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期刊简介

中国科协高质量科技期刊分级目录安全科学领域T1
中国科学引文数据库(CSCD)核心库源期刊
中文核心期刊
中国科技论文统计源期刊(中国科技核心期刊)
主办单位:北京理工大学、中国环境科学学会、中国职业安全健康协会
刊期:月刊
ISSN 1009-6094    CN 11-4537/X
语种:中文
邮发代号:2-770

2025年02期
安全评价

设计阶段盾构隧道防水可靠性评价模型研究

李金;崔庆龙;郭德赛;刘继国;吴怀娜;

为了科学评价设计阶段盾构隧道的防水可靠性,提出了一种基于组合赋权法和可拓云模型的设计阶段盾构隧道防水可靠性评价新模型。综合考虑材料因素、结构抗变形能力因素和水文地质条件因素,建立了包含3个一级评价指标和14个二级评价指标的设计阶段盾构隧道防水可靠性评价指标体系,并建立了相应的可靠性评价等级判据。采用改进层次分析法(Improved Analytic Hierarchy Process, IAHP)和改进CRITIC(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation)法分别计算得到评价指标的主观权重和客观权重,并利用博弈论法计算得到评价指标的组合权重,弥补了单一赋权法存在的不足。同时,将可拓云模型应用到设计阶段盾构隧道防水可靠性评价中,解决了设计阶段盾构隧道防水可靠性评价过程中存在的模糊性和随机性问题。将构建的新模型应用到武汉两湖通道工程盾构隧道防水可靠性评价中,得到该项目防水可靠性评价等级为Ⅳ级,属于较高可靠度。该评价结果与现场实际情况一致,验证了新模型的合理性和可行性。新模型可为其他类似项目提供指导借鉴。

2025 年 02 期 v.25 ; 中交集团重大科技研发项目(2023-ZJKJ-11,2022-ZJKJ-10)
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超高压井口设备壳体基于断裂力学的安全评价研究

史君林;张强;练章华;万智勇;施太和;

随着油气井开发向深层和超深层迈进,井口设备的压力逐渐超过现有美国石油协会(American Petroleum Institute, API)标准的140 MPa,迫切需要开发175 MPa级别的设备。然而,关于超高压井口设备尚缺乏采用断裂力学进行疲劳安全评价的基础性研究。基于ASMEⅧ-3标准,以API 6BX法兰颈部为例,运用断裂力学和失效评估图技术,对现有结构进行了安全评价分析,得出不同条件下临界裂纹尺寸和疲劳寿命等数据。同时,对急需开发的新一代175 MPa法兰颈部,从材料的断裂韧性、材料强度和结构尺寸等方面进行了探讨。结果表明,超高压设备必须采用断裂力学方法进行疲劳分析,提高材料韧性可以增强结构的抗疲劳性能。在弹塑性设计强度满足要求的前提下,从断裂力学角度不建议提高材料的强度和结构厚度。研究为超高压容器井口装置壳体的设计和安全评估提供了理论依据和方法。

2025 年 02 期 v.25 ; 国家自然科学基金项目(52204015); 四川省自然科学基金项目(2023NSFSC0920); 四川轻化工大学科研创新团队计划项目(SUSE652A004)
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安全工程

超细水雾抑制预混可燃气爆炸超压的衰减模型

牛国庆;马亚男;贾海林;

为获得超细水雾作用下预混可燃气爆炸超压的衰减规律,基于自行搭建的超细水雾抑爆系统,开展了不同超细水雾通量抑制三种预混气(甲烷、丙烷、氢气分别与空气预混)爆炸的系列试验,以分析超细水雾通量对爆炸超压的影响规律。结果表明,超细水雾能够有效减弱预混气爆炸超压。随着超细水雾通量增加,在1.25 L爆炸管道中,甲烷、丙烷、氢气预混气的爆炸超压分别减小了17.26%、10.13%、9.50%;在14.4 L爆炸管道中,氢气预混气的爆炸超压减小了11.33%。基于量纲分析法和爆炸相似律,结合试验数据运用regress函数进行回归分析,推导获得了四个爆炸超压衰减模型。误差分析显示,超细水雾通量在0~1 kg/m~3范围内时A_3和A_5模型相对误差在±15%以内,模型预测值与试验测试值吻合度较高。进一步结合另外两组试验数据,验证A_3和A_5模型的通用性发现,A_5模型比A_3模型更为准确,表明超细水雾通量在0~1 kg/m~3范围内时A_5模型更可靠。爆炸超压衰减模型的建立可为抑爆设计提供依据,工程实践时可为爆炸冲击波危害防控提供理论支撑。

2025 年 02 期 v.25 ; 国家自然科学基金项目(52274185); 国家重点研发计划项目(2018YFC0807900)
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PyroSim与热阻网络法结合的储能系统热失控火灾仿真研究

王稳;李超;王园;张正慧;

作为现代能源领域的重要一环,电池储能系统为可再生能源的存储和利用提供了有力支持,但电池发生热失控(Thermal Runaway, TR)产生的连锁反应会加重火灾事故后果。为探究储能系统TR火灾演化规律,利用MATLAB搭建电池热阻网络模型,结合PyroSim仿真软件对锂电池TR燃烧进行数值模拟,分析了储能系统火灾过程中温度、热释放速率(Heat Release Rate, HRR)和一氧化碳(CO)的变化规律。结果表明:100%充电状态(State of Charge, SOC)下,280 Ah的磷酸铁锂(LiFePO_4,LFP)电池热失控产生的HRR峰值为84.06 kW;电池模组和储能舱电池TR产生的HRR峰值分别为174.36 kW和5 184 kW,舱内中心温度最高为805℃,CO体积分数最大为0.001 86,z方向火焰传播速度最大,其次为x方向和y方向。仿真结果能为不同尺度下LFP电池热失控火灾的数值模拟提供理论指导。

2025 年 02 期 v.25 ;
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硼铝基射流型燃烧剂的热解及燃烧性能研究

谢强;刘磊;李慧;胡明航;王顺新;韦众;王猛;邹宗山;王光兵;王基禹;

为了推动高热燃烧剂在非爆炸式销毁应用领域的深入发展,采用全局优化、接触式测温、红外热像、热重-傅里叶红外联用等技术手段,开展了硼铝基火焰射流型燃烧剂的热解及燃烧性能研究。结果表明,硼的加入促进了配方中硝酸钡的分解,且随着硼质量分数的增加,燃烧温度显著上升,当硼的质量分数不小于5%时,硼铝基射流型燃烧剂的燃烧最高温度高于硼起始氧化质量增加温度400℃。获得了硼铝基射流型燃烧剂较优配方,铝、硼、三氧化二铁、硝酸钡的质量分数分别为25%、5%、45%、25%。当药量由1 g增至10 g时,燃烧最高温度增加613.8℃,射流型火焰面积增加1.35倍。此外,热分解符合自催化反应模型,反应级数为1.073 8,自催化指数为0.088 8,活化能为257.31 kJ/mol,指前因子为1.55×10~(11) s~(-1)。

2025 年 02 期 v.25 ; 安徽理工大学青年教师科学研究基金军工专项项目(JGZX2022-01);安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金项目(2021yjrc08); 安徽省高等学校科学研究重点基金项目(2022AH050842)
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