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5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

礦床的三維可視化仿真技術與系統

僧德文, 李仲學, 李春民, 李翠平

2004, 26(5): 453-456. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.001

[摘要](221)

[PDF 1579KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了礦床三維可視化的相關技術,提出了一種實現礦床三維可視化仿真系統的框架.在Windows系統下,以VC⁺⁺為開發平臺,利用OpenGL三維圖形庫,成功地開發了礦床三維可視化仿真系統的原型,實現了三維鉆孔圖顯示、任意地質剖面顯示與礦體的真三維顯示,并且支持3D旋轉、平移、無級縮放等交互操作.應用某地下鐵礦的數據,得出了符合實際的結果,初步驗證了有關技術與系統原型的可行性.

OpenGL在礦山井巷工程三維可視化仿真系統中的應用

李春民, 李仲學, 僧德文

2004, 26(5): 457-460. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.002

[摘要](208)

[PDF 793KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
給出了一種地下井巷工程三維可視化仿真系統的設計與實現技術,特別是系統的主要功能需求和基于OpenGL的三維可視化關鍵技術,包括井巷工程實體繪制、幾何變換、投影變換、光照處理及法向量計算等技術.結合某鐵礦的實際,給出了這些技術的應用實例和集成實現結果,并指出了有關研究工作的發展方向.

露天礦山高陡邊坡變形破壞的工程地質模型

喬蘭, 李遠

2004, 26(5): 461-464. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.003

[摘要](229)

[PDF 480KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
我國的大多數大中型露天礦山已經或即將進入深部開采.隨著邊坡的加高加陡,露天邊坡穩定性維護的難度和采場破壞的概率越來越大.由于礦體賦存條件的制約性,礦山邊坡的變形破壞模式與地質構造特征、巖體結構特征的關系極為密切.本文通過系統地現場工程地質調查和實驗研究,基本掌握了水廠鐵礦的地質構造特征與工程地質條件.邊坡變形破壞機理和主要破壞模式,建立了水廠鐵礦高陡邊坡地質模型,為采用極限平衡分析和數值模擬相結合的方法進行邊坡穩定性分析和設計提供依據.

深凹露天礦高陡邊坡穩定性分析與設計優化

蔡美峰, 喬蘭, 李長洪, 王金安

2004, 26(5): 465-470. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.004

[摘要](224)

[PDF 672KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
以首鋼水廠鐵礦為依托工程,在系統的邊坡工程地質勘查、巖體結構、水文地質調查與滲流場分析、礦區地應力場測量和礦巖物理力學特性測試的基礎上,采用固-流耦合的有限差分法、離散單元法和極限平衡分析法相結合的方法,進行了水廠鐵礦高陡邊坡穩定性的系統分析研究和邊坡優化設計,使水廠鐵礦各分區的總體邊坡角提高了1~6°.

冶金科學與工程

易切削鋼中夾雜物及錫的形態

李聯生, 朱榮, 孫彥輝, 郭漢杰, 殷浩, 董杰

2004, 26(5): 471-473. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.005

[摘要](166)

[PDF 583KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研制了一種新型含錫易切削鋼.在錫含量小于0.05%(質量分數)時,鋼材具有良好的易切削性能,其力學性能也達到了國家標準.在掃描電鏡下觀察了鋼中夾雜物和斷口的形貌,利用能譜分析了夾雜物的成分.結果表明,鋼中的復合夾雜物主要由氧化物和MnS組成.多數呈球形或紡錘形,在斷口及夾雜物的表面上錫明顯偏析.

C₁₀Zn,C₁₂Zn及二元體系非等溫固-固相變動力學

武克忠, 王新東, 劉曉地, 張超星, 李建玲

2004, 26(5): 474-477. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.006

[摘要](202)

[PDF 464KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
合成了具有層狀鈣鈦礦結構的兩種熱致相變材料四氯合鋅酸癸銨n-(C₁₀H₂₁NH₃)₂ZnCl₄和四氯合鋅酸十二銨n-(C₁₂H₂₅NH₃)₂ZnC₁₄,并在兩種材料的乙醇溶液中結晶出一系列二元混合體系.對純組分及各個二元體系利用差示掃描量熱(DSC)測定了熱分析曲線,采用Kissinger和Ozawa兩種動力學模型研究了非等溫固-固相變動力學,計算了固-固相變過程的活化能和反應級數.兩種方法的計算結果相一致.

電脈沖改善HRB335鋼宏觀凝固組織的作用

李玲珍, 宗燕兵, 崔衡, 宋軍濤, 張榮, 蒼大強

2004, 26(5): 478-481. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.007

[摘要](181)

[PDF 1025KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用正交實驗方法對HRB335鋼進行電脈沖處理.考慮了最大脈沖電流、頻率和處理時間的搭配作用,得出實驗條件下的最佳參數范圍.通過和前人結果的分析比較得出電脈沖效果可能與鋼種無關的初步結論,以及對樹枝晶打斷理論的不同觀點,指出實驗過程中液面波動現象是金屬中溶入了過多的氧所致.

真空熔煉、氬氣保護連續定向凝固技術

陳亞軍, 田軍花, 陳琦, 王自東

2004, 26(5): 482-484. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.008

[摘要](208)

[PDF 581KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
闡述了真空熔煉、氬氣保護下引法連續定向凝固工藝.該工藝將真空感應熔煉和連續定向凝固技術結合在一起,集熔化、提純、凝固于一體,控制方便,攪拌、脫氧能力強,生產效率高,能生產純凈度高、性能好的定向凝固材料.對該工藝生產的純銅棒材的質量進行了分析.

材料科學與工程

自蔓延高溫合成鈣鈦礦型人造巖石固化體

張瑞珠, 郭志猛, 賈成廠, 盧廣峰, 張華

2004, 26(5): 485-488. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.009

[摘要](183)

[PDF 756KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用自蔓延高溫合成(SHS)技術制備鈣鈦礦(CaTiO₃)固化體,通過多種現代分析技術研究了鈣鈦礦固化體的微觀組織、浸出率以及其對高放廢物的最大包容量。結果表明,固化體樣品密度高,孔隙率小,浸出率低,對srO的包容量可達到35%(質量分數).自蔓延高溫合成的鈣鈦礦人造巖石是固化鍶核素的理想固化體.

機械合金化法制備Cu-Ti-Zr基非晶合金

惠希東, 杜立輝, 王美玲, 陳國良

2004, 26(5): 489-494. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.010

[摘要](191)

[PDF 1056KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用機械合金化法成功制備Cu₄₀Ti_60-xZr_x(x=0,10,30,50)非晶合金.研究Cu-Ti-Zr合金粉末由晶態向非晶態轉變過程中的組織結構變化,探討非晶合金的形成機制,以及非晶合金的熱穩定性和晶化產物.結果表明,非晶合金直接從初始元素得到,在反應過程中沒有金屬間化合物出現,非晶化過程可以由間隙擴散模型來解釋.Cu₄₀Ti_xZr_y非晶粉末的DSC分析表明,隨著Ti含量的降低和Zr含量的升高,非晶粉末的晶化溫度T_x逐漸升高,對非晶粉末在相應的T_x溫度附近退火15min后發現,Cu₄₀Ti₃₀Zr₃₀合金沒有析出相,Cu₄₀Ti₁₀Zr₅₀析出了Zr₂Cu,Cu₄Ti和少量的一些未知相.

用LSCo作擴散障礙層的極限電流型氧傳感器

李福燊, 楊媚, 吳衛江, 李麗芬

2004, 26(5): 495-497. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.011

[摘要](174)

[PDF 401KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用簡單工藝,制備出以8%Y₂O₃(摩爾分數)穩定的ZrO₂為固體電解質,La_0.8Sr_0.2CoO₃混合導體材料為擴散障礙層的極限電流型氧傳感器.該傳感器能夠很好地給出全范圍空燃比的極限電流平臺,與小孔或多孔極限電流型傳感器相比,具有結構簡單、響應快、工作可靠、成本低廉等優點.

高分辨磁旋轉編碼器磁鼓表露磁場分析與AMR檢測磁頭設計

王立錦, 胡強, 滕蛟, 朱逢吾

2004, 26(5): 498-501,532. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.012

[摘要](155)

[PDF 670KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
應用靜磁場理論分析了高分辨磁旋轉編碼器磁鼓的表露磁場,通過數值計算得到磁鼓表露場分布的直觀曲線.設計制作出性能優良的磁旋轉編碼器AMR檢測磁頭,理論分析結果與對磁鼓表露磁場的實際測試結果進行了分析對比.結果表明,AMR檢測磁頭輸出信號形狀與幅度及其倍頻特性與理論計算結果是相符的.

噴射成形超高強度Al-Zn-Mg-Cu合金的固溶處理

郝廣瑞, 王洪斌, 黃進峰, 楊濱, 張永安, 熊柏青, 張濟山

2004, 26(5): 502-506. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.013

[摘要](188)

[PDF 1218KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了單級固溶和雙級固溶熱處理工藝對噴射成形Al-Zn-Mg-Cu鋁合金力學性能的影響.應用光學顯微鏡、掃描電鏡與透射電鏡對顯微組織和第二相顆粒的固溶及沉淀析出狀況做了進一步的研究.結果表明:雙級固溶時效和單級固溶時效處理制度相比,前者得到的組織和力學性能較為理想;雙級固溶處理綜合了低溫單級固溶和高溫單級固溶的優點,即再結晶晶粒尺寸較小,同時回溶顆粒較多.時效后的組織也較理想.采用雙級固溶處理(450℃/3h+480℃/3h)和T6時效處理后,合金的抗拉強度和屈服強度分別達到806MPa和797MPa,延伸率達到7.5%.

Q235碳素鋼多道次熱變形中的組織演變及性能

趙磊, 鄭為為, 楊王玥, 孫祖慶

2004, 26(5): 507-511. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.014

[摘要](133)

[PDF 923KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用熱模擬壓縮變形實驗研究了Q235碳素鋼多道次熱變形及后續處理過程的組織演變規律.結果表明,采用高溫奧氏體的形變再結晶及過冷奧氏體的形變強化相變,可以使Q235低碳鋼的鐵素體晶粒細化至4-5μm,材料的屈服強度達到400MPa級,延伸率達到40%.經適當的后續處理后,滲碳體、珠光體等第二組織彌散分布于細晶鐵素體晶界上,使Q235低碳鋼在保持細晶鋼原有強度級別和塑性的基礎上,屈強比有效降低.

不同形變速率條件下低碳鋼過冷奧氏體形變過程鐵素體超細化

周榮鋒, 楊王玥, 孫祖慶, 何建平

2004, 26(5): 512-518. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.015

[摘要](137)

[PDF 1679KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了低碳鋼過冷奧氏體在760℃,形變速率為l s^-1和10 s^-1變形時組織演變規律.結果表明,形變速率為1 s^-1時真應力-應變曲線雙峰特征為形變強化相變和鐵索體動態再結晶的表征,相變形核集中在鐵素體/奧氏體相界前沿奧氏體高畸變區,晶粒長大在時間和空間上受到限制,細化能力較高;形變速率提高到10 s^-1時,相變動力學提前,曲線只表現為形變強化相變的單峰特征,相變形核除了在上述鐵素體/奧氏體相界前沿奧氏體高畸變區,還分布到奧氏體晶內各處,晶粒間約束有所減小,尺寸稍大.通過形變強化相變和鐵素體動態再結晶可以獲得平均晶粒尺寸為(1.98±1.07)μm和(2.33±1.01)μm(10 s^-1)左右的微細鐵素體晶粒.

Ti45Al8Nb2Mn0.2B鑄造合金高溫形變行為

許敬文, 林均品, 王艷麗, 林志, 陳國良

2004, 26(5): 519-523. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.016

[摘要](139)

[PDF 833KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
Ti45Al8Nb2Mn0.2B鑄造合金在900-1200℃溫度范圍,1-10^-3/s應變速率條件下進行壓縮實驗,研究其變形特點以及組織變化.結果發現,形變過程中合金的真應力-真應變曲線上存在一個應力峰值,隨后流變應力隨著應變量的增加逐漸下降并趨于穩態流變.降低溫度和提高應變速率都使合金的應力峰值增加.在實驗溫度范圍內合金的應變速率敏感系數為0.10-0.24;在高溫形變過程中發生動態再結晶,合金的組織得到明顯細化.再結晶晶粒尺寸隨溫度的降低和應變速率的增加而減小,也就是隨Zener-Hollomonc參數的增加而減小;升高形變溫度和降低應變速率均促進再結晶過程.

NaCl沉積和SO₂污染對鎂合金初期大氣腐蝕行為的影響

林翠, 李曉剛

2004, 26(5): 524-528. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.017

[摘要](136)

[PDF 916KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
借助掃描電鏡(SEM/EDX)、X射線衍射(XRD)研究了NaCl單個因素對鎂合金AZ91D初期腐蝕行為的影響,并對SO₂和NaCl的協同作用進行了探討.NaCl存在時初期破壞金屬表面的保護膜,但后期微溶性腐蝕產物的生成導致腐蝕速率的降低.當NaCl和SO₂同時存在時,反應生成的可溶性產物不具有阻礙的作用,同時他們會發生部分溶解生成自由移動的離子,大量難溶物在鎂合金表面難以短時間形成,故NaCl和SO₂同時存在引起的腐蝕遠大于兩者單獨存在時引起的腐蝕加和.NaCl和SO₂對鎂合金的初期大氣腐蝕具有明顯的協同作用.

三種土壤對X70鋼腐蝕行為的比較

杜翠薇, 李曉剛, 武俊偉, 宋義全, 徐璟

2004, 26(5): 529-532. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.018

[摘要](124)

[PDF 628KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
通過在庫爾勒地區現場土壤、實驗室內含水飽和土壤和土壤模擬溶液中埋設和浸泡試樣的方法,利用SEM,EDS,XRD等手段以及失重法對X70鋼在庫爾勒土壤中腐蝕行為進行了研究.結果表明,在實驗期間內,三種不同環境下的腐蝕速率大小順序為:模擬溶液>現場土壤>飽和含水土壤.這因為在現場實驗中,土壤中存在微生物腐蝕而使X70鋼腐蝕速率較高;在含水飽和土壤中,水分降低了土壤透氣性,土壤阻礙了離子交換,腐蝕速率大大降低;在模擬溶液中,電化學反應非常容易進行,腐蝕速率很高.

加載速率對低合金鋼缺口斷裂行為的影響

任學沖, 田建軍, 王國珍, 褚武揚

2004, 26(5): 533-537. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.019

[摘要](135)

[PDF 680KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
通過對低合金鋼(FCW-62)在-100℃1~500mm/min不同加載速率下缺口試樣四點彎曲實驗及斷裂應的測量,研究了加載速率對低合金鋼缺口試樣斷裂行為的影響.結果表明:加載速率較低時,斷裂應力較高;加載速率較高時,斷裂應力較低.斷裂應力的變化是由斷裂的臨界事件隨加載速率的變化引起的,并且當臨界事件相同時斷裂應力不隨加載速率變化.當加載速率在30mm/min左右時,缺口韌性隨加載速率的增加迅速下降,這是由于斷裂應力在此時發生了突然改變.

33Mn2V油井管張力減徑過程的三維熱力耦合有限元模擬

王輔忠, 劉國權, 張勇鋼

2004, 26(5): 538-541. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.020

[摘要](168)

[PDF 932KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用MARC/AutoForge3.1元件,使用三維彈塑性熱力耦合有限元方法模擬采用新型油井管用鋼33Mn2V熱軋制管的雙道次張力減徑過程,并直觀地顯示了三維管件材料內部和表面不同方位的金屬流動、應力、應變和溫度演化情況.模擬結果表明:不論是工件表面還是內部,在張力減徑過程中金屬流動、應變、應力和溫度分布都是不均勻的;分析成品管顯微組織時應當考慮這些因素.

冶金裝備技術

型鋼九輥矯直力能參數與壓彎撓度關系解析

李忠富, 臧勇, 王會剛

2004, 26(5): 542-544. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.021

[摘要](170)

[PDF 383KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
H型鋼輥式矯直機在輥壓腹板時使翼緣產生塑性變形以達到矯直目的.為了避免矯直過程中出現矯直缺陷,通過建立適當的矯直力學模型,求出了H型鋼九輥矯直的壓彎撓度與彎矩、矯直力的解析關系,確定了生產中調節矯直輥壓彎撓度來保證各輥處的彎矩、矯直力等力能參數的范圍.

熱帶鋼軋機平坦度控制補償策略

孫克文, 何安瑞, 楊荃, 張清東, 趙林, 郭曉波

2004, 26(5): 545-547,559. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.022

[摘要](121)

[PDF 525KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
在帶鋼熱連軋平坦度控制系統中,平坦度實測信號通常包含精軋后帶鋼橫向溫差引起的附加干擾.針對鞍鋼ASP1700熱連軋機組,利用紅外熱像儀測量精軋后帶鋼橫向溫度場.通過具體分析溫差附加干擾對帶鋼平坦度控制的影響,采用最小二乘法擬合得到帶鋼橫向溫度場分布規律,建立了平坦度控制目標設定的溫差補償模型.

多楔楔橫軋端面移動量實時測試系統研制

邢希東, 束學道, 胡正寰

2004, 26(5): 548-550. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.023

[摘要](157)

[PDF 448KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研制了多楔楔橫軋端面移動量實時測試系統.準確測出單楔與多楔軋制過程中軋件端面移動量變化全貌,分析得到端面移動量變化規律,并與有限元模擬結果比較,其誤差在17%以下,證明上述端面移動量測試系統準確可行.

POA策略模型在分布式遠程診斷系統中應用

王海峰, 徐金梧, 楊德斌, 陽建宏

2004, 26(5): 551-555. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.024

[摘要](166)

[PDF 555KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
分析了現有的大型設備分布式遠程診斷系統中出現的問題,提出基于CORBA的POA機制的POA策略模型,討論了POA策略的細節特點以及優化方式.重點介紹了POA策略模型在分布式診斷系統中的應用,以解決系統的穩定性、實時性和可擴展性的問題.

控制與決策

計算機動畫角色的高級行為控制

班曉娟, 艾冬梅, 曾廣平, 尹怡欣

2004, 26(5): 556-559. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.025

[摘要](182)

[PDF 542KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
用人工生命方法創造計算機動畫,增強了計算機動畫的逼真度和生動性.為了更好地控制動畫的進程,指導動畫角色的行動,本文將人工智能方法引入到計算機動畫的創作中.提出并建立了面向自繁衍的人工魚的認知模型,提高人工魚的認知能力,實現基于“動物邏輯”的人工魚高級行為控制.建立了人工魚產生交配欲望、產卵和環境選擇等預定義行為的認知模型.實驗表明,人工魚的高級行為控制器可以使人工魚更好地適應虛擬海底環境,并順利完成交配、產卵等生命過程.

基于QoS的社區公共服務網格資源調度

劉麗, 楊揚

2004, 26(5): 560-563. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.026

[摘要](148)

[PDF 529KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
社會資源的分布性、社區服務節點的動態性和社區服務的異構性,使得傳統的基于Web的社區服務管理難以實現服務資源的全面共享.針對這些問題提出了基于開放網格服務結構(OGSA)的虛擬社區服務網格體系結構,并給出隨機高級Petri網模型,以實現一個基于服務質量(QoS)的社區服務資源調度.

基于支持向量機挖掘不一致事例隱含的異常信息

張德政, 阿孜古麗, 馮洪海, 楊炳儒

2004, 26(5): 564-568. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2004.05.027

[摘要](137)

[PDF 622KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
基于支持向量機,提出一種挖掘粗集信息表中不一致事例背后隱藏某種有價值信息的算法,即不一致是由于錯誤引起,還是由于誤差引起,抑或是由于缺少屬性引起,并提出一些排除不一致的方案和算法.