工程科學學報

姓名
郵箱
手機號碼
標題
留言內容
驗證碼

期刊信息

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

郵發代碼：82-303

國內發行：北京報刊發行局

國內訂閱：全國各地郵局

郵　　箱：xuebaozr@ustb.edu.cn

單　　價：40元/期，全年480元

下載中心

重點征稿方向
征稿通知
版權協議
論文模板

Email alert

RSS

2010年第32卷第1期

欄目

資源與開發
冶金與材料
能源與環境
制造與裝備
控制與決策
土木與建筑

上一期 | 下一期

選擇全部

顯示方式:

資源與開發

鉆屑量與礦山壓力及瓦斯壓力關系現場實驗研究

尹光志, 李曉泉, 趙洪寶, 李小雙, 李高帥

2010, 32(1): 1-7. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.004

[摘要](251)

[PDF 646KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
基于在重慶天府礦業有限責任公司三匯一礦2124綜采工作面的現場實驗,對該礦鉆屑量與礦山壓力、瓦斯壓力的關系進行了研究.表明工作面經過鉆孔卸壓后的礦山壓力分布規律:卸壓區寬度約為5 m,5～11 m為塑性區,11～20 m為彈性區,20 m以后為原始應力區.在嚴格按照操作規程要求施鉆的前提下,鉆屑量在礦山應力峰值前呈線性增加,峰值后呈線性減少.結合長壁工作面礦山壓力、瓦斯壓力分布規律理論分析,推導出鉆屑量與礦山壓力、瓦斯壓力之間存在正相關關系;在固定瓦斯壓力時,鉆屑量隨著礦山壓力正向變化;在相同礦山壓力時,鉆屑量隨著瓦斯壓力正向變化.

卡爾曼濾波在大型深凹露天礦邊坡變形監測預測中的應用

李長洪, 范麗萍, 張吉良, 苗勝軍, 王云飛

2010, 32(1): 8-13. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.011

[摘要](162)

[PDF 969KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為了剔除GPS邊坡位移監測過程中的噪聲干擾,提高監測數據的有效性,特引入隨機線性卡爾曼濾波離散數學模型.以水廠鐵礦GPS邊坡監測數據為依據,利用該數學模型可以計算出各監測點每期變形量的濾波值和位移速度,并對各監測點下一期的變形量進行估算和預測.經實例驗證,卡爾曼濾波變形量與實際變形量有較好的一致性.

綜合監測技術在高陡邊坡中的應用

余偉健, 高謙

2010, 32(1): 14-19,38. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.012

[摘要](183)

[PDF 869KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對廠壩鉛鋅露天礦高陡邊坡的特點,確定了以"GPS監測手段為主,以水準儀、裂縫儀等監測手段為輔"的監測方案,詳細介紹了該方案的設計與布設.以北幫邊坡1500 m臺階的監測數據為例進行了變形規律分析,并評價了北幫邊坡的綜合監測結果.結果表明:在監測點B03～B06的北幫邊坡穩定性最差,近600 d的最大位移量為231.1 mm,存在著滑移巖體;1500 m邊坡巖體的變形速率曲線顯現出明顯的S形,凸起段表現為由雨季降水引起的加速變形期;裂縫的累積變形階段呈現出初期的相對穩定期、中期的變形觸發期和第3階段的穩定變形持續期;北幫中部臺階1500 m邊坡的變形較其他臺階邊坡顯著,穩定性最差.因此,該監測系統的應用效果較好,是高陡邊坡變形監測的重要方法之一.

冶金與材料

無鐘布料料流軌跡激光測試與圖像分析

杜鵬宇, 程樹森

2010, 32(1): 20-26. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.013

[摘要](115)

[PDF 865KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對高爐布料過程操作者無法直接觀察爐內料流軌跡、料面形狀等信息,利用光學原理,提出極坐標激光柵格測試技術,對料面進行標定測量.引入模式識別中的雙目視覺技術進行軌跡檢測,對布料軌跡圖像采用邊緣分析算子,優化算子閾值,獲得布料過程中料流信息,重現料流軌跡的動態圖像,為高爐布料模型提供數據支撐.

金屬間化合物的標準熵估算模型

趙定國, 郭培民, 趙沛

2010, 32(1): 27-31. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.014

[摘要](158)

[PDF 484KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在分析已有的熱力學數據基礎上,建立了估算二元金屬間化合物標準熵的雙參數模型.用此模型可估算由簡單金屬形成的二元金屬間化合物的標準熵,涉及Fe、Si、Nb、Ti、Cu、Co和Mg等多個體系.估算了132個已知金屬間化合物AlCa、AlCo、CrNi、FeTi、FeSi、FeNb和MoSi等的標準熵,平均誤差為4.86 J·mol^-1·K^-1,標準差為6.24 J·mol^-1·K^-1.用雙參數模型估算的標準熵精度高,其估算誤差小于離子束縛模型.

含釩超細晶雙相鋼的細化機制

田志強, 唐荻, 江海濤, 曾明

2010, 32(1): 32-38. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.018

[摘要](124)

[PDF 1278KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用鐵素體+馬氏體+貝氏體的初始顯微組織結合冷軋和連續退火的方法達到了細化晶粒的目的,通過這種方式制備的雙相鋼中有63.8%的鐵素體晶粒尺寸分布于0.5～1μm,有53%的馬氏體晶粒尺寸分布于0.5～1μm.針對該現象研究了基于鐵素體+馬氏體+貝氏體初始顯微組織含釩超細晶雙相鋼的晶粒細化機制.分析認為,細化機制主要有三個方面:第一是形變對顯微組織的細化,包括為了得到鐵素體+馬氏體+貝氏體的初始顯微組織而進行的熱軋和冷軋;第二是冷軋態顯微組織的再結晶和快速奧氏體化;第三是釩的析出物阻礙奧氏體的長大.

核反應堆壓力容器模擬鋼中富Cu納米團簇析出早期階段的研究

王偉, 朱娟娟, 林民東, 周邦新, 劉文慶

2010, 32(1): 39-43. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.019

[摘要](137)

[PDF 493KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用調質處理后熱時效模擬方法,用原子探針層析成像技術研究了核反應堆壓力容器模擬鋼中富銅納米團簇的析出過程.模擬鋼經880℃加熱水淬,660℃高溫回火調質處理,并經400℃時效處理1000 h后基體中析出了富銅納米團簇.使用MSEM(maximum separation envelope method)方法重點研究了富銅納米團簇在析出早期階段成分變化規律.結果表明,富銅納米團簇容易在鎳含量較高的位置形核,并隨著富銅納米團簇中銅原子聚集程度的增加,納米團簇中心處銅含量逐漸增加,鎳含量逐漸減少;在納米團簇與α-Fe基體界面處,鎳和錳含量逐漸增加,形成了富鎳和富錳包裹富銅納米團簇的結構.結合實驗結果討論了壓力容器鋼中合金元素鎳及雜質元素磷會增加中子輻照脆化敏感性的原因.

稀土元素對耐候鋼元素偏析的影響

郭宏海, 宋波, 毛璟紅, 趙沛

2010, 32(1): 44-49,66. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.020

[摘要](195)

[PDF 1011KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
應用金屬原位統計分布分析技術(OPA)研究了耐候鋼鑄錠中C、P、S、Cu、Si和Mn的宏觀偏析規律,并分析了稀土元素對耐候鋼中元素偏析的影響.結果表明,在30%～40%等軸晶率,20℃過熱度下,元素C、S、P和Cu能產生嚴重的宏觀偏析,C、S呈中心正偏析,P、Cu呈中心負偏析并伴隨有反偏析,而Si和Mn的分布較為均勻.各個元素中心偏析位置完全相同.稀土元素在鋼中的固溶度為10-5～10-4,固溶稀土元素可以細化枝晶,提高等軸晶率.鋼中加入質量分數0.38%～0.55%的稀土元素可以有效改善C、S、P和Cu的宏觀偏析.

氯化鑭對2024鋁合金縫隙腐蝕的緩蝕作用

梁平, 張云霞, 閆永貴, 張海兵, 蘇策

2010, 32(1): 50-54. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.015

[摘要](152)

[PDF 567KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為了降低2024鋁合金在海水中的縫隙腐蝕敏感性,采用浸泡和動電位極化、電化學阻抗等研究了氯化鑭(LaCl₃)對該鋁合金縫隙腐蝕行為的影響,并通過原子力顯微鏡對縫隙試樣內、外腐蝕產物膜的形貌進行了觀察.結果表明:當海水中LaCl₃的質量濃度超過2.0 g·L^-1以后,它能有效地減緩2024鋁合金在海水中的縫隙腐蝕.這主要是因為LaCl₃減緩了縫隙的陰極反應速率,降低了縫隙內、外的氧濃度差,且縫隙內、外生成的均勻致密的腐蝕產物膜降低了Cl-侵蝕性,這些因素抑制了縫隙的萌生與擴展,提高了2024鋁合金在海水中的抗縫隙腐蝕能力.

鎳電解陽極液深度凈化除鉛

侯曉川, 肖連生, 高叢堦, 閆忠強, 張啟修, 郭金良

2010, 32(1): 55-60. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.016

[摘要](137)

[PDF 689KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了處理含高鉛的鎳物料,進行了電解陽極液中深度除鉛的實驗研究.分析了電解鎳含鉛量與電解液中Pb²⁺質量濃度的關系、共沉淀凈化除鉛的機理及電解液中的Cl^-、Fe³⁺對除鉛結果的影響.通過實驗研究,確定了采用共沉淀法深度除鉛的最優技術參數:氯化鋇加入系數為150、除鉛溫度為55℃、攪拌除鉛時間為60 min、噴淋加入氯化鋇溶液的時間為21 min、絮凝劑的質量濃度為2.5 g·L^-1.實驗結果表明:采用氯化鋇共沉淀法凈化除鉛,除鉛后電解液中[Pb²⁺]≤0.0003 g·L^-1,渣含鎳質量分數小于4%,滿足電解鎳生產對電解液成分的要求.通過除鉛擴大試驗,證明了小型試驗所確定的技術參數的可靠性,該工藝成功地應用于工業生產實踐.

熱力交變作用下WC-12Co硬質合金變形機理

黃道遠, 易丹青, 李薦, 周明哲, 賈延林, 陳響明

2010, 32(1): 61-66. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.017

[摘要](152)

[PDF 1042KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用Gleeble 1500對WC-12Co硬質合金進行不同溫度和應力場的壓縮疲勞實驗,測量疲勞前后合金硬度的變化,通過掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等手段觀察其組織結構的變化并分析其變形失效機理.結果表明:隨著實驗溫度與加載載荷的升高,WC-12Co合金硬度呈下降趨勢,WC晶粒發生圓化,WC晶粒骨架的完整程度下降.WC-12Co合金的疲勞變形失效機理為:在較低變形溫度和變形載荷下,塑性變形由WC相中的位錯滑移和黏結相馬氏體轉變所提供,隨著變形溫度和變形載荷的升高,塑性變形則通過硬質相的層錯運動和WC/WC的界面滑動形成黏結相條帶來實現.

Pt/YSZ電極燒制溫度對其性能的影響

王光偉, 李和平, 徐麗萍, 張磊, 張艷清, 竇靜

2010, 32(1): 67-72. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.021

[摘要](135)

[PDF 931KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用交流阻抗測試技術、循環伏安、計時電流和掃描電鏡等實驗方法,研究了Pt/YSZ電極燒制溫度對其性能的影響.研究表明,隨著燒制溫度升高,電極過程激活能減小,電極總阻抗和響應時間均先減小后增大.燒制溫度小于或等于1100℃時,氧原子大量吸附于Pt電極表面,與鉑原子發生位置重排反應而生成Pt氧化物,電極過程激活能為177～230 kJ·mol^-1;燒制溫度大于1100℃時,電極系統中可能存在的Pt氧化物充分解離,電極過程激活能為107～172 kJ·mol^-1.燒制溫度為1000～1100℃所制電極總阻抗最小,電荷轉移過程響應最快,電極活性最高.

催化裂化催化劑機械強度與磨損行為

吳俊升, 李曉剛, 公銘揚, 張志華

2010, 32(1): 73-77. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.005

[摘要](256)

[PDF 657KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
通過納米壓痕和顯微硬度等測試方法,基于納米和微米兩種尺度,分析研究了兩種流化催化裂化(FCC)催化劑的機械強度,并在實驗室采用噴杯式流化磨損方法,考察了兩種抗磨損性能差異較大的FCC催化劑的磨損規律.從壓痕力學測試、微觀形貌分析、磨損率評價和顆粒粒度分布等方面研究了兩種FCC催化劑在氣態流化床中的磨損機制,了解顆粒自身性質對其磨損行為的影響作用.結果表明,催化劑磨損的發展過程符合Gwyn磨損動力學方程,兩種催化劑顆粒磨損規律的差別可由Gwyn方程的各參數來描述.

聚乙烯亞胺對ZnO納米線陣列膜的形貌和光電性能的影響

楊偉光, 萬發榮, 姜春華, 陳思維

2010, 32(1): 78-82. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.006

[摘要](290)

[PDF 812KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用X射線衍射儀、投射電鏡儀和掃描電鏡儀等測試手段,系統地研究了不同聚乙烯亞胺(PEI)濃度對ZnO納米線陣列膜的形貌、線密度和尺寸的影響及ZnO納米線陣列膜的光電性能.研究結果表明,在PEI濃度從3.2 mmol·L^-1變化到9.3 mmol·L^-1所制備的所有ZnO納米線陣列膜中,使用7.3 mmol·L^-1PEI濃度合成的ZnO納米線陣列膜,制成染料敏化太陽能電池后獲得0.66%的最高的光電轉換效率.

GH4169合金管材正擠壓工藝優化的數值模擬

王玨, 董建新, 張麥倉, 鄭磊, 信繼軍

2010, 32(1): 83-88. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.007

[摘要](231)

[PDF 821KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
結合GH4169在不同溫度、應變速率下的真應力-應變曲線,應用Msc.Superform有限元軟件對GH4169合金管材正擠壓進行了數值模擬,系統分析討論不同擠壓參數對擠壓過程的影響.結果表明:GH4169合金管材可以通過熱正擠壓成形,當擠壓速度為100 mm·s^-1和300 mm·s^-1,模角為20～30°,坯料預熱溫度為1040～1 050℃時,以及在良好的潤滑條件下可以獲得優化可控的擠壓工藝.

正交復合超聲振動拉絲

齊海群, 單小彪, 謝濤

2010, 32(1): 89-95. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.008

[摘要](296)

[PDF 1230KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為促進超聲振動拉絲的實際應用,針對不同施振方式的作用效果,建立了一套正交復合超聲振動拉絲實驗系統,系統由超聲波驅動器、超聲振動系統、拉絲模和拉絲機等組成.利用有限元法對正交復合超聲振動拉絲進行仿真模擬,分析超聲振動拉絲的加工機理.通過對銅絲的一系列拉拔實驗,考察了在實際拉絲加工過程中,縱向振動、橫向振動和正交復合超聲振動對拉拔力和絲表面質量的影響.實驗結果表明:當振幅達到一定值后,正交復合超聲振動的作用效果最好,能使拉絲機的張力調節周期有效延長3倍以上,減少了絲材的不均勻變形,使拉絲更趨于穩定;當拉拔速度為980 mm·s^-1時,可使拉拔力減小近10%,改善了絲材表面質量.

能源與環境

NaBH₄水解制氫泡沫鎳載釕催化劑

魏浩杰, 李山梅, 侯淼淼, 王新東

2010, 32(1): 96-99,117. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.009

[摘要](253)

[PDF 716KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
研究了泡沫鎳載釕催化劑制備過程中,RuCl₃溶液濃度、pH值和浸漬時間對催化劑性能的影響,以及反應放熱與體系溫度之間的關系.結果表明,當0.2 g泡沫鎳在濃度為0.025 mol·L^-1、pH值為5～7的RuCl₃溶液中浸漬25 h后,制備出的催化劑在質量分數15%NaBH₄、3%NaOH溶液中的平均制氫速率可達到600 mL·min^-1.用該催化劑在20 mL NaBH₄堿性溶液中使用時,水解放出的熱量可使反應體系溫度達到80℃.

重整氣中CO深度去除方法

李志遠, 米萬良, 蘇慶泉

2010, 32(1): 100-104. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.010

[摘要](128)

[PDF 620KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
提出了兩段CO深度去除法(M-O法):第1段采用選擇性甲烷化和第2段采用選擇性氧化,即對水汽變換(WGS)反應器出口約含體積分數為1%CO的重整氣進行選擇性甲烷化,將CO去除至0.1%以下,而后進行選擇性氧化將CO去除至10×10^-6以下.實驗結果表明:一方面,與兩段選擇性甲烷化CO深度去除法(M-M法)相比,M-O法具有相近的熱效率,工作溫度移向低溫,可在更寬的溫度區間和更高的空速下滿足CO去除深度的要求;另一方面,M-M法系統簡單,而M-O法具有反應器更加緊湊的優勢.此外,還探討了在上述兩種工藝過程的后段再附加上一段高空速選擇性氧化過程,可將CO的去除深度進而提高到1×10^-6以下,更加有利于質子交換膜燃料電池電站系統長時間連續運行的穩定性.

質子交換膜燃料電池流場設計最佳化的反問題求解方法

林林, 馮黛麗, 王曉東, 張欣欣

2010, 32(1): 105-111. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.022

[摘要](97)

[PDF 975KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
為尋求最佳的流道高度參數,利用由簡化共軛梯度法(反向求解器)和完整的三維、兩相、非等溫燃料電池數學模型(正向求解器)構成的質子交換膜燃料電池多參數最佳化反問題求解方法,將流道各彎頭處高度作為搜尋變量(最佳化對象),以電池輸出功率密度的倒數作為目標函數,通過搜尋目標函數最小值,得到了流道各彎頭處最佳高度(最優化設計參數值).結果表明,最佳的蛇型流場除出口流道為高度漸擴型外,其余流道均為高度漸縮型,其性能比傳統蛇型流場提高了約11.9%.漸縮型的流道強化了肋下對流,可有效移除肋條下方多孔擴散層中的液態水,提高反應氣向多孔電極的傳遞速率,因而改善了電池性能.漸擴型的出口流道可防止過強的肋下對流導致燃料"短路",直接跨過多孔擴散層從電池出口流出造成燃料浪費.

制造與裝備

斜軋擴管孔型開度及頂頭平整段錐角分析

于浩, 呂慶功, 黃秋群, 李群, 史建偉, 李東

2010, 32(1): 112-117. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.001

[摘要](207)

[PDF 697KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
基于斜軋擴管機特殊的空間結構,采用條件極值法確定軋輥輥面孔徑點位置,解析出孔徑點的空間坐標,據此建立斜軋擴管變形區的孔型開度計算模型.在此基礎上求解出與軋輥孔型開度配套頂頭的平整段錐角.結果表明,利用斜軋擴管機頂頭平整段錐角計算方法獲得的理論數值與實際生產工具參數相符合.

CSP熱軋CVC工作輥凸度范圍的分析及選擇

李洪波, 張杰, 曹建國, 王宗明, 王強, 張樹山

2010, 32(1): 118-122. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.002

[摘要](273)

[PDF 910KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為更好地發揮CVC工作輥凸度調控能力,保證帶鋼板形質量,現場跟蹤測試某CSP熱軋生產線CVC工作輥實際竄輥情況,發現不同機架CVC工作輥輥形在使用過程中表現出竄輥形式的多樣性,并反映出凸度控制能力不合適等問題.在對熱軋不同機架的板形控制特點、熱軋工作輥磨損對凸度調控能力的影響、CSP各機架不同的彎輥調控功效以及CSP大壓下率的特點進行分析研究的基礎上,提出了CSP熱軋F1～F7機架從強到弱的CVC凸度控制能力選擇原則,并相應給出了正態分布、拋物線分布、均勻往復竄輥三種不同的竄輥策略.

基于Fluent的無縫鋼管控制冷卻噴嘴布置參數

張少軍, 胡樹山, 劉國勇, 朱冬梅, 楊春彥, 劉榮娥

2010, 32(1): 123-127. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.003

[摘要](288)

[PDF 636KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
為獲得軸向均勻的溫度場,利用Fluent有限元仿真軟件,對無縫鋼管控冷設備中噴嘴布置情況進行了三維建模及數值模擬,研究了噴嘴直徑、噴嘴個數、噴嘴排數、噴嘴入口速度和入口方向等參數對鋼管外壁冷卻均勻性的影響.結果表明,噴嘴直徑和布置情況、以及噴嘴入口方向對鋼管外表面冷卻均勻性影響較大;噴嘴入口速度僅影響冷卻速率,對鋼管外表面冷卻均勻性影響不大.

控制與決策

可調誤差權值廣義預測解耦控制器的設計

戴永彬, 楊衛東, 王少福, 張明

2010, 32(1): 128-132. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.024

[摘要](130)

[PDF 536KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對多變量耦合系統,提出了一種新的廣義預測解耦控制算法.通過廣義預測誤差權值自動調節以消除系統耦合引起的誤差,從而降低系統的耦合影響,提高系統性能.該方法與常規的多變量廣義預測控制算法相比,算法簡單,計算量小.本文所設計的算法被應用到熱軋帶鋼板形板厚控制系統中,仿真結果表明了該算法的有效性和正確性.

土木與建筑

基于最小二乘支持向量機和人工魚群算法的預應力錨桿布置間距優化

盧宏建, 高永濤, 盧小娜, 吳順川

2010, 32(1): 133-138. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2010.01.023

[摘要](109)

[PDF 564KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了以有限的實驗數據確定預應力錨桿布置的合理間距,結合山東省境內的104國道界河立交橋加筋土擋土墻的失穩加固工程實例,首先通過最小二乘支持向量機擬合優化對象與優化目標之間的復雜函數關系建立模型,然后采用現場實驗數據樣本進行模型訓練,最后采用人工魚群算法對模型進行優化,獲得合理的布置間距,并通過加固效果監測驗證了參數的合理性.結果表明,該法具有建模容易、收斂快和計算精度高等特點,說明該模型是合理可行的.