针对钢管扩径加工过程中焊缝对中控制系统存在的响应慢、精度低与抗扰能力弱等问题,本研究提出了一种基于扩张状态观测器(Extended state observer, ESO)的滑模控制与二次补偿策略。首先,设计ESO对系统固有的非线性摩擦及高频周期性负载扰动进行集中观测与实时估算。进而,设计了一种基于扩张状态观测器的双环滑速度模控制器,以实现扰动抑制与速度跟踪。用Lyapunov稳定性理论证明了该闭环系统的稳定性。实验结果表明,与传统方法相比,本策略能显著抑制各类扰动,在焊缝对中控制中表现出更快的响应速度、更高的跟踪精度以及更强的鲁棒性。
为探究羊栖菜(Sargassum fusiforme)藻体附生菌在雌、雄器官中差异特征,本研究通过16S rRNA高通量测序技术对羊栖菜雌、雄生殖托及气囊附生菌进行了群落多样性与代谢功能差异分析。结果表明,羊栖菜藻体附生菌在雌、雄生殖器官间存在显著差异。在群落多样性方面,雌性生殖托附生菌α多样性指数高于雄性,β多样性分析显示性别是驱动生殖托附生菌结构分异的主要因子。在群落组成上,变形菌门(Proteobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetota)是羊栖菜生殖器官主要细菌门类,雌性生殖托附生菌和气囊附生菌中浮霉菌门相对丰度较高,雄性生殖托附生菌和气囊附生菌中变形菌门占优势。在属水平上,雌性生殖托附生菌优势菌属为海杆菌属(Hellea)、弧菌属(Vibrio)和芽殖小梨形菌属(Blastopirellula),雄性生殖托及气囊附生菌则以颗粒球菌属(Granulosicoccus)和海单胞菌属(Litorimonas)为主。代谢通路差异分析表明,雌性生殖托附生菌糖胺聚糖降解和类固醇激素生物合成通路显著上调,雄性生殖托附生菌类胡萝卜素生物合成和氧化磷酸化通路富集;雌性气囊附生菌相对雄性气囊附生菌显著上调β内酰胺抗药性、糖胺聚糖降解和鞘脂类代谢等通路。
淡水是人类生存和社会发展的基础性资源。随着全球人口增长和经济飞速发展,人类对清洁水资源的需求显著增加,淡水资源供需矛盾日益严峻。硼作为生物体必需的微量营养元素,其浓度过高或过低均会对生命活动产生不利影响。因此,将生活用水中的硼浓度控制在标准范围以内,对保障水资源安全具有重要意义。近年来,为提升脱硼技术效率与适用性,研究者们在高效脱硼材料开发及技术优化方面取得了显著进展。本文基于对水溶液中硼含量的严格限制标准,系统总结了脱硼材料和膜分离法脱硼技术的最新研究进展,聚焦于各类吸附剂及膜材料的结构特性及功能,同时针对膜分离技术的核心优势和现存局限性,进一步分析了其在实际应用中的改进潜力,展望了下一代高效、低耗脱硼材料及技术的研究方向,为推动水体脱硼的优化与工业化应用提供了科学依据和技术支持。
为解决滨海环境下盐类侵蚀、干湿循环等环境作用下碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固钢筋混凝土(Reinforced concrete, RC)梁的黏结界面容易发生劣化剥离而导致抗弯承载能力降低的问题,本研究在CFRP端部进行附加锚固,以有效提高界面的抗剥离能力和承载力。进而,为探究海水干湿循环条件下附加锚固CFRP加固RC梁抗弯性能的劣化规律,本研究对端部采用纤维束锚固的CFRP加固RC梁,分别在经历0、60、120、180、240次干湿循环后进行四点加载试验。同时设置对比组,以探究不同纤维束锚固形式的影响。试验结果表明,随着干湿循环次数增加,界面黏结和锚固性能越差,加固梁的破坏方式由纤维束锚剪断逐步变为拔出破坏;其开裂、屈服和极限荷载都逐渐降低,在240次循环后,分别降低了39%、23%和10%。在相同的干湿循环次数条件下,直列锚束数量越多,锚固效果越显著。相比无锚固试件,全长锚固试件呈现纤维布拉断破坏,承载力提升约48%;直列三锚、三角锚固和直列双锚试件的受力和变形性能相近,承载力均提升约25%,CFRP利用率为75%;而U型箍锚固承载力仅提升5%,CFRP利用率为66%。最后,综合试验数据与分析结果,给出了附加直列双锚FRP加固梁极限荷载退化系数。
作为中国水产养殖业的新兴品种,墨瑞鳕(Maccullochella peelii)具有广阔的养殖前景。为支持其种质资源管理并推动遗传育种工作,本研究首次基于限制性位点相关DNA测序(RAD-seq)技术对墨瑞鳕基因组中微卫星(Simple sequence repeats, SSR)位点进行特征分析,并开发具有高多态性的SSR标记。研究表明,从墨瑞鳕简化基因组中共鉴定出3 598个完整的SSR位点,其中,二核苷酸重复占比最高(2 018个,占56.09%),AC和TG为主要优势基序(分别占二核苷酸重复位点的21.41%和21.01%);其次为三核苷酸重复(1 169个,占32.49%),TTA为优势基序(占三核苷酸重复位点的6.33%);四核苷酸和五核苷酸重复比例较低,分别为9.20%和2.00%,其中四核苷酸重复的主要优势基序为TTTA(占四核苷酸重复位点的4.53%),五核苷酸重复的主要优势基序为TTAGG(占五核苷酸重复位点的19.15%);六核苷酸重复最少,仅占0.22%,未检测到显著优势基序。此外,本研究成功开发了19个高多态性SSR标记。在24个墨瑞鳕个体中,这些标记的等位基因数介于9~14之间(平均值11.58),有效等位基因数介于5.111~11.805之间(平均值8.415),观测杂合度与期望杂合度范围分别为0.273~0.833(平均值0.554)与0.804~0.915(平均值0.877),多态性信息含量介于0.782~0.909之间(平均值0.864)。研究结果表明,本文开发的微卫星标记具有高度多态性,可为墨瑞鳕的种群遗传结构分析、资源保护及分子标记辅助育种提供有效的分子工具。
地震波在地下介质中传播时,由于孔隙介质中的多尺度流体流动会引起地震波的衰减和频散,然而现有的地震波方程很少考虑毛细管压力对流体流动的影响。本文将毛细管压力参数引入到Johnson体积模量计算公式,并将改进后的体积模量计算方法,代入部分饱和孔隙介质中的纵波方程,得到了考虑毛细管压力的部分饱和孔隙介质中的改进纵波方程。为更好地探究地震波在地下介质中的传播特征,本文推导了部分饱和孔隙介质中改进纵波方程的高阶有限差分格式,并对地震波场进行正演模拟,得到了清晰的波场快照,分析了毛细管压力对快纵波速度的影响。通过对薄层模型和厚层模型进行抽道分析证明了本文方程可以描述地震频带内波的衰减,同时也说明了毛细管压力越大,地震频带内振幅衰减越明显。
为探究红树林海洋线虫群落的空间分异及其原因,本研究于2021年9月在广西北海选取三处由单一树种海榄雌构成的红树林,对其沉积物中海洋线虫群落结构和功能性状开展研究。研究结果表明,三处海榄雌林沉积物中的海洋线虫在丰度、多样性、物种组成和功能性状上均存在显著差异。共鉴定出132种海洋线虫,分属于54属28科。其中,竹林海榄雌林海洋线虫的平均丰度为(1 016.00±199.69) ind./10 cm2,该区域显著高于垌尾((183.28±118.36) ind./10 cm2)和金海湾((339.68±137.90) ind./10 cm2),海洋线虫的物种数、Margalef物种丰富度指数、Pielou物种均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数均为最高,且群落组成显著不同于其他两处;海洋线虫的最大体宽和咽长显著大于其他两处,以非选择性沉积食性者为主,但刮食者和捕食者比例高于其他两处。金海湾和垌尾海榄雌林海洋线虫群落相似性较高,双口咽线虫属(Diplolaimella)和微口线虫属(Terschellingia)为共有优势属,以沉积食性者为主(>80%),但是金海湾海榄雌林海洋线虫体长、最大体宽和咽长显著小于垌尾。环境因子相关分析结果显示,海洋线虫的丰度、多样性、物种组成和功能性状的空间分异均与沉积物有机质含量、单宁含量和粒度特征显著相关。本研究揭示了广西海榄雌林沉积物中海洋线虫对生境异质性的响应模式,为红树林生态系统的保护与科学管理提供了理论依据。
针对静力触探试验(Cone penetration test, CPT)评估黏性土不排水强度时传统的锥尖系数离散性较大且不适用于部分排水贯入条件的问题,提出了一种基于物理信息神经网络的不排水强度反演方法。该方法以球孔扩张理论为物理约束,分别构建弹性区与塑性区的神经网络,并将孔壁极限压力作为观测数据纳入损失函数,从而实现对不排水强度的直接反演。进而利用锥尖贯入阻力与归一化贯入速率之间的关系,将该方法扩展应用于粉质黏土或黏质粉土。通过与球孔扩张理论解对比,验证了所提方法的数值可靠性;通过对比四种黏性土的离心机试验与现场测试反演得到的不排水强度误差基本控制在20%以内,检验了该方法对不同土体类型和排水条件的适用性。
本文采用多种现代分离技术对1株来源于西北太平洋水深5 km以下沉积物的真菌Trichoderma virens的次级代谢产物进行分离纯化,系统研究了其化学成分及促血管生成活性。综合运用紫外光谱、核磁共振波谱、质谱及相关文献数据比对等方法,对分离得到的化合物进行结构鉴定,共鉴定出8个萜类化合物和2个生物碱类化合物,分别为rhinomilisin B (1)、heptelidic acid chlorohydrin (2)、(5aS,6R,9S,9aS)-9-hydroxy-6-isopropyl-9-(hydroxymethyl)-1,3,5a, 6,7,8,9,9a-octahydro-1-oxobenzoxepine-4-carboxylic acid (3)、trichocadinin A (4)、harzianone A (5)、CAF-603 (6)、trichocarotin M (7)、(3S,6R)-6-(para-hydroxybenzyl)-1,4-dimethyl-3,6-bis(methylthio)piperazine-2,5-dione (8)、didehydrobisdethiobis(methylthio)gliotoxin (9)、ethyl hydroheptelidate (10)。基于斑马鱼模型的促血管生成活性评价结果表明,在25μmol/L浓度下,化合物1—7及9对斑马鱼节间血管生长有促进作用,由此可见该菌株能够产生多种具有促血管生成活性的次级代谢产物。
多维信息的测量精度是影响定位精度的重要因素,而多维信息的测量精度通常用协方差矩阵表征,因此如何获得精确的协方差矩阵对分析双基地定位性能至关重要。针对时延和多普勒间的强相关性导致精确协方差矩阵难计算的问题,提出了一种基于时延和多普勒联合估计的协方差矩阵计算方法。该方法首先构建了宽带水声信道下的接收信号模型并推导了该模型下信道参数估计的克拉美罗下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB);然后利用信道参数与时延和多普勒因子的数学关系推导了时延和多普勒因子估计的CRLB;最后根据有效估计器的估计误差接近CRLB的特性得到时延和多普勒因子联合估计的协方差矩阵。仿真结果表明,本文的方法与短时傅里叶变换(Short-time Fourier transform, STFT)、Wigner分布、分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier transform, FrFT)方法和传统经验法相比,通过考虑时延和多普勒因子的相关性提高了时延和多普勒因子协方差矩阵的计算精度。