2024年, 第0卷, 第21期　
刊出日期：2024-12-03

  

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  放射性物品运输容器表面去污方法应用研究现状

  张沛东, 郝嘉欣, 张煜航, 王长武, 庄大杰

  . 2024, (21): 1-8. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.001

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  目的 为满足放射性物品运输容器表面去污特殊需求，概述放射性表面污染监测仪器，深入总结放射性表面去污方法并提供应用指导。方法 系统性综述现有表面去污方法的原理、应用，并基于现有方法缺陷综述具有潜力的先进表面去污方法，指出未来的发展方向。结果 去污方法选取应基于放射性内容物、材料特性、去污预算、二次废物处理难易程度等综合选取去污方法或几种方法的组合。而现有方法无法兼顾效率、成本和安全，因此新材料清洁去污方法展现出巨大的潜力。结论 建议重点研究清洁放射性表面去污方法，并大力发展机器人远程通信传输及控制技术，以实现远程放射性物品容器表面污染监测与去污一体化操作。
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  聚变装置用氚运输容器设计现状分析及监管建议

  潘玉婷, 曹芳芳, 李城林, 刘念

  . 2024, (21): 9-14. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.002

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  目的 充分了解国内外聚变装置用氚运输容器的设计应用现状，通过对照国外设计实践经验，为更好地实现国内运输容器自主研发及监管提出建议。方法 调研和分析国际上主要聚变装置用氚的运输容器设计及应用现状，以及国内运输容器的研发、应用状况，梳理了自主化研发运输容器的关注点。结果 以金属氚化物的形式固定和运输氚是公认最安全的方式。国际上主要核大国已研发的聚变装置用氚运输容器均按B(U)型包设计，装载量多数为几十克氚量级，考虑到氚的易泄漏和迁移风险，均设置了多层包容系统，且结合氚的衰变特性，容器设计需要考虑衰变产生的氦气(³He)、衰变热致使压力温度升高下容器的包容性。结论 建议结合国际氚运输设计和实践经验，注重聚变装置用氚运输容器的研发，并制定相应技术标准和监管细则。
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  基于ABAQUS的新燃料运输容器橡胶减振器优化设计

  李其朋, 吴涛, 许骏翔

  . 2024, (21): 15-21. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.003

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  目的 基于现有的橡胶减振器，运用ABAQUS软件建立橡胶减振器的有限元模型，仿真模拟橡胶减振器的工作过程，并在现有结构基础上对其结构进行优化，解决其表面出现裂纹的问题。方法 首先对现有结构进行仿真分析，找到其应力集中部位。其次，开展材料选型研究，设计具有高强度、抗疲劳且易黏合的橡胶配方。再次，运用橡胶减振器的有限元模型，在不改变刚度特性的前提下进行结构优化设计。最后，通过样品的疲劳试验，对比验证新研制减振器的可行性。结果 改进后的减振器在200万次疲劳试验后的动刚度衰减不到3%，展现出更好的疲劳老化性能。结论 通过有限元分析与试验相结合的方式，对某型号橡胶减振器裂纹缺陷的原因进行了分析，解决了该工艺改进难题，可为同类型减振器设计提供重要技术指导。
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  乏燃料运输容器中子屏蔽层等效导热性能研究

  李仕元, 李精精, 王莉君

  . 2024, (21): 22-27. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.004

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  目的 乏燃料组件运输容器具有防止临界、包容、屏蔽、导出衰变热等功能。为了更好地分析乏燃料运输容器中子屏蔽层的导热性能，针对某型号乏燃料组件运输容器开展中子屏蔽层等效导热性能研究。方法 采用三维计算流体力学软件，分别分析了正常运输工况和事故工况下不同换热鳍片对中子屏蔽层轴向和径向等效导热系数和圆环内部温度的影响。结果 采用导热性能良好的散热鳍片可以有效提升中子屏蔽层的导热能力;对于轴向和径向导热，采用铜鳍片时，等效导热系数约是采用碳钢鳍片时的6倍，是采用304不锈钢鳍片时的10~13倍;由于所研究的运输容器内径较小，通过面积加权平均法计算的等效导热系数高于数值计算方法，相对误差约为17%;不同散热鳍片情况下，火烧30 min后屏蔽材料内表面温度差异不大。结论 分析结果对后续乏燃料运输容器设计和热工安全分析可提供指导。
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  抽屉型放射源运输容器辐射漏束预测与屏蔽设计优化研究

  于小航, 张礼楠, 赵虹羽, 牛钦

  . 2024, (21): 28-33. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.005

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  目的 随着近年来医疗技术水平的提高，可无创无痛进行病变治疗的伽玛刀设备的应用率也提高。其中钴源与圆柱形抽屉组成一体式结构是伽玛刀常用到的一种典型构型，因此设计一种性能可靠且操作便利的抽屉型钴源专运容器具有必要性。该构型容器的抽屉孔道会沿着抽屉径向贯穿容器筒体，导致容器在抽屉两端对应侧出现辐射漏束现象。因此，从设计优化角度解决容器的辐射漏束问题，并分析漏束区域在容器外部的分布特征。方法 采用高精度蒙特卡罗计算程序对经典构型的抽屉型容器展开一系列研究，对其主要漏束路径(抽屉孔道与抽屉间的孔道缝隙)进行建模分析。结果 分析显示，孔道缝隙的尺寸、孔道缝隙与放射源的距离及放射源的驻留位置对容器外部辐射剂量水平均具有高敏感性影响。结论 漏束的剂量率会随着孔道缝隙(10 mm范围内)和源活性区偏离源抽屉中心距离的增大而快速增长，设计单位可参考该结论对容器的屏蔽性能进行优化设计。容器外部的最大漏束影响区向远离抽屉中心的方向偏离，距容器外部越远则偏离越大，容器的操作人员可参考该特性合理规避漏束路径。
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  大型乏燃料运输容器球墨铸铁材料断裂韧性统计分析研究

  姜玉, 潘俊, 马力, 宿希慧, 张永新, 王文杰, 詹乐昌

  . 2024, (21): 34-39. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.006

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  目的 研究大型乏燃料运输容器用球墨铸铁材料的断裂韧性，进而给出工程应用中评价断裂韧性的建议。方法 通过对顶部和套料试样进行断裂韧性测试，获得不同位置试样的断裂韧性数据。分别采用双参数威布尔分布和正态分布进行统计分析，验证2种分布方法在断裂韧性测试中的适用性，分析大断面球墨铸铁低温断裂韧性对材料参数预期指标的满足情况。结果 大型乏燃料运输容器用球墨铸铁材料断裂韧性数据满足威布尔分布及正态分布的要求，国产容器的断裂韧性均远高于各国际标准。结论 完成了首次国产大型乏燃料运输容器用球墨铸铁筒体铸件材料低温断裂韧性分析评价，系统地掌握了断裂韧性情况，为容器结构设计、材料选择、失效模式分析和缺陷评定提供了依据。
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  某型新燃料运输容器结构设计及安全分析研究

  李馨楠, 张白茹

  . 2024, (21): 40-47. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.007

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  目的 确定新燃料运输容器设计准则和容器主体方案，研究容器的接口要求和结构形式，完成新燃料运输容器安全分析，使容器能保证新燃料组件的运输安全。方法 在研究新燃料运输容器设计准则的基础上，结合法规和用户的要求，为使容器结构保证正常运输条件和运输事故条件下新燃料运输的安全，容器设置了阶梯吸能结构和泡沫铝材料大量吸收冲击和振动能量;容器设计了阻燃隔热结构保证容器在火烧事故条件下内容物的安全，设置了合适的吊篮结构保证组件的临界安全，设置了弹性缓冲结构保证燃料组件在常规运输条件下满足加速度要求。结果 完成新燃料运输容器结构的研究，通过容器力学、热工、临界、屏蔽分析，表明了容器结构设计的合理性。结论 保证了运输新燃料组件处于次临界状态，符合容器的设计准则。
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  移动式反应堆运输安全风险评价

  闫锋哲, 赵强, 刘佳玲, 朱治钢, 张复彤

  . 2024, (21): 48-54. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.008

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  目的 在移动式反应堆现有研发水平无法满足《放射性物品安全运输规程》(GB 11806—2019)的背景下，本研究提出通过风险评价的方法对移动式反应堆运输的安全性进行研究。方法 风险评价的内容主要包括计算移动式反应堆在运输中遇到假想事故的概率和事故后果，本研究根据美国联邦法规10CFR71中§12条款的相关要求对移动式反应堆在运输中可能遇到的事故种类进行梳理，并以事故后果最为严重的与油罐车发生撞击作为极端的假想事故，通过五因子计算公式的方法对假定热功率为20 MWt的移动式反应堆在假想事故下的事故后果进行计算。结果 计算得出移动式反应堆在每年运输1次的条件下假想事故的发生概率为9.7×10^–6次/年，反应堆冷却1年后在假想事故下对工作人员的辐照剂量为810 mSv;冷却5年后在假想事故下对工作人员的辐照剂量为590 mSv。结论 假想事故下移动式反应堆的事故后果远超过Advisory Material for the IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material(SSG-26)和《电离辐射防护与辐射源安全标准》(GB 18871—2002)中工作人员受到的辐照剂量限值，并且假想事故的发生概率没有满足我国核安全导则对超设计基准事故10^–7次/年的筛选要求。因此有必要在移动式反应堆运输过程中采取包括武装押运和路线规划在内的管理措施以降低假想事故的概率并采取相应的应急措施减轻假想事故的事故后果以满足核安全部门的监管要求。
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  放射性物品运输容器栓系系统安全分析方法探究

  张煜航, 庄大杰, 孙谦, 王长武, 李国强

  . 2024, (21): 55-61. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.009

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  目的 根据容器特点提出栓系方法，在栓系系统建立、受力分析以及结构优化等有限元使用方面给出建议，为放射性物品运输的力学安全评价提供参考。方法 根据不同运输容器的栓系方式特点，将栓系系统分为4类:栓系绳栓系、支座固定栓系、运输格架栓系以及挤压约束栓系。采用组合加速度因子作为载荷条件，选取代表性栓系结构进行有限元分析，给出运输容器、栓系组件的受力特点和危险区域。结果 对放射性物品运输活动中的栓系系统进行了总结和归纳，针对不同栓系方式提出改进方案。结论 力学分析结果具有包络性，4类栓系方式能够适应大部分运输容器在道路、铁路以及水路条件下的运输要求，为放射性物品运输栓系系统设计和安全评价提供了参考。
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  压水堆24P乏燃料运输容器热工安全分析研究

  李精精, 刘梦影, 桂重

  . 2024, (21): 62-68. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.010

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  目的 本研究对压水堆24P乏燃料运输容器开展热工分析，以确保其设计满足安全分析的要求并为其装载操作提供合理的时间窗口。方法 本文采用计算流体力学软件对乏燃料运输容器在装载工况、正常运输工况和事故工况下受热情况开展三维分析，得出了不同工况下各部件的最高温度和容器内腔水的沸腾时间随衰变热功率和水池初始温度的变化，为乏燃料组件装载操作时间窗口的确定提供了依据。结果 分析结果显示:采用氮气排水之后，在真空干燥约34.37 h时乏燃料组件最高温度达到400 ℃，如因异常工况导致真空干燥无法完成，则需在该时间窗口前完成氦气回填操作，以保证组件温度在安全限值以内。在正常运输工况和事故工况下，容器主要结构部件的温度均在部件安全温度限值以内;在事故工况下，乏燃料组件温度约在事故后22 h达到最大值379.7 ℃，满足法规要求。结论 本文的分析为后续乏燃料运输容器热工分析和装载操作提供参考。
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  易裂变材料运输临界安全评价要点分析

  车树伟, 李仲勋, 唐淑英, 白欢欢, 孙柳烨, 吕云鹤

  . 2024, (21): 69-74. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.011

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  目的 分析探讨易裂变材料运输时核临界安全评价的重要关注点和技术要求，为易裂变材料运输货包的设计、安全评审提供参考和建议。方法 基于易裂变材料核临界安全的相关评价标准要求，结合我国一些易裂变材料运输容器设计和评审的经验，从临界安全分析模型、临界安全分析方法、单货包和货包阵列等方面分析探讨临界安全分析重点关注的内容。结果 临界安全分析必须考虑货包尺寸和易裂变材料成分、货包阵列情况及事故后对货包临界安全影响等因素，同时应用燃耗信用制和装载可燃毒物情况对货包临界安全分析也有重要影响。结论 应用燃耗信用制得出的结果的不确定度对临界安全评估有比较大的影响，对含可燃中子毒物棒及不完整乏燃料组件的临界安全评估需要特别关注可燃中子毒物的影响及缺失燃料组件的影响。
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  特异形放射性表面污染物无包装运输安全及监管的思考

  王学新, 孙树堂, 王智鹏, 王长武, 孙谦, 荣誉, 陈磊, 郝嘉欣, 李俊

  . 2024, (21): 75-80. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.012

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  目的 为我国未来推进核设施退役中特大异形污染设备无包装运输中的安全整备与监管提供借鉴。方法 梳理了IAEA最新技术标准和导则中对放射性表面污染物(SCO)无包装运输的规定和要求，借鉴了德国和法国在这方面的先行实践经验，结合我国现有核安全监管的相似要求，对外包装运输涉及的源项评定、整备与验证、监管与评价等方面进行探讨。结果 IAEA在最新发布标准中首次提出的特大异形表面污染物(SCO-Ⅲ)定义对我国的相关实践有非常好的指导意义。但如何在我国将其纳入监管并获得实践仍需要在技术及管理方面作进一步的细化研究。结论 我国应尽快开展对现有法规标准的修订，补充对SCO-Ⅲ无包装运输的监管及技术要求，建议对SCO-Ⅲ采用特殊安排下装运的许可方式，以提高其运输安全性。
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  低浓六氟化铀运输容器(UX-30/30B)铁路运输使用环境温度适用性研究

  潘玉婷, 刘念, 曹芳芳, 薛光磊, 张恒, 张敏

  . 2024, (21): 81-86. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.013

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  目的 研究低浓六氟化铀运输容器(UX-30/30B运输容器)在夏季进行铁路运输的安全性。方法 分析国内外法规标准，分析容器材料性质，并利用法国达索公司开发的大型有限元分析软件Abaqus对不同工况进行热工分析，综合评价高温对运输安全的影响。结果 运输容器设计批准书规定的“–40~38 ℃”为大气环境温度，而非封闭车厢内的温度;70 ℃在六氟化铀运输容器主要材料的设计温度范围内，对容器性能影响甚微;在国内铁路网运输时，UX-30/30B运输容器可在70 ℃的封闭车厢内安全运输24 h;而在运输容器初始温度38 ℃、每天车厢内持续8 h 70 ℃高温的情况下运输10 d后，运输容器内六氟化铀平均温度最高为49.66 ℃，在海拔高度低于3 141 m时可满足安全运输的要求。结论 低浓六氟化铀运输容器UX-30/30B可安全地在夏季进行铁路运输。
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  聚丙烯包装材料内百里香酚和香芹酚的扩散动力学模拟

  易夕剑, 高欣, 于文喜, 颜建伟, 程娟, 雷琴, 涂敏, 蒋海云

  . 2024, (21): 87-97. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.014

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  目的 利用分子动力学分析聚丙烯(PP)活性包装材料内百里香酚(THY)和香芹酚(CAR)的扩散机理。方法 建立含有THY和CAR的等规、间规和无规3种PP构象的元胞模型，从均方位移角度研究THY、CAR的扩散行为，从溶解度参数、相互作用能、运动轨迹、自由体积角度探索THY、CAR的扩散机理。结果 随着温度升高，THY、CAR在PP中的扩散系数增大，元胞的自由体积分数(FFV)增大，同时THY、CAR的运动轨迹范围扩大，由一个团簇逐渐形成多个团簇。在不同构象的PP中，THY、CAR的扩散系数随着PP结晶度的增加而降低，元胞的FFV随着PP结晶度的增加而增大。在相同温度、相同构象的PP中，PP与THY的相容性优于CAR，含THY元胞的FFV小于含CAR元胞的FFV，即PP对THY扩散运动的阻碍作用大于CAR，在扩散系数上体现为THY小于CAR。THY、CAR和PP的相互作用能差异不大，且相互作用能几乎由范德华力贡献。结论 活性剂在PP中的扩散受多个因素影响，温度、活性剂结构、基材结构以及活性剂与基材的相容性均影响扩散，其中温度是影响扩散的主要因素，活性剂结构、基材结构以及活性剂与基材的相容性是影响扩散的次要因素。
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  基于罗丹明B的Fe3+，pH和温度响应水凝胶的制备及性能

  周应学, 师林洋, 吕桂鑫, 季增光, 秦佳欣, 王锐欣, 杨书曼, 郜政浩

  . 2024, (21): 98-106. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.015

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  目的 基于改性罗丹明B(RhB)可聚合单体，制备了Fe³⁺、pH和温度响应的聚丙烯酰胺水凝胶，用于包装材料中水溶性痕量Fe³⁺的测定。方法 以RhB改性的甲基丙烯酰胺罗丹明B(RhBMA)，与丙烯酰胺(AAM)交联制备了罗丹明功能化聚丙烯酰胺水凝胶P(AAM-co-RhBMA)。通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(FS)分别测定了水凝胶对Fe³⁺的吸收，并探讨了凝胶的pH和温度响应行为。结果 聚合物水凝胶对Fe³⁺有较高的选择性，且对Fe³⁺吸收在质量分数为10×10^–6~100×10^–6保持良好的线性关系(R²=0.997);将聚合物水凝胶交替浸入Fe³⁺和乙二胺(EDA)溶液中，其颜色可逆变化。聚合物水凝胶在pH=3.4和pH=11.3间可实现颜色的可逆转变。在室温升到50 ℃的过程中，凝胶从粉红色逐步变成无色。结论 成功制备了Fe³⁺、pH和温度响应的含罗丹明B的聚丙烯酰胺，该聚合物水凝胶可潜在应用于包装体系中水溶性Fe³⁺痕量检测。
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  金属有机框架材料在食品包装中的功能化应用及其研究进展

  黎海凌, 高志强, 薛欣淑, 郭艳平, 高艳飞

  . 2024, (21): 107-115. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.016

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  目的 通过系统梳理金属有机框架材料(MOFs)在食品包装中的功能化应用及其研究进展，明确MOFs在食品包装领域中的优势与面临的挑战，并为未来的研究方向提供指导性见解。方法 综合分析相关研究文献，涵盖MOFs在关键气体吸附、抗菌防腐、智能响应、营养素释放、生物相容性与可降解性、工艺成本等方面的研究进展。结果 MOFs在食品包装领域展现出气体吸附、抗菌、智能响应等多方面优势，如对关键气体的高效吸附、多种抗菌机制及智能响应特性等;但也存在稳定性差、成本高、消费者接受度低等问题。结论 MOFs在食品包装领域潜力巨大，虽面临诸多挑战，但通过多功能集成设计、提高环境响应与智能化水平、深入研究生物相容性与降解性、创新成本效益分析及加强材料协同等方面的努力，有望在该领域发挥更大作用，实现食品包装的创新与发展。
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  纳米纤维素基复合涂料对牛皮包装纸性能的影响

  苏淼, 肖乃玉, 程峥, 马新业, 黄礼兰, 刘爵深

  . 2024, (21): 116-124. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.017

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  目的 探究纳米纤维素(CNF)/疏水纳米二氧化硅(SN-SiO2)复合涂料对牛皮纸性能的影响。方法 利用甲基三甲氧基硅烷(MTMS)对CNF进行改性，制得硅烷化纳米纤维素(SCNF)，并向其中加入不同量的SN-SiO2，以物理共混的方式制备涂料，并将其涂布于牛皮纸，探究不同比例的SCNF/SN-SiO2复合涂层材料对牛皮纸阻隔水蒸气性能、氧气透过性能、抗水性能和拉伸性能的影响。结果 SCNF/SN-SiO2复合涂布纸的氧气透过率显著增大，最大可达到302.569 cm³/(m².d.0.1 MPa)，质量分数为1%的SN-SiO2涂布纸的阻隔水蒸气能力最佳，2%的SN-SiO2涂布纸的Cobb60值和Max值表现出最佳的抗水性能;质量分数为1%的SN-SiO2涂布纸的抗张指数和断裂伸长率最优，分别提升了5.34%、5.26%。结论 采用SCNF/SN-SiO2复合涂层材料既能提高复合涂布纸的阻隔水蒸气性能，又能提高其透气性能，显著提升了涂布纸的抗水性能，而对其拉伸性能的影响不大。所制备的涂布牛皮纸展现出良好的阻隔水蒸气性能和透气性能，有望应用于化橘红和陈皮的包装储藏，使其在有氧气陈化的同时免受水蒸气的影响，为开发绿色环保包装提供了新思路。
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  疏水型纸浆纤维基隔热泡沫材料的制备及性能研究

  张自聪, 郝发义, 刘伟丽, 余文龙

  . 2024, (21): 125-132. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.018

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  目的 开发具有疏水性、可回弹的生物降解型纸浆纤维基隔热泡沫。方法 以纸浆纤维为主要原料，十二烷基硫酸钠为发泡剂，聚乙烯醇为交联剂，阳离子型聚丙烯酰胺为黏结剂，经过打浆、搅拌发泡、滤水和干燥，制备纸浆纤维基泡沫材料。在此基础上，通过涂布聚乳酸/二氧化硅进行疏水改性，降低纸浆纤维基泡沫的吸湿性。 结果 性能测试表明，所得纸浆泡沫具有超低密度(0.044 3~0.069 8 g/cm³)、高孔隙率(95.22%~97.04%)、低热导率(0.071 1~0.081 1 W/(m.K))、优异的回弹性(1次压缩回弹率可达91.65%，10次压缩回弹率为87.77%)。聚乳酸/二氧化硅涂层显著提高了纸浆纤维基泡沫的隔热性能、疏水性(接触角为132.3°)。结论 疏水型纸浆纤维基泡沫可代替传统泡沫用于冷链包装，支持包装行业的可持续发展。
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  EB凹印油墨固化性能的研究

  张婉, 赵星宇, 闵思源, 吴优, 黄蓓青

  . 2024, (21): 133-139. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.019

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  目的 为了改善EB凹印油墨的固化性能，满足其在高速印刷设备上的应用需求，需要研究油墨固化性能的影响因素，并寻找影响规律。方法 从预聚物种类、单体种类、预聚物与单体的比例、电子束辐射剂量、电子束辐射剂量累加5个方面对EB凹印油墨的固化性能进行研究。结果 2种预聚物超支化聚酯丙烯酸酯EB150和改性环氧丙烯酸树脂6215-100可以改善油墨的固化性能;单体丙烯酰吗啉ACMO配制的油墨双键转化率高、固化速度快;双键转化率随预聚物含量的增加呈现先增加再平缓后下降的趋势，预聚物含量过多或过少都不利于油墨固化;油墨双键转化率随辐射剂量增加，呈现出先增加达到峰值后略微下降的趋势;同一辐射剂量下，累加多次可显著提高EB凹印油墨固化性能。结论 预聚物、单体和辐射剂量对油墨的固化性能都有一定的影响，掌握影响规律可以获得固化性能优异的EB凹印油墨。
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  壳聚糖-香薷精油可食涂膜对樱桃的保鲜效果研究

  刘雨辰, 曲梦锐, 曹恺洋, 王东营

  . 2024, (21): 140-146. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.020

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  目的 减少樱桃在贮藏过程中腐烂所造成的经济损失，并延长樱桃收获后的保质期。方法 采用涂抹法将壳聚糖-香薷精油涂膜液应用于樱桃保鲜，通过测定不同精油浓度下樱桃品质的变化，如质量损失率、pH、多酚氧化酶活性等指标，探究它对樱桃的保鲜效果。结果 添加了香薷精油的壳聚糖涂膜液，在樱桃保鲜方面具有较好的效果，可以有效延长樱桃的货架期。其中，添加了质量分数为2%香薷精油的实验组的保鲜效果最优，与空白对照组相比，其质量损失率降低了57.6%，樱桃的硬度保持良好，pH值提高了56.6%，樱桃中的过氧化物酶活性提高了8.8%，多酚氧化酶活性降低了28.7%。结论 采用壳聚糖-香薷精油制备的涂膜液有助于减少樱桃产业在樱桃采后贮藏中的经济损失，同时为天然保鲜材料的研发提供了理论依据。
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  基于响应面的白萝卜热风干燥品质及工艺研究

  张烨, 莫豪裕, 江伟檀, 李圣陶, 黄建江, 王晗, 李成杰

  . 2024, (21): 147-157. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.021

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  目的 探究不同工艺条件下白萝卜热风干燥品质和效率的变化。方法 采用单因素试验方法，研究了干燥温度、相对湿度、物料厚度对白萝卜的品质、干燥特性的影响规律;以复水比、色泽、干燥时间为评价指标，对数据进行归一化处理，然后构建综合评分模型;采用Box-Behnken响应面法进行优化试验，将综合评分作为响应值建立回归模型，得到干燥品质最佳、干燥用时最短的工艺参数组合。结果 在干燥温度55 ℃、相对湿度23%、物料厚度10 mm的条件下，白萝卜的干燥时间为490 min，复水比为3.851，色差为25.724，综合评分为0.953，干燥效果最佳，说明采用该干燥工艺参数能够有效提高干燥品质，缩短干燥时间;拟合模型的R²为0.957 1，实际值与模型理论值之间的误差仅为1.4%，表明模型稳定可靠，适用于白萝卜热风干燥。结论 基于响应面优化获得的最优工艺参数及回归模型，能更好地预测白萝卜在不同工艺条件下的干燥特性变化，有效提升了干燥效果，为白萝卜热风干燥工业化应用和高品质储存提供了理论基础。
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  冷藏条件下植物精油对植物基人造肉品质变化的影响

  戴增辉, 李哲, 朱轶群, 苏禹涵, 张一凡, 解铁民, 肖志刚, 路飞, 韩春阳

  . 2024, (21): 158-164. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.022

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  目的 研究精油复合处理对植物基人造肉的保鲜效果，为开发新型植物基人造肉的保鲜方法提供依据。方法 以植物基人造肉为对象，研究经肉桂精油、丁香精油、金银花精油3种植物精油处理后贮藏于4 ℃下的植物基人造肉的品质变化情况，包括其感官评分、色差、硫代巴比妥酸值、汁液流失率、菌落总数、大肠杆菌数、金黄色葡萄球菌数和沙门氏菌数等。结果 空白对照组样品在保存14 d时，组织结构松散，有明显酸味，感官评分从90分降至52分，菌落总数超出国家标准阈值，表明样品已变质。经过肉桂精油(1%)、丁香精油(1%)和金银花精油(10%)复合处理后的植物基人造肉与对照样品相比，其保质期明显延长。在所有实验组中，经3种精油复合处理后样品的保质期达到98 d。在贮藏98 d后，复合处理样品的感官评分降至60分，菌落总数、大肠杆菌数和金黄色葡萄球菌数分别为4.95、1.98、2.95 lg(CFU/g)，接近国家标准阈值。结论 综合考虑各种指标可知，采用不同精油复合处理是延长植物基人造肉保质期的有效方式。
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  牛至精油-聚乙烯醇/壳聚糖复合膜的制备及对鸡肉保鲜效果的影响

  李波, 唐天池, 刘玮嘉, 陈慧, 赵建生, 白艳红

  . 2024, (21): 165-173. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.023

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  目的 研究牛至精油(Oregano essential oil，OEO)的添加对聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)/壳聚糖(Chitosan，CS)复合膜理化性质及功能特性的影响。方法 以PVA、CS为基材，以OEO为抗菌剂，采用流延法制备复合膜，并测定复合膜的物理性能、抗氧化性和抑菌性，并评估其在鸡肉保鲜中的应用效果。结果 OEO的加入使得复合膜的厚度、水分含量、水接触角、拉伸强度、断裂伸长率显著提高，水蒸气透过率显著降低。此外，OEO增强了复合膜的抗氧化性和抑菌性，PVA/CS-OEO4的DPPH自由基清除率达到73.80%，负载OEO的PVA/CS复合膜能够抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长。将复合膜应用于4 ℃下的鸡肉保鲜，与对照组相比，负载OEO的复合膜能显著抑制鸡肉的微生物生长和氧化变质，延缓了鸡肉pH和感官品质的变化，其中PVA/CS-OEO4的效果最明显。结论 OEO的添加能够提高PVA/CS的力学性能、水蒸气阻隔性、抗氧化和抑菌性;在4 ℃条件下可将鸡肉的货架寿命延长至10 d。
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  超高压解冻对三文鱼水分迁移及肌原纤维蛋白变性的影响

  李立

  . 2024, (21): 174-182. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.024

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  目的 探讨不同解冻方式对冷冻三文鱼的水分迁移与蛋白变性的影响。方法 分别采用静水、空气、超高压等方式对冷冻三文鱼进行解冻，分析解冻期间水分损失、水分迁移、肌原纤维蛋白空间结构及热稳定性的变化规律。结果 与其他解冻方式相比，采用超高压解冻方式的完成时间明显较短，比采用水解冻方式缩短了24.15%~57.20%;总水分损失随着压力的升高明显降低，相较于常规解冻方式最大降幅为11%;超高压解冻组样品的不易流动水更加趋于稳定。同时，当压力升至150 MPa时，其不易流动水的含量较高，自由水的含量较低;在150 MPa下，三文鱼的表面疏水性较低(32.36%)、总巯基含量较高(56.66%)、羰基含量较低(34.1%);超高压解冻组三文鱼的蛋白质热稳定性更好，且200、300 MPa分别为肌凝蛋白和肌动蛋白发生明显变性的压力阈值。结论 采用超高压解冻技术，对于三文鱼的解冻品质有所提升，研究结果可为冷冻三文鱼产业及超高压加工技术的工业生产提供理论依据。
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  基于自适应反步与扩展卡尔曼滤波器的PMSM无感控制策略

  孙志荣, 陈经纬, 杨观赐, 赵乐

  . 2024, (21): 183-191. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.025

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  目的 为了在提高包装生产线控制性能的同时降低成本，针对永磁同步电机(PMSM)有感控制依赖于霍尔传感器获得转子位置和速度信息的问题，提出基于自适应反步与扩展卡尔曼滤波器的PMSM无感控制策略。方法 首先，建立自适应扩展卡尔曼滤波器转子位置和转速信息估计算法，以获得较为精确的转子位置和速度信息。然后，根据反步控制原理，设计基于自适应扩展卡尔曼滤波算法的自适应反步控制器，以达到更好的控制效果。最后，基于Lyapunov稳定性判据，证明所设计控制器的稳定性。结果 所设计的控制器相比于PID和滑模控制器，在突变参考转速和突变负载情况下，有更快的响应速度以及更好的抗干扰能力。结论 文中方法可以有效提高PMSM的动态性能和抗干扰能力，并减少位置传感器的使用，使改进后系统运行成本更低，能更好地完成包装作业。
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  基于ANSYS瓦楞纸板等效力学性能研究

  彭子腾, 郝天照, 王瑞, 姜洋, 张鹏

  . 2024, (21): 192-199. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.026

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  目的 为提升瓦楞纸板压缩性能仿真效率，采用有限元方法替代试验测试，以节省时间与成本，减少环境污染，促进可持续发展，为瓦楞纸箱的优化设计提供决策依据。方法 从箱板纸和瓦楞原纸性能出发，对瓦楞纸板的最小单元进行1∶1建模分析，通过ANSYS对瓦楞纸板压缩性能进行仿真求解并对结果进行分析，找到一种瓦楞纸板力学性能的等效方法。利用瓦楞纸板的等效力学性能对瓦楞纸板模型进行一定程度的简化，以达到在保证一定求解精度的情况下，提高求解速度的目的。结果 箱板纸和瓦楞原纸的力学性能可用双线性等向强化模型等效;瓦楞纸板压缩过程分为4个阶段:弹性、屈服、平台、密实化。通过ANSYS Workbench的Static Structure模块进行仿真，与试验结果对比，仿真能有效预测其压缩性能。简化瓦楞纸板为均质长方体后，仿真结果显示，简化模型平压有限元分析求解时间减少13%~60%，内存减少37%~62%，且模型尺寸越大，减少得越多。结论 使用该方法对瓦楞纸板的压缩性能进行仿真，解决了以往通过反复试验来优化包装设计的弊端，能节约时间，降低瓦楞纸板的生产成本和减少环境污染，实现可持续发展。
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  基于混合遗传算法的飞机腹舱装载优化

  张长勇, 王彤

  . 2024, (21): 200-207. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.027

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  目的 以航空运输背景下货舱行李的码放问题为研究对象，旨在实现货舱空间利用率的最大化。方法 在考虑行李姿态、货舱空间、体积、重量、不重叠等多种实际约束的条件下，搭建航空行李码放模型，设计一种启发式与改进遗传算法相结合的混合遗传算法。首先利用基于极值点的启发式算法对初始种群加以优化，加快种群进化速度，得到初始高质量装载方案;然后通过设计混合选择及混合变异算子，利用改进的遗传算法对多组可行方案寻优，进而得到货舱空间利用率最大、垛型重心偏移量最小的装载布局方案;最后通过某机场自助行李托运系统采集的真实旅客行李数据进行实验，并实现装载方案的可视化。结果 利用偏大、偏小和混合型3种行李数据进行实验测试，实验结果表明在满足货舱多种实际约束的条件下，混合遗传算法平均空间利用率达到89.71%，相比已有货舱码垛算法提高了9.25百分点，垛型规划更加科学合理。结论 所提算法可快速收敛并防止局部最优，对于不规则货舱空间以及异构行李具有更好的适应性，可实现货舱码垛的快速合理布局规划。
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  基于有限元和边界元的印刷机声振特性研究

  孙兆永, 陈羽泉, 刘一宁, 杜艳平, 白慧娟, 窦水海

  . 2024, (21): 208-216. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.028

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  目的 研究印刷机在高速运转过程中的振动和噪声特性，为印刷机振动噪声抑制提供参考依据。方法 通过实地测试法和基于有限元和边界元的仿真方法对印刷机的声振特性展开研究，首先对不同工况下的印刷机机组外壳进行振动噪声实地测试，然后利用仿真软件对印刷机建立有限元-边界元模型，最后通过仿真计算，分析印刷机的声辐射特性。结果 印刷机的振动和噪声主要集中在中低频段，印刷机的声辐射主要由机组外壳提供，在噪声实地测试中麦克风位置的仿真噪声频谱曲线存在多处共振峰。结论 噪声实地测试结果与仿真计算结果基本一致，验证了仿真计算模型的可靠性，可为印刷机振动噪声抑制提供参考依据。
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  基于滑模变结构的凸版印刷机无轴传动控制系统设计

  樊垚淼, 杨梅, 张梅蕊, 杨昌霖, 王睿喆, 陈浩芃, 王腾曦, 林兆江

  . 2024, (21): 217-224. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.029

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  目的 解决凸版印刷机系统中精确同步控制与稳定性问题，设计一种基于滑模变结构控制方法的无轴传动印刷控制系统。方法 通过分析传统凸版轮转印刷系统的控制原理，建立无轴传动的凸版多组印刷单元系统的控制模型，确保印刷过程中驱动电机能够实现精确的位置和速度同步，以维持印刷作业的协调性和一致性。此外，提出了滑模变结构控制算法。搭建了以永磁同步电机为执行机构的无轴传动控制仿真系统，并开发了以S7-1200为控制核心的硬件系统，使用博途软件设计PLC的控制程序。结果 采用滑模变结构控制的凸版印刷机无轴传动控制系统展现出较高的准确性和稳定性，能够稳定可靠地实现印刷过程中的无轴传动控制。结论 以凸版轮转印刷机为出发点，将滑模变结构控制引入凸版印刷机的无轴传动控制系统中，并将其离散化处理后运用于PLC控制系统，提高了凸版印刷的效率，并对智能控制算法在印刷控制中的运用进行了有效探索。
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  基于优化YOLOv8的光伏丝印缺陷检测方法研究

  王美鸥, 武淑琴, 柴承文, 王仪明, 张伟鹏, 黄嘉树

  . 2024, (21): 225-232. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.030

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  目的 在光伏电池片制作流程中，由于正负极电路的丝印缺陷具有目标小、分布不均匀等特征，目前检测仍然耗时耗力，因此提出基于优化YOLOv8算法的丝印缺陷检测方法，以解决光伏丝印电极缺陷难检测的问题。方法 基于机器视觉理论搭建电池片图像采集平台，采集图像并对图像数据集进行标注划分，在批量变换处理增强数据集模型基础上进行YOLOv系列算法比对实验，表明YOLOv8算法更适合局部小目标缺陷的检测。接着将深度学习技术的洗牌注意力机制(Shuffle Attention，SA)引入YOLOv8算法中的注意力模块，有效提取特征信息，替换原特征融合模块，最后与原算法模型进行消融实验。结果 缺陷识别精度提升了4.6百分点。结论 优化后的算法能够提高缺陷识别精度，有效降低丝印产生的不良电池片进入后续工业流程的概率。
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  托盘单元箱生命周期碳足迹核算研究

  唐英, 毛讯辉, 李继春

  . 2024, (21): 233-239. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.031

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  目的 对作为高效物流运作关键载体的集装单元器具进行碳足迹核算研究，以促进绿色物流发展，落实“双碳”目标。方法 以某租赁企业铝合金材质托盘单元箱产品为研究对象，基于生命周期评价方法进行产品碳足迹核算研究。结果 完成了托盘单元箱生命周期6个阶段碳足迹核算，结果发现，托盘单元箱使用阶段和原材料生产阶段的碳足迹占比很大，而回收阶段碳足迹为负值，揭示了具有广泛应用及流动性的物流单元集装器具的生命周期碳足迹特质;提出废弃托盘单元箱回收再生利用、轻量化设计和创新托盘应用模式等降碳减排方案，并从托盘单元箱生命周期碳足迹以及货物周转量碳足迹进行了有效性验证。结论 回收再生利用、轻量化设计以及引入动态循环使用模式是实现托盘单元箱降碳减排的有效手段，研究为集装单元器具适应循环经济下的绿色物流发展提供了理论基础。
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  单向进叉全瓦楞纸板托盘结构设计

  王攀登, 杨应龙, 姚卓楠, 寇金宝

  . 2024, (21): 240-246. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.032

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  目的 设计一种新型单向进叉全瓦楞纸板托盘，以提高物流装卸效率，降低生产成本，并满足环保和可持续性的要求。方法 基于托盘的实际使用环境和承载要求，选择5层AB楞瓦楞纸板作为材料。基于2种结构纸板组装形成托盘，通过抗压测试和对角线刚度试验对托盘性能进行验证。结果 所设计的托盘展现出良好的稳定性和较低的生产成本，其抗压能力和对角刚度符合国家标准要求。结论 通过对单向进叉全瓦楞纸板托盘的结构设计、性能测试和优化改进，有望为物流行业提供一种性能更优、成本更低、更加环保的新型托盘，对于推动物流行业的绿色转型和可持续发展具有重要的理论和实践价值。
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  开孔缺陷对蜂窝与瓦楞纸板侧向临界屈曲载荷弱化效应的研究

  吴吉平, 黄志达, 付应海, 唐文评, 滑广军

  . 2024, (21): 247-252. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.033

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  目的 以蜂窝纸板和瓦楞纸板为对象，研究2种纸板圆孔缺陷对侧向承载能力的弱化效应。方法 利用ANSYS Workbench软件的数值模拟功能，对2种纸板的开孔模型进行特征值屈曲分析，研究了2种纸板临界屈曲载荷随孔径大小的变化趋势，分析了2种纸板侧向承载能力对孔洞缺陷的敏感性。结果 随着孔径的增大，蜂窝纸板与瓦楞纸板的屈曲临界载荷均呈逐渐下降趋势;开孔大于临界值后，瓦楞纸板的屈曲载荷下降率明显高于蜂窝纸板。结论 随着孔径的增大，蜂窝纸板侧向承载能力的下降速度小于瓦楞纸板，蜂窝纸板表现出比瓦楞纸板更优的开孔缺陷弱化效应。
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  爆炸载荷作用下钢筋混凝土预应力T梁桥毁伤模式研究

  徐其鹏, 唐泓, 翟红波

  . 2024, (21): 253-259. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.034

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  目的 研究不同打击模式下钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤效应，为钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤评估及打击决策提供参考。方法 通过数值仿真研究某弹药装药空中爆炸、接触爆炸和内爆炸3种打击模式下，钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤效应。结果 不同打击模式下钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤模式差异较大:空中爆炸和接触爆炸桥梁主要发生桥面破孔及塑性变形;内爆炸桥梁除桥面发生层裂破碎外，T梁腹板及横隔梁也发生外凸变形、混凝土崩塌破坏等。结论 半密闭空间内爆炸T梁桥的毁伤效果要优于桥面接触爆炸和空中爆炸。
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  高温环境下碳纤维层合板的抗弹性能分析

  张健, 田扬, 李智, 林作泓

  . 2024, (21): 260-267. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.035

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  碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板的轻质防护结构设计需要考虑其在极端环境下的抗冲击性能，尤其是高温环境特征。方法 采用实验和数值模拟相结合的方式开展了CFRP层合板在高温下的抗弹性能和损伤机制分析。结果 结果发现，在25(常温)、75和125 ℃下，2 mm厚度的CFRP层合板的弹道极限分别是191、176和189 m/s。由此可知，CFRP层合板的弹道极限随着温度的升高呈先降后升趋势。随着冲击能量的增加，层合板能量吸收呈线性增加。在冲击能量较低时，CFRP层合板能量吸收随温度升高而增大;随着冲击能量的增加，温度对能量吸收的影响逐渐减小。在球弹的高速撞击下，层合板正面出现凹陷，背面出现凸起，损伤模式主要为纤维断裂、基体压溃和纤维分层等。其中，相比常温环境，高温下层合板的背面凸起显著减小，但侵彻通道附近的分层损伤会加重，产生的纤维碎屑会减少。对比层合板的分层失效特征，发现环境温度为75 ℃时损伤最严重。结论 研究结果可为CFRP层合板在航空航天、民用等轻型装甲防护结构中的设计和应用提供依据和参考。
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  复合装甲防护材料对其抗弹性能影响研究

  徐海, 岳文泉, 权国政

  . 2024, (21): 268-273. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.21.036

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  目的 复合装甲防护材料是影响其抗弹效应的重要影响因素，合理应用防护材料可在质量、尺寸等约束条件限制下，大幅度提高复合装甲的抗弹能力。方法 针对装甲车辆不同角度的防护需求，通过建立不同防护材料组成的复合装甲仿真模型，研究其在不同角度下抗弹性能，并通过靶试试验验证模型的有效性。结果 在100 mm、防54式12.7 mm穿甲燃烧弹，陶瓷复合装甲抗弹性能随着入射角的增大先高于钛合金复合装甲，后逐渐下降，当入射角达到45°时，陶瓷复合板的抗弹性能接近于钛合金复合板，随着角度的继续增大，钛合金复合板的抗弹性能逐渐优于陶瓷复合板。结论 通过在100 m射距、48°法线角下的陶瓷及钛合金防护复合装甲靶试试验，验证所建立仿真模型的有效性，进而后续复合装甲抗弹性能设计研究，可基于仿真模型确立最优包装材料及其结构，减少靶试试验，提高设计效率及增加经济效应。