属的作用机制时,应当充分考虑氮构型的影响.     

几种农药对鲤鱼脑AchE的联合毒性效应

采用体内染毒的方法,以鲤鱼脑乙酰胆碱酯酶(AchE)活力为指标,研究了有机磷农药对硫磷与氯乐果、甲胺磷涕灭威之间的联合毒性效应.结果表明,这些农药之间均产生较强的协同作用,但是两种农药以不同比例加入,其产生的毒性效应有明显差别,涕灭威/对硫磷之间的协同作用要强于同类农药间的作用.