工程科學學報

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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

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2006年第28卷第7期

欄目

礦業與環境
冶金與材料
設備與能源
控制與決策

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礦業與環境

采空區上覆巖層“三帶”的界定準則和仿真確定

黃志安, 童海方, 張英華, 李示波, 倪文, 宋建國, 邢奕

2006, 28(7): 609-612. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.001

[摘要](244)

[PDF 373KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為了準確劃分采空區上覆巖層的“三帶”范圍,提出了“三帶”的界定準則:將應力超過屈服強度或抗剪強度的巖層高度定為裂隙帶的上限,而將雙向拉應力都超過抗拉強度的巖層高度定為裂隙帶的下限.采用FLAC軟件對礦山進行了界限確定,通過生產實踐中的瓦斯抽放效果進行了驗證,結果表明該界定方法合理有效.此方法可普遍用于采空區上覆巖層的“三帶”劃分.

巖溶隧道突水災變過程分析及控制技術

王樹仁, 何滿潮, 劉招偉

2006, 28(7): 613-618. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.002

[摘要](245)

[PDF 928KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用現場調查、模擬實驗、理論分析與現場監測相結合的研究方法,對圓梁山隧道巖溶突水特征及突水機理進行了系統研究,揭示了隧道巖溶突水是受巖溶充填物、水壓與隧道圍巖塑性區范圍等因素影響的漸進破壞過程.針對圓梁山隧道揭露的5個巖溶,分別制定了有效防治巖溶突水的關鍵技術對策.

多元泡沫化學劑復合驅油滲流數學模型

朱維耀, 程杰成, 吳軍政, 鞠巖

2006, 28(7): 619-624,668. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.003

[摘要](228)

[PDF 294KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在多元泡沫復合驅油實驗研究的基礎上,通過對滲流機理、滲流規律的分析,根據質量傳輸流體力學、化學動力學、物質平衡原理和對泡沫上浮運動等機理的深入研究,建立了多元泡沫化學劑復合驅油滲流數學模型.結合對泡沫流動機理和物理化學性質的實驗研究,給出了相應的數學描述模型方程.數值模擬結果表明,該模型能較好地反映了滲流物理實質.

功能材料二氧化鈦光催化降解酸性黑染料

崔玉民, 范少華, 蘇凌浩

2006, 28(7): 625-629. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.004

[摘要](232)

[PDF 414KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用溶膠-凝膠法制備納米粉末TiO₂,運用XRD技術對樣品進行了表征.以中壓汞燈為光源,在圓柱型石英光催化反應器上進行了酸性黑染料光催化反應性能考察.討論了煅燒溫度、空氣流量、試液的pH值、光照時間與酸性黑染料光催化降解率的關系.實驗結果表明,煅燒溫度使TiO₂光催化性能得到顯著改善.TiO₂在400℃煅燒3h,XRD曲線上出現寬化銳鈦礦型衍射峰;到500℃,所有晶粒均為銳鈦礦型結構,隨著煅燒溫度升高,晶粒中金紅石型含量相應增加;到750℃,粉末中的所有晶粒均為金紅石型結構.但是對于同一煅燒溫度,煅燒時間不同,晶型不發生變化.煅燒溫度為600℃時,TiO₂光催化活性最高.在優化實驗條件下,光照140min,酸性黑染料光催化降解率達到100%.

冶金與材料

45^#鋼零件感應熱處理過程溫度場的有限元模擬及組織研究

秦子然, 劉國權, 宋月鵬, 尹江輝

2006, 28(7): 630-634. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.005

[摘要](277)

[PDF 875KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用ANSYS有限元分析軟件,對45^#鋼特定形狀底盤零件感應加熱、冷卻的全過程進行了溫度場的二維有限元模擬分析,進而利用工件冷卻前后內部溫度變化的模擬結果和45^#鋼的CCT曲線獲得了冷卻后工件內部組織分布情況.利用工業條件下的零件熱處理實驗對溫度場和微觀組織的模擬結果進行了驗證,實驗與模擬結果吻合良好.

低碳Si-Mn系TRIP鋼的動態拉伸性能

謝群, 韋習成, 張梅, 李麟, 符仁鈺

2006, 28(7): 635-640. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.006

[摘要](228)

[PDF 588KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
在氣動式間接桿桿型沖擊拉伸實驗機上對工業生產的兩種低碳Si-Mn系TRIP鋼不同應變率下的高速沖擊拉伸性能進行了研究,并和靜態拉伸性能進行了比較.結果表明,兩種鋼的室溫拉伸性能隨應變率變化具有相同趨勢,但動態下的應變率敏感性比靜態下的要高得多.由于TRIP鋼組織中殘余奧氏體的變形誘發向馬氏體的轉變顯著改善了材料的塑性.

Fe₃Si基合金的溫擠壓工藝

牛長勝, 黃新發, 王艷麗, 林均品

2006, 28(7): 641-644. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.007

[摘要](247)

[PDF 767KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
Fe₃Si基合金由于有序相的出現而導致的很強的環境脆性和本征脆性,使其難以進行機械加工和熱加工.依據擠壓能夠提高材料塑性的原理,系統地研究了Fe₃Si基合金的溫擠壓工藝.利用溫擠壓開坯技術,實現Fe₃Si基合金的低溫軋制.通過實驗得出了Fe₃Si基合金溫擠壓工藝的各項參數.

流變壓鑄工藝參數對半固態A356鋁合金充填性的影響

白月龍, 毛衛民, 高松福, 李強

2006, 28(7): 645-649. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.008

[摘要](253)

[PDF 575KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
研究了半固態A356鋁合金漿料的成形溫度、壓射比壓和壓射沖頭速度對半固態A356鋁合金流變壓鑄充填性的影響.實驗結果表明:較高的半固態A356鋁合金漿料的成形溫度有利于獲得良好的充填性.壓射比壓和壓射沖頭速度對半固態A356鋁合金漿料充填性也具有較大的影響.在本實驗條件下,壓射沖頭速度越大或壓射比壓越大,充填性越好.試片的壁厚對半固態A356鋁合金漿料的充填性影響較大,試片壁厚越大,越容易充填.此外,采用低過熱度澆注和弱電磁攪拌技術制備的A356鋁合金漿料和流變壓鑄試片的組織分布很均勻,有利于獲得優質的半固態壓鑄件.

過飽和Al-Zn-Mg-Cu-Mn合金熱分解的XRD研究

蔡元華, 程軍勝, 郝斌, 楊濱, 張濟山

2006, 28(7): 650-653. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.009

[摘要](242)

[PDF 326KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用霧化及高能低溫球磨的方法制備了過飽和的Al-Zn-Mg-Cu-Mn合金粉,并利用XRD方法,研究了所得過飽和鋁合金粉的熱分解過程.研究結果表明,在350℃以下熱分解時,過飽和固溶體析出的平衡相為η(MgZn₂),XRD未檢測出含錳相的存在.含錳鋁合金粉在高于350℃分解時,除η(MgZn₂)相外,析出相中還有Al₆Mn,但未發現其他任何類型的亞穩含錳相,說明Al₆Mn直接從過飽和的α-Al中析出,而非是先析出含錳的亞穩過渡相,由中間相轉變為平衡相.

低溫球磨制備納米晶Al-Zn-Mg-Cu合金

程軍勝, 陳漢賓, 崔華, 楊濱, 樊建中, 田曉風, 張濟山

2006, 28(7): 654-658. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.010

[摘要](154)

[PDF 511KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用低溫液氮球磨技術制備了Al-Zn-Mg-Cu合金納米晶粉末,并采用X射線衍射(XRD)對材料在球磨過程中的晶粒尺寸和微觀應變進行了研究,利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和差熱分析(DSC)等測試方法研究了材料的固態相變以及熱穩定性.研究表明,粉末晶粒尺寸隨著球磨的進行逐漸減小,球磨10h后晶粒尺寸達到45nm;微觀應變隨著球磨的進行逐漸增大.粉末球磨過程中,MgZn₂相逐漸減少,合金元素過飽和固溶于α-Al晶格之中.球磨10h后僅有少量的MgZn₂相存在.制備的Al-Zn-Mg-Cu納米晶粉末在低于709K下加熱,粉末晶粒長大速度較慢,表明Al-Zn-Mg-Cu納米晶粉末具有較高的熱穩定性.

Al₂O₃/WC-10Co/ZrO₂金屬陶瓷的制備與性能

史曉亮, 邵剛勤, 段興龍, 熊震, 楊華

2006, 28(7): 659-663. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.011

[摘要](164)

[PDF 586KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以WC-10Co納米復合粉末、YSZ納米粉末與Al₂O₃亞微粉末為原料,采用熱壓燒結制備了性能優良的Al₂O₃/WC-10Co/ZrO₂金屬陶瓷.分別在1380,1450和1500℃燒結溫度下制備Al₂O₃/WC-10Co/ZrO₂金屬陶瓷,通過考察燒結體的斷裂韌性、洛氏硬度、密度、磁滯回線和斷口形貌,研究了燒結溫度對WC-10Co納米復合粉末、YSZ納米陶瓷粉末與Al₂O₃亞微粉末的復合粉末燒結性能的影響.確定合理的Al₂O₃/WC-10Co/ZrO₂金屬陶瓷燒結溫度為1450℃.結果表明,質量分數為50%的WC-10Co納米復合粉末、10%的YSZ納米陶瓷粉末與和40%的亞微Al₂O₃粉末的復合粉末經過48h的高能球磨后,再經過1450℃熱壓燒結,可以得到晶粒尺寸小于1μm的整體性能較好的亞微Al₂O₃/WC-10Co/ZrO₂金屬陶瓷,其相對密度為97.5%,斷裂韌性為7.4468MPa·m^1/2,硬度為HRA94.0.

陶瓷礦物改性MoSi₂發熱元件的組織結構和性能

馮培忠, 曲選輝, 杜學麗, 崔大偉, 田建軍, 臧若愚

2006, 28(7): 664-668. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.012

[摘要](144)

[PDF 807KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
以自蔓延高溫合成的MoSi₂和陶瓷礦物為原料,通過粉末冶金工藝制備了MoSi₂發熱元件,采用XRD,SEM和EDS等技術分析了MoSi₂發熱元件的微觀組織結構和性能.結果表明:MoSi₂發熱元件的主要成分為MoSi₂,Mo₅Si₃和陶瓷礦物.加入陶瓷礦物明顯活化了MoSi₂的燒結,降低了MoSi₂的燒結溫度,阻止了MoSi₂晶粒的過度長大,使得發熱元件具有比較均勻的組織結構以及較高硬度和斷裂韌性.通電氧化可以使MoSi₂發熱元件表面生成一層以SiO₂為主的含有少量MgO,CaO,Na₂O,Al₂O₃等物質的玻璃相,提高了元件表面保護膜的穩定性.

設備與能源

SmartCrown四輥冷連軋機工作輥輥形

楊光輝, 曹建國, 張杰, 魯海濤, 賈生暉, 曾偉

2006, 28(7): 669-671. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.013

[摘要](196)

[PDF 234KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
針對寬帶鋼冷連軋機首次應用的SmartCrown板形控制新技術,通過對SmartCrown輥形的函數結構和特征參數進行研究,推導出了SmartCrown輥形設計式,分析了輥形特征參數對輥縫形狀的影響.該研究可用于SmartCrown工作輥的磨削及板形控制.

氣霧冷卻系統中氣封裝置的幾個基本參數設計

黃艷, 李謀渭, 張少軍, 王邦文

2006, 28(7): 672-675. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.014

[摘要](155)

[PDF 397KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了阻擋冷卻過程中鋼板上表面形成的薄水層的縱向流動,每組氣霧冷卻裝置前后都布置一排氣封裝置,迫使水流由鋼板兩側流走,以保證得到平直的鋼板板形.通過對氣封裝置中體積流量、噴嘴寬度、出口速度、噴嘴到鋼板表面的距離、單個噴嘴阻擋水流的速度等幾個參數的研究,選擇了合理的數值,降低了生產成本,得到了最佳擋水效果.

高爐噴吹常村貧煤時煤粉的利用率

夏柱海, 吳鏗, 朱錦明, 張海濱, 于博洵, 張吉剛

2006, 28(7): 676-680. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.015

[摘要](180)

[PDF 320KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
根據巖相顯微分析和化學分析的結果,計算了寶鋼1^#高爐在進行常村貧煤工業實驗時爐塵中未消耗煤粉中的含碳量,確定了常村煤的加入量在20%～40%的條件下爐塵中的含碳量和未消耗煤粉含碳量.給出了寶鋼高爐在不同噴煤條件下煤粉在高爐內的利用率.

閃光法測量半透明材料熱擴散率的理論研究

劉玉英, Thomas Kabayabaya, 張欣欣

2006, 28(7): 681-686. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.016

[摘要](149)

[PDF 264KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
建立了閃光法測量半透明材料熱擴散率的一維瞬態導熱-輻射耦合換熱數學模型,采用基于控制容積的離散坐標法分析求解激光脈沖在半透明材料內的溫度響應,并與由熱四端網絡法得到的半解析解進行了對比和驗證.研究結果表明:兩種計算方法在各種計算條件下得到的結果吻合很好.數值方法更靈活,可以處理物性非線性問題,但計算時間較長;半解析法的計算速度非常快,但只能處理常物性問題.此外,本文對試樣吸收系數、輻射邊界、厚度及試樣表面的熱損失等因素對溫度響應的影響進行了對比分析.

控制與決策

熱軋帶鋼力學性能預測模型及其應用

王丹民, 李華德, 周建龍, 梅兵

2006, 28(7): 687-690. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.017

[摘要](199)

[PDF 184KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
為實現對熱軋帶鋼的屈服強度、抗拉強度、斷裂延伸率等力學性能的預測及控制,利用人工神經網絡技術,分別建立了根據生產工藝參數預測力學性能的質量模型,以及根據力學性能要求對生產工藝參數進行優化的逆質量控制模型.利用質量預測模型,分析得出屈服強度隨卷取溫度的上升而下降的變化規律,進而可以對組織性能進行在線調整,實現在線應用.

ERW鋼管多階段生產計劃的編制及優化

陳超武, 董紹華, 丁文英

2006, 28(7): 691-695. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.018

[摘要](162)

[PDF 212KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
生產計劃是企業生產管理的起點和依據.本文分析了高頻電阻焊鋼管的生產流程和生產計劃的特點,提出了鋼管企業多階段生產計劃提前/拖期懲罰模型,并用實數編碼遺傳算法進行了求解及優化,得到生產計劃的較優解.仿真結果表明,模型和算法是可行和高效的.求解方法在鋼管實際生產計劃編制中得到了良好的應用.

一類二層多目標規劃的混沌遺傳優化算法及其應用

郭興眾, 馬健

2006, 28(7): 696-699. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.019

[摘要](187)

[PDF 314KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對求解一類二層多目標規劃問題,首先將其轉化為等價的單目標規劃問題,然后利用遺傳算法優化的反演性和混沌優化方法的遍歷性,并結合精確罰函數求解非線性約束優化問題,提出了求解此類問題的混沌遺傳算法.該方法能夠有效改善遺傳算法的局部搜索能力和搜索精度,求解精度和可靠性較高.實際算例表明,算法是有效可行的.

基于獨立分量分析特征提取的故障診斷系統

屈微, 劉賀平, 張德政

2006, 28(7): 700-703. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.020

[摘要](164)

[PDF 723KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對礦山破碎機的聲音故障診斷受復雜現場環境制約、確診率低的難題,結合獨立分量分析(ICA)在自然圖像和連續語音信號中特征提取的方法,采用兩層ICA分別用于從混雜聲音中提取各采集通道(部位)的統計獨立聲音信號和進一步提取該信號的特征基.訓練階段生成的特征基系數序列用來生成矢量量化(VQ)的碼書,設計出ICA-VQ破碎機故障診斷系統.現場采集數據的實驗中系統的故障診斷準確率達到96.8%,表明系統的高效性.

Lurie間接控制大系統的絕對穩定性

郭俊伶, 廖福成

2006, 28(7): 704-708. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.07.021

[摘要](304)

[PDF 206KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用大系統分解方法和Lyapunov第二方法研究了一類Lurie間接控制大系統,結合Metzler矩陣的性質,建立了這類Lurie間接控制大系統的穩定性與低維矩陣穩定之間的關系,從而得到了這類Lurie間接控制大系統絕對穩定的充分條件.其結論判斷起來方便、簡捷.應用實例說明了該方法的優越性.