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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2007年第29卷第11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

基于元胞自動機的深部采礦巖體變形的演化模型

周文略, 楊鵬, 蔡嗣經

2007, 29(11): 1069-1073. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.004

[摘要](231)

[PDF 640KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
根據深部采礦巖體變形的離散性特征,運用元胞自動機建模方法構建深部采礦巖體的變形演化模型;利用元胞巖石的狀態變化概率和元胞狀態變化的影響系數,實現深部采礦巖體的動力學模擬.在演化模型的基礎上,進行了模擬實驗,且運用R/S分析法對結果進行分析,得到了以離散度作為巖體穩定性的標準.

煤礦沖擊礦壓的強度弱化

陸菜平, 竇林名, 吳興榮, 張士斌, 牟宗龍

2007, 29(11): 1074-1078. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.005

[摘要](246)

[PDF 593KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
提出了沖擊礦壓的強度弱化控制機理.通過深孔卸壓爆破來弱化煤巖結構的強度,降低其聚能能力,釋放所積聚的大量彈性能,使得煤巖體中所積聚的彈性能達不到最小沖擊能;同時利用電磁輻射檢驗強度弱化治理效果,以達到消除或降低沖擊危險的目的.通過在三河尖煤礦9202高沖擊危險工作面以及濟寧三號煤礦6303沖擊危險工作面的現場治理實踐,證明了該控制技術的有效性.

高效水炮泥的降塵機理及應用研究

金龍哲, 劉結友, 于猛

2007, 29(11): 1079-1082. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.006

[摘要](247)

[PDF 355KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對普通水炮泥在井下爆破降塵和減少炮煙效果不理想的問題,從水炮泥降塵機理的分析出發,在實驗室進行了不同濃度溶液的表面張力和潤濕能力的測定,研制出高效水炮泥,并在井下進行多次對比爆破實驗.結果表明,使用高效水炮泥能有效降低炮采過程中粉塵的濃度,改善井下工作環境.

用于電廠生活污水深度處理的不同臭氧化工藝

陳瑛, 宋存義, 黃國忠, 張建祺, 趙榮志

2007, 29(11): 1083-1085,1100. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.007

[摘要](251)

[PDF 559KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
以河北西柏坡電廠生活污水處理廠二級出水為原水,考察了不同臭氧化工藝對該廠二級出水中微量有機物的處理效果.靜態實驗和動態實驗的結果均表明,紫外線、活性炭協同催化臭氧化技術(即OUC技術)可顯著提高二級出水中難降解有機物的氧化降解,并可顯著提高臭氧利用率.

冶金與材料

硅鋼裂紋處氧化圓點及脫硅現象的實驗研究

彭凱, 劉雅政, 謝彬

2007, 29(11): 1086-1090. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.008

[摘要](327)

[PDF 1052KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
為確定硅鋼表面缺陷產生的工序,對硅鋼裂紋處氧化圓點特性進行了實驗研究.運用Gleeble1500模擬熱軋裂紋連續降溫過程,結果表明Q鋼、W20鋼熱軋裂紋分別在1170℃和1160℃以上會產生細小氧化圓點.鑄坯裂紋加熱爐過程模擬發現其裂紋附近產生粗大的氧化圓點.能譜分析表明鑄坯裂紋相對熱軋裂紋來說存在明顯的脫硅層,兩種裂紋的氧化圓點在形貌、層厚以及氧化圓點附近脫硅性上存在較大差異,這種差別可作為判定硅鋼缺陷生成工序的參考依據.

圓坯連鑄結晶器溫度場模擬與坯殼厚度預測

姚曼, 詹慧英, 王旭東, 郭亮亮, 尹合壁, 劉曉, 于艷

2007, 29(11): 1091-1095. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.009

[摘要](288)

[PDF 726KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
基于連鑄圓坯結晶器溫度與熱流實測數據,建立了連鑄圓坯凝固的三維傳熱模型,計算出結晶器和鑄坯的溫度場,并得到鑄坯的固相率與坯殼厚度分布情況.溫度計算結果與實測數據符合較好,表明此數學模型能夠較為準確地反映實際情況.討論了拉速、澆注溫度等因素對坯殼厚度的影響,并對利用模型計算與經驗公式計算得到的坯殼厚度進行了對比.

含Ti復合夾雜物對中碳非調質鋼組織和力學性能的影響

楊占兵, 王福明, 宋波, 王森

2007, 29(11): 1096-1100. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.010

[摘要](160)

[PDF 1481KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用掃描電鏡和能譜儀研究了含Ti復合夾雜物對非調質鋼組織細化的影響,測定了含Ti非調質鋼的室溫拉伸強度和沖擊功,并觀察了斷口形貌.結果表明:Ti的復合夾雜物可以作為晶內鐵素體形核核心,細化奧氏體晶粒;加Ti后沖擊斷口中延性形貌所占面積比例上升,在保持非調質鋼強度的條件下使韌性提高約50%.

金屬磁記憶信號關聯維數與應力關系

邸新杰, 李午申, 白世武, 劉方明, 薛振奎

2007, 29(11): 1101-1104. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.011

[摘要](193)

[PDF 350KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究鐵磁性材料金屬磁記憶信號與其內部機械應力之間的關系,應用小波分析技術,將金屬磁記憶信號分解為大尺度逼近和細節分量兩個部分,然后計算其細節分量的關聯維數,并考察機械應力與關聯維數變化之間的關系.結果表明,隨著機械應力的增加,磁記憶信號關聯維數降低.

映像力對高純鋁自由表面附近位錯組態的影響

李東, 毛衛民, 余永寧

2007, 29(11): 1105-1108. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.012

[摘要](138)

[PDF 219KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
采用分析位錯映像力的方法研究了純鋁表層區域直螺、直刃位錯所承受的滑移應力,理論上計算出映像應力作用下直螺、刃位錯臨界滑移距離和純鋁表層低位錯密度區尺寸.討論了直刃位錯臨界攀移距離和溫度的關系,指出了表面上相對穩定的位錯組態.

BN含量對注射成形AlN-BN復相陶瓷性能和組織的影響

孫偉, 秦明禮, 曲選輝, 何新波

2007, 29(11): 1109-1113,1122. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.013

[摘要](172)

[PDF 1279KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用粉末注射成形和無壓燒結相結合的工藝制備AlN-BN復相陶瓷,討論了AlN-BN混合料的流變性能以及BN含量對復相陶瓷熱導率、硬度以及顯微組織的影響.研究結果表明,AlN-BN混合料具有良好的流動性和較小的溫度敏感性,適宜陶瓷注射成形.復相陶瓷的熱導率、致密度以及硬度隨著BN含量增加而降低,主要是由于BN本身具有較低的硬度和熱導率以及在燒結過程中形成特殊的卡片房式結構阻礙了AlN燒結致密化造成的.綜合考慮熱導率和可加工性能的要求,最佳的BN質量分數在10%~15%之間,所制備的復相陶瓷的熱導率大于120W·m^-1·K^-1,硬度低于HRA80,致密度大于90%.

SiAlON材料的氧化行為

侯新梅, 周國治

2007, 29(11): 1114-1117. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.014

[摘要](143)

[PDF 383KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
SiAlON材料在高溫氧化氣氛下的氧化行為和氧化機理一直是材料科學領域關注的焦點.本文綜述了SiAlON材料氧化的相關研究,分析對比了單相和復相SiAlON材料的氧化行為,討論了SiAlON材料的氧化影響因素以及氧化機理,指出了SiAlON材料氧化研究存在的問題.

自蔓延高溫合成錳鋅鐵氧體粉料

楊珂, 郭志猛, 郝俊杰, 高峰, 張斌

2007, 29(11): 1118-1122. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.015

[摘要](187)

[PDF 841KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用內氧化劑KClO₃,在常壓空氣中自蔓延高溫合成錳鋅鐵氧體粉料.粉料性能用XRD、SEM、VSM等表征,討論了燃燒合成的影響因素.結果表明:當反應放熱供氧系數m為0.54、反應控制放熱系數k為0.6、燃燒合成速度為1.93mm·s^-1、燃燒溫度為1593K時,可制備性能優良的錳鋅鐵氧體粉料,其比飽和磁化強度為64.44A·m²·kg^-1,比剩磁強度為1.349A·m²·kg^-1,矯頑力為0.24kA·m^-1,平均粒徑為1.42μm.

AC-HVAF噴涂鐵基非晶復合涂層結晶度的DSC法測定

祝軍, 樊自拴, 孫冬柏, 俞宏英, 孟惠民, 王旭東

2007, 29(11): 1123-1127. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.016

[摘要](143)

[PDF 888KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用活性燃燒高速燃氣噴涂方法(AC-HVAF)制備出一種高非晶含量的Fe基非晶合金涂層.根據非晶合金相變的熱力學原理可知部分晶化的非晶合金的晶化即為殘留非晶相的轉變,其相變熱應正比于殘留非晶相的相含量.采用不同的熱處理工藝使噴涂的非晶涂層晶化,利用DSC分析法測定了熱處理后涂層中的納米晶體含量和部分晶化非晶合金涂層試樣的相變熱,計算了該涂層試樣的結晶度.實驗結果和理論預測基本相符.

YBCO/LAO和YBCO/MgO超導薄膜的微波性質

史力斌, 王云飛, 柯于洋, 張國華, 羅勝, 張雪強, 李春光, 黎紅, 何豫生

2007, 29(11): 1128-1132. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.017

[摘要](176)

[PDF 590KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用微帶諧振技術研究了YBa₂Cu₃O₇/LaAlO₃(YBCO/LAO)和YBa₂Cu₃O₇/MgO(YBCO/MgO)超導薄膜的微波響應.通過測量微帶諧振器的共振頻率、有載品質因數、插入損耗與溫度之間的依賴關系,分析了超導薄膜的微波特性,獲得了超導薄膜在絕對零度時的穿透深度λ₀.對于YBCO/LAO,λ₀=265nm;對于YBCO/MgO,λ₀=280nm.本文還利用微帶諧振器研究了YBCO/LAO和YBCO/MgO超導薄膜的微波表面電阻.

氣體循環條件下等離子體噴射CVD金剛石膜的生長穩定性和品質

牛得草, 李成明, 劉政, 郭世斌, 呂反修

2007, 29(11): 1133-1137. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.001

[摘要](221)

[PDF 1012KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在氣體循環條件下采用H₂、CH₄和Ar的混合氣體,利用100kW直流電弧等離子噴射CVD系統,在850和950℃下在Mo襯底上沉積了不同厚度的金剛石膜;并利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和Raman光譜對膜的形貌、品質、取向和殘余應力進行了分析.結果表明:在850℃下,隨著金剛石膜厚度的增加,膜的品質不斷提高,殘余應力逐漸減小,且殘余應力為拉應力,膜的生長穩定性很好;在反應氣體流速不變的條件下,相比950℃沉積的厚度為120μm的金剛石膜,在850℃下沉積的厚度為110μm的金剛石膜有更好的生長穩定性,膜的品質更高,殘余應力更小.

雙激光位相差對石墨層中聲子增益的影響

馮澎, 李家節

2007, 29(11): 1138-1140,1144. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.018

[摘要](120)

[PDF 382KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
通過修正的泛函積分方法研究兩束激光對石墨層中原子位移漲落的影響.計算表明:在激光場強和頻率一定的情況下,適當調節激光場的相位差,可以使原子位移漲落隨時間的變化率在有限的時間范圍內為正值,這對應聲子增益的過程.詳細討論了產生這種聲子增益效應的機理,給出了產生聲子增益的時間間隔.

全釩液流電池正極和負極材料的處理方法

王文紅, 王新東, 郭敏, 李建玲

2007, 29(11): 1141-1144. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.003

[摘要](284)

[PDF 346KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
為了獲得大反應電流,全釩氧化還原液流電池使用聚丙烯腈基碳氈為電極活性材料.在空氣中熱處理碳氈可以增加其表面含氧官能團濃度,改善碳氈的親水性,降低反應過電位.實驗表明:電池的過電位主要由正極反應造成;熱處理正極碳氈可以大大降低電池極化內阻,負極碳氈熱處理后降低了析氫過電位,從而降低了電池的電流效率;正極使用熱處理后的碳氈,負極使用未經處理的原氈,可以獲得更好的電池能量效率.

設備與能源

鉸接式自卸車操縱穩定性

劉晉霞, 張文明, 張國芬

2007, 29(11): 1145-1150. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.002

[摘要](275)

[PDF 876KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
運用多剛體動力學羅伯森-維登堡法,建立了六自由度鉸接式自卸車操縱穩定性模型.用MATLAB計算出XAD250型鉸接式自卸車滿載與空載時的橫擺角速度增益曲線,得出空載時具有較大的不足轉向特性.使用該模型進一步計算了輪胎側偏剛度、后節質心布置以及懸架系統參數等,以便研究它們對鉸接式自卸車操縱穩定性的影響.

基于分形方法的煤炭研磨顆粒粒度分布模型

焦紅蕾, 夏德宏, 張省現, 陳勇

2007, 29(11): 1151-1153,1170. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.019

[摘要](248)

[PDF 380KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
為了預測并控制煤炭在研磨過程中任意時刻的顆粒粒度分布,利用分形方法建立了表征煤炭研磨顆粒粒度分布動態變化的顆粒數分布模型、顆粒表面積分布模型和顆粒質量分布模型.顆粒數分布模型直觀地描述了顆粒粒徑主要存在的范圍;顆粒表面積分布模型可以用來研究研磨過程中能耗的變化;顆粒質量分布模型可以用來計算研磨顆粒的堆密度和成漿濃度.通過分形粒度分布與實際粒度分布的比較,驗證了模型的正確性.

控制與決策

超聲測距系統的高精度中心橢圓算法

陳先中, 侯慶文, 葉琳, 張紅宇

2007, 29(11): 1154-1157. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.020

[摘要](210)

[PDF 579KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
描述了基于新型驅動電路和低噪聲程控放大器的超聲測距系統.驅動系統的設計從硬件角度提高了回波信號的信噪比和穩定性.基于能量重心校正法和最小二乘法的原理,提出了一種改進型橢圓中心超聲回波尋峰算法:通過曲線擬合搜索橢圓中心點,即回波信號能量集中點,進而找到回波信號的峰值點.測試比較證明,與包絡線法和三次多項式法相比,此算法測量相對誤差穩定在0.2%,適用高精度工業測量.

基于DDR內存總線的高速網絡接入技術

張曉彤, 王景存, 王沁, 劉蘭軍

2007, 29(11): 1158-1162. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.021

[摘要](130)

[PDF 702KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
在機群系統中,機群的互連網絡性能對整個機群系統的性能有著至關重要的影響.機群系統要求互連網絡具有高帶寬、低延遲、高可靠等特性,傳統的互連網絡接入方法基本上基于PCI接口.本文提出了基于DDR DIMM內存總線的接入思想,采用可編程邏輯器件FPGA實現網絡接口設計,通過直接讀寫內存方式提高并行接入帶寬,并將部分通訊協議下載到網卡上以提高計算和通訊的速度.實測表明,在不包括上層協議的情況下,接口卡的數據接入帶寬可達3120Mbps,給出了基于FPGA的實現方法,并用Xilinx Virtex-Ⅱ Pro-20 FPGA進行了仿真和驗證.

網絡控制系統的一種統一的Markov跳變模型

劉磊明, 童朝南

2007, 29(11): 1163-1170. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.022

[摘要](146)

[PDF 1853KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
對于網絡誘導延遲的上界大于或小于一個采樣周期的兩種不同情況的連續時間網絡控制系統,采用離散化與增廣狀態空間方法,建立了統一的Markov鏈離散時間跳變模型.由于模型含有反映系統的網絡誘導延遲的大小與計算精度的參數,因此它具有更廣泛的適應性.應用離散時間線性跳變系統理論,分析了保證系統均方穩定的充要條件.在所論及的保證系統均方穩定的設計算法中,給出了一種求內點法初始可行解的方法.在延遲帶有一定任意性的車載倒立擺的網絡控制設計中,該改進算法得到了有效應用.

基于KAUTZ模型的預測函數控制及其穩定條件

許鳴珠, 劉賀平, 李曉理, 王允建

2007, 29(11): 1171-1176. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.11.023

[摘要](173)

[PDF 494KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
對模型未知的系統采用Kautz函數逼近得到系統的近似模型.基于所得到的Kautz模型設計了一種預測函數控制器.對該算法進行了穩定性分析,依據Lyapunov穩定性定理得到了保證閉環控制系統穩定的充分條件.仿真實驗證明,該算法能夠準確逼近真實系統模型,實現自適應控制,得到滿意的控制效果.