工程科學學報

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月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

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2004年第26卷第4期

欄目

礦業與環境工程
冶金科學與工程
材料科學與工程
冶金裝備技術
控制與決策

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礦業與環境工程

時間函數與地表動態移動變形規律

彭小沾, 崔希民, 臧永強, 王英, 袁德寶

2004, 26(4): 341-344. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.028

[摘要](190)

[PDF 489KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
詳細分析了單參數的Knothe時間函數、雙參數的Sroka-Schober時間函數和Kowalski廣義時間函數的優缺點及其相互關系,建立了應用Knothe時間函數進行地表動態移動變形預計的原理、無實測資料礦井時間參數的確定方法和開采單元劃分的周期來壓步距法.通過對不同工作面推進速度和不同時間影響系數條件下地表動態移動變形規律研究,獲得了工作面穩定推進過程中回采速度、時間影響系數與地表最大動、靜態變形關系的計算公式.經過1176東工作面觀測資料的檢驗,證明了研究結果的有效性和實用性.

基于強夯大變形的地基流固動力耦合分析

王啟平, 謝能剛, 史小路

2004, 26(4): 345-348. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.029

[摘要](110)

[PDF 448KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
根據流固動力耦合方法分析強夯加固地基機理,在土體的應變位移關系上采用大變形假設,建立土體非線性動力平衡方程和整體流固動力耦合方程.在算例數值分析中給出了地基位移、孔隙壓力在強夯作用時間內和空間中的變化分布規律,得到了夯錘的最大夯沉量,計算了夯擊后地基孔隙壓力的消散行為,計算結果與濟南繞城高速公路強夯法施工現場的測試結果較符合.

浮選藥劑BET與煤和黃鐵礦作用機理

胡軍, 康文澤

2004, 26(4): 349-352. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.030

[摘要](257)

[PDF 449KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
通過浮選藥劑BET對煤和黃鐵礦的表面電位、潤濕性、ESCA分析和吸附量測定等方面的研究,揭示了BET與煤和黃鐵礦的作用機理,并進行了實際煤樣的分選實驗.實驗結果表明,BET的浮選效果要優于普通煤用浮選藥劑,尤其是用于高硫煤的浮選時,它有很強的選擇性.

飛灰殘炭對零價汞蒸汽的吸附特征

王立剛, 陳昌和

2004, 26(4): 353-356. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.031

[摘要](152)

[PDF 466KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
研究了飛灰未燃殘炭對零價汞蒸氣的吸附特性.在低汞平衡濃度(<250μg/m³)條件下,殘炭汞吸附能力與商業活性炭差距不顯著,而商業活性炭在高汞濃度端的汞吸附量則明顯升高.殘炭汞吸附特性與其來源相關性較強.殘炭的吸附等溫線類似于Ⅱ型等溫線,而商業活性炭則明顯具有Ⅲ型吸附等溫線特征.靜態吸附實驗結果表明炭質吸附劑表面存在活性點位,從而使其吸附過程得到加強.因為殘炭制造成本相對低廉,所以在煙氣汞污染物脫除方面更具有價格優勢.

冶金科學與工程

從典型冶金過程問題看現象相似的數理本質

季淑娟, 李士琦

2004, 26(4): 357-359. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.032

[摘要](110)

[PDF 381KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
指出了現象相似的數學物理本質是它們在同一個量綱為1的單元坐標體系中有相同的量綱為1的模型:模型的結構相同且各特征數數值——對應相等.以冶金工程中常見的問題——一維非穩態傳導傳熱問題為例進行了說明與討論.指明在量綱為1的單元坐標體系中不同現象的規律性之區別僅在于變量之間的關系不同,并不依賴于描述實際現象的方程.只要現象相似,它們在量綱為1的單元坐標體系中有相同的模型且有相同的解.在量綱為1的單元坐標體系中具有相同結構模型的現象是同類現象,同類現象中特征數數值對應相等的現象才是相似現象.

異常爐況高爐冷卻板及爐襯非穩態溫度場

程素森, 孫磊, 楊天鈞

2004, 26(4): 360-365. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.033

[摘要](113)

[PDF 617KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
以鞍鋼新一號3200 m³高爐冷卻設備采用的冷卻板為研究對象,探討了異常爐況給冷卻板壽命帶來的危害,建立了異常爐況高爐冷卻板及爐襯三維非穩態溫度場數學模型,計算了當渣皮脫落、爐內煤氣流溫度突然升高、邊緣氣流發展時冷卻板的溫度變化,以及冷卻水流速和渣層厚度對冷卻板最高溫度及熱量損失的影響.

球體蓄熱體的熱飽和時間

呂情恒, 程素森, 楊天鈞

2004, 26(4): 366-368. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.034

[摘要](138)

[PDF 360KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
以加熱爐中煙氣出口處蓄熱體為研究對象,建立了一維非穩態導熱過程的數學模型,采用有限差分法進行模型的離散化.使用C++語言開發了計算球體蓄熱體熱飽和時間的程序,確定了蓄熱體熱飽和時間與各種影響因素之間的關系.結果表明,對流換熱系數的增加會縮短蓄熱體的熱飽和時間,而蓄熱體熱容、密度及其半徑的增加均使得蓄熱體的熱飽和時間線性增加.

碳還原熔渣中氧化物發泡過程特性參數計算

吳鏗, 李曉, 馮寶澤, 郜學, 夏柱海, 張飛

2004, 26(4): 369-372. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.035

[摘要](102)

[PDF 512KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
分析了高溫熔渣中碳還原氧化物的反應和傳熱機理,確定了還原反應產生氣體量和時間的關系,進而給出了相應的內生氣源發泡方程.介紹了計算發泡特性參數軟件的特點和功能,特別是對確定消泡過程的開始時間進行了詳細的討論.將在10 kg感應爐測定含TiO₂渣的實驗結果,通過計算程序確定了內生氣源引起發泡過程的特性參數.

板坯連鑄結晶器內溫度/應力場耦合模型

張家泉, 崔立新, 陳志平, 陳素瓊

2004, 26(4): 373-376. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.036

[摘要](111)

[PDF 533KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
考慮結晶器銅板中水槽的結構尺寸和分布、結晶器錐度對鑄坯溫度場和變形的影響,建立了連鑄結晶器內熱和應力狀態的有限元耦合分析模型。利用該模型模擬了結晶器內鋼水凝固過程溫度分布和銅板的熱機械變形,結果與實際符合較好.

材料科學與工程

退火方式對深沖壓鋼板晶粒尺寸不均勻性的影響

劉恒三, 毛衛民, 陳冷, 馮惠平

2004, 26(4): 377-381. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.037

[摘要](111)

[PDF 692KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
對連續退火或罩式退火后的深沖鋼板和超深沖鋼板的組織以及織構進行了觀測和分析.結果表明,罩式退火后鋼板表面晶粒比心部的細小,而連續退火后鋼板表面晶粒比心部的粗.這種區別主要來源于熱軋鋼板原有組織和織構的不均勻性,退火加熱過程也會對鋼板表面和心部晶粒尺寸的不均勻性產生很大影響.

團球γ+（Fe,Mn）₃C/γ自生復合材料強韌與耐磨機制

梁高飛, 許振明, 李建國, 姜啟川

2004, 26(4): 382-386. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.038

[摘要](115)

[PDF 886KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在研究團球γ+(Fe,Mn)₃C共晶體增強奧氏體鋼基自生復合材料(EAMC)的力學與耐磨性能的基礎上,分析了EAMC的強韌化及耐磨機理.結果表明,高硬度的團球共晶體與韌性奧氏體使EAMC具有優異的強韌性匹配;在低載工況下,共晶體在奧氏體基體的保護下可以有效阻礙亞表層中裂紋的擴展,加工硬化層中的硬度具有負梯度分布特征,從而減小EAMC磨損量;高載工況下共晶體在循環外力的作用下剝落,加重“三體”磨損,故EAMC耐磨性能隨著共晶體的體積分數的增加而降低.

Ga原子對Fe-Ga合金原子磁矩的影響

韓志勇, 張茂才, 高學緒, 周壽增

2004, 26(4): 387-390. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.039

[摘要](95)

[PDF 485KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了Fe-Ga合金中Ga原子對合金的平均原子磁矩的影響.Fe中摻入Ga原子后,并不是簡單的“稀釋”作用.與純Fe的原子磁矩相比,Fe-Ga合金中平均原子磁矩減小的同時,在低Ga含量范圍,Fe原子的磁矩隨Ga含量的增加而增大;當Ga含量大于17%(原子分數)時,Fe原子磁矩隨著Ga含量的增大而減小.

溫度對噴射成形7075+TiC鋁合金觸變成形的影響

劉慧敏, 程軍勝, 崔華, 楊濱, 張濟山

2004, 26(4): 391-394,399. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.040

[摘要](98)

[PDF 914KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用Gleeble-1500熱模擬機,對原位反應噴射成形7075+TiC鋁合金進行半固態壓縮變形,通過掃描電鏡觀察其變形后縱橫截面的組織,用Imagetool軟件及平均截線法統計晶粒尺寸.研究表明,晶粒尺寸隨著變形溫度的升高而增大,對應580-620℃的變形溫度,晶粒尺寸分布范圍為10-21μm;當變形溫度為610℃,變形速率為1 s^-1時,合金表現出良好的半固態觸變成形性能.

利用極化曲線推測中性水溶液中鈦合金表面的氧化還原反應機理

姜應律, 吳蔭順

2004, 26(4): 395-399. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.041

[摘要](148)

[PDF 512KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
對鈦合金TC4在中性水和3%Nacl溶液中的極化曲線進行了分析,認為鈦合金在中性水溶液中陰極析氫過程中,H⁺+1/2 e=1/2H₂⁺為反應決速步驟,陽極氧化過程決速步驟有非整比氧化物TiO_1+x的參與.

MgO/Si₃N₄復合材料表面致密層的形成機理

王林俊, 孫加林, 洪彥若

2004, 26(4): 400-403. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.042

[摘要](146)

[PDF 699KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究發現MgO/Si₃N₄復合材料具有自阻礙氧化的性能,氧化時其表面能自發生成一層阻礙進一步氧化和提高抗侵蝕的致密層,添加Al,Si可以加厚、加寬致密層.在此基礎上,研究了無添加劑和添加Al,Si的致密層的形成機理、組成和結構.提出轉換氧分壓為衡量氣態氧化物SiO和Al₂O的逸出標準,并確定氣態的SiO或Al₂O可以在氧化層內部生成以及由于它們在表面的再氧化和反應使表層內形成了致密層的機理.

La₂O₃-CeO₂-ZrO₂粉的制備及性能

劉喜華, 毛紅, 宋波, 傅強

2004, 26(4): 404-406. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.043

[摘要](122)

[PDF 376KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
利用化學共沉淀法制取鋯酸鑭(La₂Zr₂O₇,簡稱LZ)和La₂O₃-CeO₂-ZrO₂(簡稱LCZ)熱障涂層噴涂粉,采用電感耦合等離子體光譜儀(ICP-AES)對粉的化學成分進行分析,用X射線衍射儀分析LZ,LCZ的物相組成,用差式掃描量熱法研究粉的高溫相穩定性.結果表明:LZ,LCZ粉均為燒綠石結構;高溫下LZ,LCZ無明顯相變.

粉末冶金靜電模壁潤滑中復合潤滑劑的靜電荷電與潤滑特性

楊霞, 陳邦峰, 果世駒

2004, 26(4): 407-410. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.044

[摘要](177)

[PDF 450KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
實驗研究了在粉末冶金靜電模壁潤滑技術中復合潤滑劑——50%EBS蠟+50%石墨,50%EBS蠟+50%BN(質量分數)的靜電荷電與潤滑特性.結果表明:BN的加入能改善EBS蠟的荷電性能,而石墨的加入卻使其變差;50%EBS蠟+50%石墨混合粉潤滑效果極好,能獲得相當高的壓坯密度,而50%EBS蠟+50%BN混合粉的效果卻要差得多;模具溫度為150℃(超過EBS蠟熔點)時,50%EBS蠟+50%E墨混合粉潤滑效果變差,而50%EBS蠟+50%BN混合粉則影響不大.

含動態再結晶粘塑性模型的參數識別

曲杰, 金泉林, 徐秉業

2004, 26(4): 411-415. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.045

[摘要](110)

[PDF 789KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
針對含動態再結晶粘塑性模型中的材料參數應用傳統的測試方法很難準確測定的問題,吸收了遺傳算法、增廣高斯-牛頓算法、Levenberg-Marquardt算法和可變多面體算法的優點,構造了一套混合的全局優化算法.以26Cr2Ni4MoV為例,以鐓粗實驗提供的實驗數據和剛塑性有限元模擬提供的數值解差值的l₂范數的平方作為目標函數,應用構造的算法識別了該模型中的材料參數,計算結果和實驗結果符合良好.

冶金裝備技術

考慮運動副間隙影響的函數發生機構的穩健優化設計

譚曉蘭, 韓建友, 陳立周

2004, 26(4): 416-419. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.046

[摘要](119)

[PDF 444KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
針對函數發生機構,分析了可控因素和不可控因素的隨機變化對機構運動質量的影響,建立了考慮運動副間隙影響的機構穩健優化設計的數學模型,給出一曲柄滑塊函數發生機構的穩健優化設計示例.

基于遺傳算法的熱連軋機負荷再分配

羅永軍, 李忠富, 曹軍民, 王長松, 張杰, 李江潔

2004, 26(4): 420-423. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.047

[摘要](137)

[PDF 405KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
以工業軋機為對象,根據熱連軋板形前饋的特點,研究提出了基于遺傳算法的軋制力負荷再分配的模型.實驗數據對比分析結果表明,使用該策略能夠獲得良好的板形及生產的平穩過渡,可用于熱連軋生產.

雙機架可逆冷連軋機組厚度分配途徑

李慧超, 蔡慶伍, 余偉, 楊荃

2004, 26(4): 424-428. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.048

[摘要](98)

[PDF 576KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了提高雙機架可逆冷軋機的生產效率和設備安全性,用改進后的綜合等負荷函數法設計了雙機架四輥可逆冷軋機軋制規范,通過ANSYS模擬得到了軋輥的最大壓扁半徑值,并用其改善了Stone軋制力模型的收斂性,滿足了負荷分配的需要.實驗表明,該方法將預報軋制力精度控制在8%以內.

質心原理在光纖光柵傳感波長解調中的應用

鞏憲鋒, 李忠富, 王長松, 郭轉運, 呂可誠, 李乙鋼

2004, 26(4): 429-432. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.049

[摘要](93)

[PDF 452KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在光纖光柵傳感懸臂梁調諧濾波技術中,峰值法進行波長檢測誤差大,精度低,測量結果不穩定.針對峰值法的不足提出了一種質心原理方法.該方法利用掃描的光強分布圖形的質心檢測光纖光柵的波長變化,與傳統的峰值法相比可使檢測精度提高70倍,大大降低了波長檢測誤差.

控制與決策

異步電機矢量控制系統動態仿真方法

張長軍, 孟朔, 劉建政, 趙爭鳴

2004, 26(4): 433-437. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.050

[摘要](127)

[PDF 697KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
介紹了應用高級語言結合圖形化工具仿真動態研究異步電機矢量控制系統的方法.異步電機模型、采用矢量控制策略的變頻器模型和通用機械負載模型在simulink中建立并組合為完整的變頻調速系統仿真模型.模型被轉化嵌入到C++的主程序而得到可以進行全面、動態、可視化仿真的異步電機變頻調速系統軟件.測試結果表明該方法得到的仿真模型正確,軟件功能多樣,使用方便.

一種基于生物免疫原理的識別算法

周穎, 鄭德玲, 位耀光, 付冬梅

2004, 26(4): 438-441. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.051

[摘要](119)

[PDF 481KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種人工免疫識別算法.該算法將所識別的數據作為抗原,利用抗體、抗原的親和作用,通過刺激/抑制有關抗體的活動建立一個抗體記憶集合,識別和表示數據結構組織,它具有識別多樣性、自我調節功能等特點.通過對二維實數空間的數據和Iris數據進行實驗,結果表明該方法聚類效果好,識別率高,且具有較好的泛化能力.

人工免疫控制器的設計及其控制效果的仿真

付冬梅, 鄭德玲, 位耀光, 周穎, 鞠磊

2004, 26(4): 442-445. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.052

[摘要](152)

[PDF 467KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
借鑒生物特異性免疫中T細胞、B細胞協同免疫機理,提出了一種免疫控制器,并將免疫控制器與PID控制器在系統輸出控制能力、抗干擾能力、對象參數變化的適應能力等方面做了比較研究.結果表明這種免疫控制器較PID控制器性能優越.

廣義Lorenz和Chen系統混沌同步控制算法

印紅云, 李擎, 王志良, 李勤

2004, 26(4): 446-448. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.053

[摘要](116)

[PDF 346KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
借助李雅普諾夫穩定性理論提出了一種自適應混沌同步控制方法.該方法通過構造適當的控制函數,從理論上保證了混沌同步控制的穩定性.MATLAB仿真實現了Lorenz系統和Chen系統的混沌同步以及廣義Lorenz系統和廣義Chen系統的混沌同步控制.

遠程SAN存儲網絡的設計與實現

郝衛東, 楊揚, 陶麗紅, 劉鴻濤

2004, 26(4): 449-452. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.04.054

[摘要](138)

[PDF 571KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
描述了覆蓋天津港務局全港的遠程光纖存儲網絡的結構,對其可擴展性以及數據傳輸協議進行了分析,對10 Gbit速率下長距離光纖擴展時的鏈路功率預算值進行了計算.結果表明,在設計和實現遠程光纖存儲網時選擇iSCSI和FC SAN融合的技術路線有利于在保證性能的同時降低成本.該系統已經成功實施,并運轉正常.