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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2011年第33卷第2期

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差分干涉合成孔徑雷達技術在廣域滑坡動態辨識上的實驗研究

王桂杰, 謝謨文, 邱騁, 吳維倫, 黃潔慧

2011, 33(2): 131-141. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.021

[摘要](183)

[PDF 1363KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
通過ALOS衛星PALSAR傳感器獲得的三景合成孔徑雷達(SAR)數據,利用合成孔徑雷達差分干涉(D-InSAR)技術對金沙江下游烏東德水電站庫區內的滑坡活動進行了詳細的研究,獲得研究區域內地表高精度形變位移值.將其按滑動速率及位移大小進行分級顯示,清晰地表明了研究區內不同區域的地面活動位移狀態,辨識出研究區內可能發生滑動和發生滑動較大的區域,從而確定了滑坡活動的風險區.對庫區內正處活動狀態的L1R-6號滑坡進行了詳細的研究.結果表明:D-InSAR技術與全球定位系統GPS在監測整體形變和運動趨勢上基本一致.對D-InSAR結果存在的單點誤差進行了分析,提出了D-InSAR與GPS相融合的柵格函數誤差插值消減法,提高了D-InSAR技術的監測精度.

采空區堅硬頂板流變破斷力學分析

王金安, 李大鐘, 尚新春

2011, 33(2): 142-148. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.001

[摘要](242)

[PDF 505KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
考慮巖體的流變特性,運用彈性-黏彈性對應準則及Laplace數值逆變換對礦柱支撐的采空區頂板巖層變形進行了分析,建立了采空區頂板撓度隨時間的變化關系,揭示了采空區頂板位移隨時間變化的特性.研究表明,在考慮巖體流變性質的情況下,采空區頂板下沉位移隨時間延長而增大,在給定比較長的時間跨度,即使堅硬巖體頂板位移仍會達到相當大的量值,進而引起采空區頂板破斷.通過對邢臺石膏礦塌陷案例分析,驗證了計算方法的可行性.

振動誘發煤與瓦斯突出的機理

李祥春, 聶百勝, 何學秋

2011, 33(2): 149-152. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.002

[摘要](230)

[PDF 349KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
振動是誘發煤與瓦斯突出的重要因素,為此實驗研究了振動對瓦斯吸附的作用并從理論上分析了振動對煤體結構的影響,探討了振動誘發煤與瓦斯突出的機理.結果表明:在振動作用下,煤對瓦斯的吸附量有一定程度的減少,吸附能力降低;振動延長了煤樣達到吸附平衡的時間,使吸附平衡壓力與未加振動時有所升高,煤樣中游離瓦斯增多;振動使煤體內的裂隙增加并擴展,當振動強度達到一定值時煤體內形成較大范圍的連通裂隙網;在振動對煤體和瓦斯產生的綜合作用下,煤與瓦斯突出的危險性大大增加.

宣龍式鐵礦焙燒還原-磁選工藝及其影響因素

李克慶, 王立寧, 倪文, 朱明, 劉保順

2011, 33(2): 153-156. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.003

[摘要](246)

[PDF 322KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
基于煤基焙燒還原-磁選工藝,進行了宣龍式難選鮞狀赤鐵礦石提鐵過程及其影響因素的實驗研究.以鐵精礦品位和鐵回收率為評價指標,確定了適合于該類礦石的最佳工藝條件:焙燒還原溫度為1 200℃,還原劑用量為30%,焙燒還原時間為60min,焙燒產物磁選前的磨礦細度為-45μm占96.19%,磁選的磁場強度為111kA·m^-1.在該工藝條件下,可以使鐵精礦品位達到92.53%,鐵回收率達到90.78%.

鋼連鑄電磁攪拌工藝中流場的數值模擬

于洋, 李寶寬, 楊剛

2011, 33(2): 157-160. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.004

[摘要](222)

[PDF 888KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用旋轉磁場特征變換模型方程并結合邊界更新法,與k-ε湍流模型耦合計算了交變電磁場作用下連鑄方坯內的流場.結果表明:電磁力使得鋼液在水平方向形成旋轉流動,能夠降低向下過高的流速并增強回流;從攪拌區域垂直中心向下,水平旋轉流動的速度逐漸變小.鋼液旋轉流速隨電源電流和頻率的增大而提高,并且在水平面上呈單峰值分布,在近壁面處最大.

鋼鐵熔渣在高壓水射流條件下的粒度與膠凝活性變化規律

李宇, 張玲玲, 宗燕兵, 劉曉明, 蒼大強

2011, 33(2): 161-165. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.005

[摘要](221)

[PDF 576KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
通過自行設計搭建的高溫熔融-高壓水射流裝置,進行了熔融態轉爐鋼渣與高爐渣的高壓水射流試驗.試驗表明:采用高壓水射流直接冷卻微細化的方法能夠同時實現轉爐鋼渣的微細化與膠凝活性增強;在本文試驗條件下,采用8~10MPa的高壓水,射流冷卻后的射流鋼渣體積平均粒度達到94.3μm,主要物相是玻璃相和結晶礦物Ca₂SiO₄,由其所制備膠凝材料養護28 d的抗壓強度達33.96MPa,超過原鋼渣制備膠凝材料8MPa.射流高爐礦渣形成絮狀結構,并具有更低膠凝活性.與熔融態高爐礦渣相比,熔融態轉爐鋼渣更適合采用高壓水射流方法.

中國低活化馬氏體鋼組織性能及強化機理

李華杰, 武會賓, 唐荻

2011, 33(2): 166-171. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.006

[摘要](286)

[PDF 1015KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
通過光學顯微鏡、透射電鏡和化學相分析等方法研究了中國低活化馬氏體(CLAM)鋼的組織特征、析出行為及其與性能的關系.結果表明:CLAM鋼淬火態組織為馬氏體,760℃回火后組織轉變為細小均勻的索氏體.其室溫下的抗拉強度為697MPa,屈服強度為652MPa,延伸率為24.4%;600℃時抗拉強度為453MPa,屈服強度為452MPa,延伸率為23%.韌脆轉變溫度為-60℃.CLAM鋼中的析出物主要為30~70 nm的M₂₃C₆和Ta(C,N),這些主要分布在晶界且少量彌散分布于晶內的析出物是強化CLAM鋼的主要方式之一.

9Cr低活化馬氏體鋼高溫變形行為

馬榮, 楊亞峰, 燕青芝, 楊英, 葛昌純

2011, 33(2): 172-177. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.007

[摘要](235)

[PDF 1069KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
采用Gleeble-1500D熱模擬試驗機研究了9Cr低活化馬氏體鋼在950~1200℃、應變速率為10^-2~10s^-1變形條件下的熱壓縮變形行為,并用金相顯微鏡觀察了相應顯微組織的變化.回歸分析得出在0.15~0.8真應變量范圍內變形激活能和材料常數隨真應變量變化的關系式,并得出雙曲正弦本構方程;利用數學方法直接從真應力-真應變曲線獲得動態再結晶的峰值應力、臨界應力、峰值應變和臨界應變;回歸得出了峰值應力、臨界應力、峰值應變、臨界應變和動態再結晶晶粒大小與Zener-Hollomon參數的關系式.

板帶鋼熱軋潤滑作用機理及潤滑效果

馬艷麗, 孫建林, 高雅, 李寧廷

2011, 33(2): 178-181. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.008

[摘要](238)

[PDF 339KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
通過建立汽化燃燒區對熱軋變形區進行分析計算,發現無論在熱軋變形區入口處的汽化燃燒區,還是在變形區,油水混合液都沒有足夠的時間達到燃點,仍以液體形式存在.采用四球摩擦試驗機進行了油膜強度和摩擦因數測定并進行長磨試驗.磨斑表面觀察表明:當軋制油在水中的質量濃度大于2 g·L^-1時,潤滑狀態為邊界潤滑,該狀態下的潤滑作用效果取決于油膜強度,并非軋制油的質量濃度.采用2 g·L^-1質量濃度進行軋制潤滑生產試驗,驗證了上述研究結果.潤滑有效地降低了軋制壓力,同時對冷卻水污染最小,取得了很好的潤滑效果.對于不同的軋制產品與工藝而言,建議軋制油使用的質量濃度應小于10 g·L^-1,否則軋制油殘留可能引起冷卻水污染.

工藝條件對電積法制備銅粉的影響

郭學益, 陳勝利, 梁永宣, 田慶華

2011, 33(2): 182-187. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.009

[摘要](268)

[PDF 875KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用不溶陽極電積法制備銅粉,研究了Cu²⁺質量濃度、硫酸質量濃度、電流密度、電解液溫度和刮粉周期對電積過程和銅粉中位粒徑的影響.結果表明:優化工藝為Cu²⁺質量濃度15 g·L^-1、硫酸質量濃度140 g·L^-1條件下,控制電流密度為1 800 A·m^-2、溫度為35℃、刮粉周期為30min、循環流量為14 L·h^-1以及極距為4.5 cm,可得到高品質的銅粉,其粒度呈正態分布,微觀形貌呈樹枝狀;增加銅離子質量濃度、硫酸質量濃度和電解液溫度有利于降低槽電壓;增加Cu²⁺質量濃度、電解液溫度和刮粉周期有利于提高電流效率;大電流密度、高硫酸質量濃度和低Cu²⁺質量濃度有利于得到粉末粒度小的銅粉.

SnAgCu合金粉末的真空蒸鍍涂層機理

馬運柱, 崔鵬, 劉文勝, 彭芬, 黃國基

2011, 33(2): 188-192. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.010

[摘要](158)

[PDF 477KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
對SnAgCu合金粉末的真空蒸鍍涂層硬脂酸的成膜機理進行了研究.采用掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對涂覆后合金粉末的形貌及結構進行觀測,采用傅里葉紅外光譜儀(FTIR)和X射線光電子能譜儀(XPS)對涂覆后粉末的透射吸收譜和光電子能量進行測試.結果表明:硬脂酸在合金粉末表面形成一層均勻致密、厚度為5~10 nm的薄膜,硬脂酸涂層SnAgCu合金粉末的行為屬于物理吸附行為,其生長方式遵循島狀生長機理模式,其過程實質是一個氣-固轉換、晶體生長的過程.

混合稀土對Mg-9Y-0.6Zr鎂合金組織和性能的影響

馬鳴龍, 何蘭強, 張婭, 李永軍, 李興剛, 張奎

2011, 33(2): 193-199. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.011

[摘要](150)

[PDF 1434KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
通過光學顯微鏡、X射線衍射儀(XRD)、描掃電鏡(SEM)、微分掃描量熱儀(DSC)和力學性能測試等手段,研究了加入質量分數為0%、1%、3%和5%混合稀土對Mg-9Y-0.6Zr(WK90)鎂合金組織及性能的影響.結果表明:鑄態WK90合金組織由α-Mg基體及少量的共晶組織構成,添加混合稀土后,晶界處的共晶組織明顯增多,并由單一共晶形式轉變為層狀共晶和離異共晶并存;隨著混合稀土添加量的增大,共晶組織的種類及數量增多,合金DSC曲線的低熔點吸熱峰總面積增大并最終發生分離;混合稀土為3%鑄態合金及含混合稀土為1%的擠壓態合金分別具有最高的斷裂強度,影響合金強度的因素除了晶粒尺寸外,離異共晶組織的分布狀態和形貌也是重要的因素.

熱處理條件對IrO₂-pH電極性能的影響

陳旭, 何川, 杜翠薇, 李曉剛, 吳明

2011, 33(2): 200-204. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.012

[摘要](143)

[PDF 513KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
在700℃爐冷、870℃空冷和爐冷三種熱處理條件下,制備了氧化銥pH微電極,并對比了微電極的線性范圍及響應時間.結果表明:熱處理條件對Ir氧化物膜的均勻性有很大影響,進而影響其開路電位的穩定性及響應速度.700℃爐冷和870℃空冷制得的電極氧化膜表面粗糙,孔隙率不均勻并伴隨有裂紋;而870℃爐冷條件下制得的電極具有表面氧化膜均勻、響應時間短以及線性好等優點.銥氧化物的形成機理是Ir絲被空氣中的O₂氧化,而高溫Li₂CO₃起到一種溶劑的作用.銥氧化物電極的H⁺響應是由于電極表面水合氧化銥與溶液中H⁺發生化學反應,反應為Ir⁴⁺與Ir³⁺之間的轉變.

LiFePO₄/CNT復合材料的制備及電化學性能

張勇, 杜培培, 王力臻, 張愛勤, 宋延華, 李曉峰

2011, 33(2): 205-209. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.020

[摘要](152)

[PDF 851KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用溶膠凝膠-微波法制備LiFePO₄/碳納米管(CNT)復合正極材料.考察不同微波時間和CNT含量對其電化學性能的影響,并通過X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品的晶型結構和表面形貌進行表征.結果表明:摻CNT量為2%(質量分數)和微波18 min所得樣品有較好的電化學性能;0.1C充放電的首次放電比容量為142 mAh·g^-1,第10次循環的比容量為136 mAh·g^-1.

高韌性纖維增強水泥基復合材料的收縮變形

鄧宗才, 薛會青

2011, 33(2): 210-214. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.019

[摘要](152)

[PDF 436KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
通過試驗研究了砂灰比、水灰比、纖維種類和減縮劑對高韌性纖維增強水泥基復合材料(ECC)收縮變形的影響.結果表明:隨著砂灰比的增大,ECC收縮應變值逐漸減小;隨著水灰比的增大,ECC收縮應變值逐漸增大;國產PVA纖維對控制ECC早期收縮變形有較明顯的效果,而日本產的高彈性模量PVA纖維對控制ECC后期收縮變形效果顯著;水灰比為0.40時,混雜纖維對控制ECC收縮變形的效用比單獨摻入國產PVA或日本產PVA好;水灰比為0.40時,摻入減縮劑可使ECC收縮應變約減少200×10^-6,可見減縮劑控制ECC收縮變形效果顯著.

高爐雷達料面測量信號處理系統改進

陳先中, 尹怡欣, 侯慶文, 李曉理, 馬健, 王猛

2011, 33(2): 215-220. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.022

[摘要](158)

[PDF 641KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
研制用于高溫惡劣生產環境下新型冶金專用雷達.采用改進的調頻連續波測量原理,提高了固體雷達料面測量的實時性.提出一種新的智能時變閾值信號處理方法,解決了因高爐內料面反射系數變化影響雷達測距精確性問題.實驗室模擬仿真固粉態料面測量表明,該冶金雷達測量料面的跟蹤延時在0.2 s以內,最大跟蹤測量平均誤差控制在0.05%.現場測試結果表明,測量平均誤差0.95%,能夠實時穩定地跟蹤料面變化,滿足高爐監控需求.

熱軋機有限元與神經網絡集成建模

胡長斌, 童朝南, 彭開香

2011, 33(2): 221-226. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.013

[摘要](137)

[PDF 753KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以某鋼廠1580熱連軋生產數據為基礎,提出一種有限元與神經網絡集成建模的方法.該方法首先對軋制過程的塑性變形進行有限元建模,然后結合有限元數值分析方法和智能技術的優點,實現有限元和神經網絡的集成建模.集成模型中的神經網絡模型為有限元模型提供參數調整的依據,并且在神經網絡訓練過程中使用改進的混沌粒子群優化算法對神經網絡進行優化.通過與現場實際生產數據進行比較,驗證了該模型的有效性.

熱連軋粗軋水平輥多道次可逆軋制寬展有限元模擬

楊春彥, 李忠富, 張國柱, 郭寶林

2011, 33(2): 227-231. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.014

[摘要](155)

[PDF 703KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件,建立了平軋輥系一體化的三維彈塑性有限元模型;利用小型重啟動方法對水平輥多道次連續可逆軋制過程進行了模擬計算,分析了不同軋制規程下軋制出相同厚度中間坯的寬展變化以及不同規格的帶鋼軋制出不同厚度中間坯的寬展變化.不同軋制規程的模擬結果表明,軋制規程對中間坯的寬度變化關系不大,但是不同的軋制規程消耗的能量不同,所產生的軋制力和軋制力矩也不同.利用小型重啟動既可以保證軋制過程的連續性,又可避免模型更新法重復建模的復雜性.

大口徑無縫鋼管淬火冷卻均勻性影響因素

劉國勇, 朱冬梅, 張少軍, 李謀渭, 邊新孝

2011, 33(2): 232-236. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.015

[摘要](135)

[PDF 460KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
根據目前無縫鋼管常用的外表面常壓管射流與內表面軸向噴射冷卻方式,采用有限元分析軟件ANSYS對大口徑鋼管淬火過程溫度場進行數值模擬.分析了鋼管的管徑、鋼管的旋轉速度及內噴射冷卻介質-水的浸潤角對鋼管徑向冷卻均勻的影響.結果表明:在大管徑條件下,管徑對冷卻均勻影響不大;鋼管的旋轉速度不低于60 r·min^-1,水的浸潤角為270°左右時,鋼管徑向冷卻均勻較好.

基于解域分析的直線機構綜合方法研究

尹來容, 韓建友

2011, 33(2): 237-243. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.017

[摘要](216)

[PDF 696KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
對給定機架、直線點位置及方向的機構綜合條件,提出了一種鉸鏈四桿直線機構的綜合方法,所得到的直線在給定點為四個無限接近點的近似直線.傳統的機構綜合方法無法得到給定條件的全部解,因此很難得到性能最優的機構.首先確定機構解域,將滿足要求的無窮多機構解直觀地表示在有限坐標平面內,設計者可以直觀準確地得到平面內機構的各種屬性,因此能在全部機構中選到最優的機構,解決了選取機構的盲目性問題,從而大大縮短了設計周期.

沖擊碾壓、橡膠瀝青及應力吸收層組合技術在公路工程中的應用研究

李廷剛, 李長洪

2011, 33(2): 244-249. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.018

[摘要](107)

[PDF 366KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
分析了沖擊碾壓的作用機理、橡膠瀝青的生成機理及應力吸收層應用性能.基于"強基薄面"理論,開展了沖擊碾壓、橡膠瀝青及應力吸收層工藝組合技術在公路工程中應用試驗研究.結果表明:對淤泥質軟弱地基上的填石路堤進行沖擊碾壓加固是動力壓密和動力固結雙重作用結果;橡膠瀝青的形成機理是膠粉與基質瀝青在高溫條件下混合后同時發生物理和化學兩種反應,但以物理溶脹為主;橡膠瀝青應力吸收層具有吸收應力、減緩反射裂縫、防水和增強層間黏結等優良功能.沖擊碾壓、橡膠瀝青和應力吸收層組合技術現場應用效果良好.

基于Conley指標理論求解反應擴散方程的沖擊波解

張柳, 張曉丹

2011, 33(2): 250-256. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.02.016

[摘要](122)

[PDF 274KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
利用Conley指標理論研究一類非線性反應擴散方程的沖擊波解的情況.以擴散系數作為反應擴散方程的參數,通過Conley指標和Morse分解分析行波解所滿足的常微分方程的異宿軌道的存在性,并根據偏微分方程的孤立波與沖擊波分別對應于常微分方程的同宿軌道與異宿軌道的思想,進而證明了反應擴散方程鞍-焦型、鞍-結型沖擊波解的存在性.特別地,應用聯絡矩陣和傳遞矩陣可證明鞍-鞍型沖擊波解的存在性和唯一性.使用Conley軟件包和Maple軟件編程計算了聯絡矩陣和傳遞矩陣.