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

郵發代碼：82-303

國內發行：北京報刊發行局

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郵　　箱：xuebaozr@ustb.edu.cn

單　　價：40元/期，全年480元

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2005年第27卷第3期

欄目

礦業與環境工程
冶金工程
材料科學與工程
機械工程
控制與決策

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礦業與環境工程

有關壓力減敏兩個概念的討論

王尹軍, 汪旭光

2005, 27(3): 257-259. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.001

[摘要](159)

[PDF 392KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
討論了壓力減敏與藥包間距之間的關系,建立了減敏程度與藥包間距關系的理想化模型.針對實際情況提出并深入討論了藥包的臨界壓死距離和臨界減敏距離兩個概念.用這兩個概念來描述壓力減敏與藥包間距之間的關系更加合理,可以加深對炸藥的壓力減敏現象的認識,有助于毫秒爆破炮孔參數設計.

強礦震預測的研究

李鐵, 蔡美峰, 紀洪廣, 李世愚, 和雪松

2005, 27(3): 260-263. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.002

[摘要](194)

[PDF 452KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
基于中尺度地震實驗場高密度數字地震和潮汐形變臺網的現場觀測,用地震學方法和小波工具分析強礦震過程采集到的數據.發現震前短臨階段存在可信的b值、η值、頻度等地震學異常和定點潮汐形變前兆異常.對異常信息的提取方法和強礦震短臨階段的預測進行了探討.

煤層注水中粘塵棒溶液對接觸角的影響

金龍哲, 歐盛南

2005, 27(3): 264-267. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.003

[摘要](204)

[PDF 517KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
研究了煤層注水中添加粘塵棒溶液降低接觸角、縮短接觸潤濕時間的除塵方法.通過測定和分析粘塵棒溶液不同濃度下七種煤樣的接觸角和潤濕時間,比較得出了七種煤樣的臨界表面張力,為35.0 mN/m,發現注入水的表面張力是增加煤層注水濕潤效果的主要因素.該法可以大大提高煤層注水降塵效果,而且添加工藝簡單,方便實用.

淹沒水射流土層擴孔方程

馬飛, 張文明

2005, 27(3): 268-271. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.004

[摘要](185)

[PDF 438KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
運用水射流理論與土力學理論,建立了水射流土層擴孔方程.基于室內模擬實驗,研究了射流參數與擴孔效果的關系,并驗證了水射流土層擴孔方程的正確性.結果表明,增大射流流量比增大其壓力對擴孔效果的提高更有效,實驗參數β_s主要與擴孔時鉆桿的運動有關.

變坡角淺層粘土斜坡穩定敏感性分析

譚卓英, 蔡美峰

2005, 27(3): 272-277. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.005

[摘要](189)

[PDF 736KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
用地球物理方法確定了滑坡體的坡底滑移面,重建了斜坡體,并根據坡角的變化劃分了塊段,運用力的遞推原理,計算了滑坡體塊段的穩定性系數.對坡角、含水率、內摩擦角、內聚力、靜水壓力、地震力及列車荷載等因素進行了分析,討論了敏感性分析中因子變化步長、范圍及因子的相關性,獲得了粘性土層容重、內摩擦角、內聚力與含水率之間以及內摩擦角與內聚力之間的耦合關系方程.在因子獨立及關聯作用下,分別對斜坡穩定性進行了單因素分析并確定了敏感性因子.結果表明,內摩擦角、內聚力、坡角及含水率是影響斜坡穩定性的主要敏感性因素.將滑坡因子作為獨立變量和非耦合處理時,將弱化含水率及內聚力在穩定性分析中的影響.

拉力集中型與壓力分散型預應力錨索錨固機理

王樹仁, 何滿潮, 金永軍

2005, 27(3): 278-282. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.006

[摘要](217)

[PDF 736KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用有限差分程序FLAC對一種新型預應力錨索——壓力分散型錨索的錨固機理進行了數值模擬研究.與拉力集中型預應力錨索相比,壓力分散型錨索具有許多優點,尤其適用于對大變形軟巖工程的錨固.對比分析結果表明:壓力分散型錨索錨固段漿體軸力峰值僅為拉力集中型錨索的1/n(n為承載體的數量),且漿體處于受壓狀態;錨固段漿體-巖體界面上的剪力峰值也小于拉力集中型錨索,并沿內錨固段軸向均勻分布;在相同條件下,壓力分散型錨索比拉力集中型錨索能提供更大的錨固力;適當增加承載體的數量是提高壓力分散型錨索錨固力,改善錨固段漿體受力狀態的有效途徑。

強夯加固濕陷性黃土路基的瞬態動力數值模擬

王克忠, 方銳, 候巖峰, 蔡美峰

2005, 27(3): 283-286. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.007

[摘要](232)

[PDF 609KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
用有限單元法數計算了黃土路基單點多次夯擊過程,在算例中給出了邯長高速公路夯擊過程中地基內各點的應力、位移變化規律,并將計算結果與強夯法施工現場的測試結果作了比較.結果表明:模擬計算較好地反映了路基土體在強夯加固過程中的物理、力學參量的變化規律.

冶金工程

步進式加熱爐內流動與傳熱過程的數值模擬

劉向軍, 杜冰雁, 潘小兵

2005, 27(3): 287-290. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.008

[摘要](175)

[PDF 564KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
建立了步進式加熱爐內流動、燃燒和傳熱的數學模型.湍流模型采用k-ε雙方程模型,輻射換熱計算采用六通量法,氣相燃燒采用修正EBU模型,流場計算采用Simpler算法.采用上述模型與算法得到了爐內詳細合理的溫度、速度和濃度分布.

鐵礦粉燒結液相流動特性

吳勝利, 杜建新, 馬洪斌, 田筠清, 許海發

2005, 27(3): 291-293,320. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.009

[摘要](238)

[PDF 439KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
在鐵礦粉燒結過程中,鐵礦粉與CaO反應生成的液相的流動特性,是衡量燒結混合料能否有效粘結的重要指標之一.采用微型燒結法和基于流動面積的粘度測量法,以10種常用進口鐵礦粉為對象,研究其液相流動特性及其影響因素.分析了鐵礦粉的液相流動特性對實際燒結過程的影響.結果表明:不同種類的鐵礦粉由于其自身特性的不同,所生成的液相的流動能力及其隨溫度、堿度的變化規律有很大差異.

BaO-CaO-CaF₂系渣用于鋼液深脫磷能力

田志紅, 孔祥濤, 蔡開科, 王新華, 王濤, 石洪志, 朱立新

2005, 27(3): 294-297. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.010

[摘要](190)

[PDF 458KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
使用BaO-CaO-CaF₂系渣在實驗室中進行鋼水深脫磷實驗以獲得超低磷鋼水.實驗結果表明,初始磷約為0.01%的條件下,獲得了50%以上的脫磷率及0.005%以下最低0.002%的磷含量;脫磷效果受鋼水氧化性影響顯著.實驗測得1 813~1 893 K范圍內該渣系的磷容量在10¹⁸~10^19.35之間,并且隨BaO含量增加,磷容量增大.

材料科學與工程

TSCR生產800MPa級TRIP鋼的連續冷卻相變及組織演變模擬

谷海容, 于浩, 康永林, 張迎暉

2005, 27(3): 298-301. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.011

[摘要](168)

[PDF 926KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
采用熱模擬試驗機Gleeble-2000,研究了薄板坯連鑄連軋工藝條件下TRIP鋼連續冷卻轉變規律及其組織演變.結果表明:實驗鋼的相變開始溫度較低且隨著冷卻速度的增大而下降,有利于低溫終軋;高溫加熱抑制相變而變形則促進相變;同時當冷卻速度大于10℃時,開始出現貝氏體轉變.

低碳微量鈮鋼過冷奧氏體形變過程中的碳氮化物析出

陳國安, 楊王玥, 郭守真, 孫祖慶

2005, 27(3): 302-306. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.012

[摘要](166)

[PDF 1074KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
利用透射電鏡研究了低碳微量鈮鋼過冷奧氏體形變過程中的碳氮化物析出,運用Gladman晶粒粗化機制討論了析出相顆粒的平均直徑、體積分數和鐵素體晶粒尺寸的關系.實驗結果表明:實驗用鋼中的微量Nb在1200℃時完全固溶,并在760℃變形前的冷卻過程中無Nb(CN)析出.在形變過程中Nb(CN)的析出同樣需要孕育期,但與等溫過程相比大大提前.當變形量積累到一定值(本實驗條件下ε=0.69)時,大量動態析出的Nb(CN)顆粒彌散分布在晶界以及位錯線上.Nb(CN)析出隨著應變量的增加而增加,但顆粒長大不明顯,計算得到的鐵素體晶粒平均截徑與實際測得的鐵素體晶粒吻合得較好.

注射成形Ti-6Al-4V合金的顯微組織和力學性能

郭世柏, 曲選輝, 段柏華, 何新波, 秦明禮

2005, 27(3): 307-311. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.013

[摘要](198)

[PDF 1479KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
采用金屬注射成形方法制備Ti-6Al-4V合金坯體,然后利用溶劑脫脂和熱脫脂工藝脫除坯中粘結劑,研究了合金在真空燒結和熱等靜壓燒結條件下的顯微組織和力學性能.結果表明:真空燒結Ti-6Al-4V合金具有典型的魏氏體組織,其初始的β晶粒粗大,β晶粒內為次生片狀α和薄β相片,空隙較多,合金的強度和塑性較低;合金經熱等靜壓處理后,組織明顯細化且均勻,空隙很少或幾乎沒有,從而強度和塑性都有所提高.

溶質原子晶界偏聚動力學過程的數值模擬

吳平, 賀信萊

2005, 27(3): 312-316. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.014

[摘要](156)

[PDF 618KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
建立了溶質原子在晶界的平衡偏聚、非平衡偏聚、晶界偏聚溶質向沉淀析出轉化以及冷卻速度等因素的晶界偏聚物理模型和數學模型.模型考慮了晶界及晶界附近擴展畸變區對溶質的吸附作用和吸附能力.對含硼0.0010%的Fe-40%Ni-B合金體系從1150℃連續冷卻到640℃的過程中硼的晶界偏聚狀態進行了模擬計算.計算表明,晶界區域硼富集因子在降溫初期增加較快,隨后增幅變緩,模擬數據顯示過程中有晶界區域硼原子向晶內的反向擴散;當晶界上偏聚的硼轉化為析出物時,晶界區域富集因子的增加再次變快.模擬計算結果與已發表的實驗結果吻合較好.

氮化燒成后硅在剛玉氮化硅材料中的賦存形態

涂軍波, 孫加林, 洪彥若

2005, 27(3): 317-320. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.015

[摘要](140)

[PDF 970KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研究了不同溫度氮化燒成后,硅在剛玉氮化硅材料中的賦存形態.結果表明:1300℃氮化后,硅的外層包裹著絮狀的0'-Sialon;1400℃時,硅顆粒破裂且內部有氮化硅生成; 1500℃時,已沒有殘留硅保留下來,硅氮化生成了0'-Sialon和氮化硅;1600℃時,硅氮化完全,其中的雜質相CaO,Fe₂O₃等富集在一起.

新型鈣鈦礦結構復合氧化物材料的電導性能

李福燊, 陳大英, 王新東, 李麗芬

2005, 27(3): 321-324. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.016

[摘要](145)

[PDF 435KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研究了幾種鈣鈦礦結構以及類鈣鈦礦結構材料的電導性能.實驗表明,La_0.8Sr_0.2MnO₃, La_0.8Sr_0.2Ni_0.1Mn_0.9O₃,La_0.8Sr_0.2Ce_0.1Mn_0.9O₃和SrFe_0.5Co_0.5O₃電導率相差不大,均為10^-1S·cm^-1數量級;高溫熔鹽中耐侵蝕性能優良的LaLiMnO_y和LaLi_0.5MnO_y電導率差別很大,前者電導率大于1 S·cm^-1,達到了MCFC陰極對材料電導性能要求,而后者僅為10^-2S·cm^-1數量級.高達0.191 eV的電導激活能可能是LaLi_0.5MnO_y電導率過低的原因.

高分辨率磁旋轉編碼器磁鼓材料的研制

王海成, 王立錦, 馮春, 楊濤, 于廣華

2005, 27(3): 325-327. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.017

[摘要](214)

[PDF 473KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用磁漿涂布工藝制作了磁鼓涂層材料.研究了不同組分的配方對磁鼓涂層材料性能的影響,制備出性能良好的磁鼓.對φ32-40mm的磁鼓進行了充磁測試,寫入了128和256對極.采用金屬薄膜磁電阻傳感探頭檢測磁鼓表面分布磁場,信號通過電路放大、整形后接入示波器和計數器,結果顯示輸出信號波形良好,計數完整.

機械工程

基于圖像技術的梳毛機末道毛網CV值監控技術

李巨才, 徐金梧, 徐科

2005, 27(3): 328-330. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.018

[摘要](170)

[PDF 403KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
傳統的梳毛機粗紗均勻性(CV值)的檢驗都是靠電容式條干儀來測定,這種方法只能在離線的狀態下進行.本文提出圖像處理技術,對梳毛機末道毛網CV值進行在線全過程檢測,使粗紗的均勻性得到控制,并與電容式條干儀測定的CV值進行比較,取得了滿意的結果.

加工誤差對氣體靜壓徑向軸承的影響

邊新孝, 李謀渭, 李威

2005, 27(3): 331-333. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.019

[摘要](134)

[PDF 337KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
建立了一種考慮影響氣膜厚度誤差、圓度和圓柱度誤差的氣膜厚度分布綜合表達式,考慮加工誤差對氣體靜壓徑向軸承的影響,進行了氣體潤滑有限元分析.分析表明:圓度和圓柱度誤差對軸承的承載能力影響不大:氣膜厚度誤差為平均氣膜厚度的5%時,承載能力變化約為10%.

非對稱漸開線圓柱齒輪的動力學特性

婁依志, 王小群, 李威

2005, 27(3): 334-337. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.020

[摘要](191)

[PDF 419KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
通過對非對稱漸開線圓柱齒輪傳動的嚙合特性分析,建立了齒輪動力學模型,并利用數值積分和數值仿真方法對其進行了非線性振動研究.針對齒輪傳動的時變剛度特點,比較了標準齒輪與非對稱齒輪的振動特性.結果表明:在同等工況下,非對稱齒輪比標準齒輪具有更良好的動力學特性.

激光超聲檢測共焦球面法布里-珀羅干涉儀

丁紅勝, 童莉葛, 白世武

2005, 27(3): 338-341. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.021

[摘要](162)

[PDF 585KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
從理論上對共焦球面法布里-珀羅干涉儀的自由光譜范圍、透射譜線半寬度、精細度、光譜分辨率等光學參數進行了分析,并根據激光超聲檢測的特點和要求,設計制作了一臺實驗室用的共焦球面法布里-珀羅干涉儀.利用單片機對該干涉儀的腔長和工作點進行控制,成功實現了激光超聲的非接觸測量.

基于小波分析的大型齒輪箱低速軸故障診斷

高立新, 韓金順, 張建宇, 丁慶新, 崔玲麗

2005, 27(3): 342-346. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.022

[摘要](202)

[PDF 637KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對大型齒輪箱低速軸故障信息難以提取的問題,采用小波分析方法對故障數據進行處理以實現信號在時/頻域的局域性分析,將其無冗余、無泄漏地分解到一組具有緊支撐性的小波基上.文中采用小波分層突變系數作為判別故障隱患的特征值,并對該特征值進行趨勢分析.結果表明:小波變換能有效捕捉沖擊信號的時域特征和故障發生的時間歷程,用小波分層突變系數所做的趨勢圖能有效地預測故障發展趨勢,避免突發故障.

控制與決策

熵權系數法在煤炭企業綜合效益評價中的應用

李麗英, 楊鵬

2005, 27(3): 347-350. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.023

[摘要](169)

[PDF 417KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
為了全面、科學地評價煤炭企業的綜合效益,依據一定的評價指標選取原則,結合煤炭企業的特點,建立了多層次的煤炭企業綜合效益評價指標體系,并采用熵權系數法進行煤炭企業的綜合效益評價.應用實例的評價結果表明,煤炭企業綜合效益評價指標體系是合理的,基于熵的多因素綜合評價模型適合煤炭企業的綜合效益評價.

礦區生態系統健康評價的理論和方法

閆旭騫, 張順堂, 袁懷雨

2005, 27(3): 351-355. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.024

[摘要](170)

[PDF 585KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
分析了礦區生態系統健康內涵,建立了評價指標體系,以模糊評價理論對礦區生態系統健康現狀、以灰色預測和趨勢函數法對礦區生態系統健康的發展趨勢、以非線性理論對礦區生態系統的穩定性進行了評價,在此基礎上提出了綜合評價方法.實例研究的結果表明,研究礦區生態系統處于亞健康狀態,需要對其進行干預和調控.并提出了相應的對策和建議.

兩流方式下薄板坯連鑄連軋生產組織方法及仿真

呂志民, 牟文恒, 許劍樺, 唐荻, 徐金梧

2005, 27(3): 356-359. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.025

[摘要](159)

[PDF 496KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
針對薄板坯連鑄連軋兩流供料方式下生產組織中出現的新問題,提出兩種生產計劃組織方式,建立模型進行仿真分析.根據仿真分析結果對薄板坯連鑄連軋的生產組織方式選擇提出建議.

物流中心選址動態雙鉆石評價方法

汪曉霞, 鄭吉春, 李妙然

2005, 27(3): 360-363. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.026

[摘要](160)

[PDF 512KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
以競爭優勢理論中的動態雙鉆石模型為基礎,提出物流中心選址的動態雙鉆石模型.該模型用區位論的要素分析方法選取區位因子,用聚類分析法設計北京市物流中心選址指標體系,用層次分析法定量解決物流中心選址問題.測算結果與北京市"十五"物流中心規劃吻合.

信息表中不完備數據的填補方法

鄂旭, 高學東, 武森, 張秋月

2005, 27(3): 364-366. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.027

[摘要](151)

[PDF 377KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種基于粗糙集的不完備數據填補方法.本算法以突出信息表的決策規則為主要目的,選取重要斷點為主要手段,以分類質量作為迭代約束條件.實驗和數值實例表明,本算法不但不會產生沖突規則,而且能夠進一步突出決策規則.

兩種改進的最優路徑規劃算法

李擎, 宋頂立, 張雙江, 李哲, 劉建光, 王志良

2005, 27(3): 367-370. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.028

[摘要](165)

[PDF 475KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
在對經典Dijkstra算法和A^*算法分析的基礎上對它們分別進行了改進.在經典Dijkstra算法中,針對當前不相連節點間路徑長度為無窮大這一特點,首先對兩個節點是否相連進行判斷;若發現兩個節點并不相連時,則舍去相應計算,從而減小計算量.針對A^*算法在實際應用中搜索效率低的缺點,將經典A^*算法搜索出的原始最優路徑中的節點依次進行封堵后,再按照經典A^*算法搜索出相應的新最優路徑,最后再將原始最優路徑與這些新最優路徑進行對比,以便確定最終的最優路徑.仿真研究表明:改進的Dijkstra算法可以減少大量的無關節點計算,提高運算的效率;改進的A^*算法則可以提高搜索到最優路徑的成功率.

一類基于奇異值分解的Lyapunov指數計算方法

張曉丹, 李志萍, 張麗麗

2005, 27(3): 371-374. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.029

[摘要](140)

[PDF 448KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
基于奇異值分解提出了一種有效的計算Lyapunov指數的方法.該方法既適用于離散系統也適用于連續系統,且避免了頻繁的重正交過程.數值計算顯示,該方法穩定性好,計算效率較高,計算結果可靠.

基于差值控制細胞神經網絡圖像濾波器

鞠磊, 鄭德玲, 張蕾

2005, 27(3): 375-379. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.030

[摘要](171)

[PDF 861KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
差值控制細胞神經網能夠實現灰度圖像濾波等復雜運算.針對原有差值控制細胞神經網中值濾波器在穩定性和可實現性上存在的不足,提出了一種偽中值濾波器(CNN PM-filter),進而引入Mask圖構造了選點式偽中值濾波器.從實驗結果和相關度分析可以看出,本文提出的兩種濾波器在改善穩定性與實現性的同時,沒有影響到濾波器的性能,而選點式偽中值濾波器能有效降低濾波造成的模糊圖像,取得更佳處理效果.

設置扇形邊界死區的電壓型PWM整流器直接功率控制

王久和, 李華德, 楊立永

2005, 27(3): 380-384. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.03.031

[摘要](164)

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摘要:
利用電壓型PWM整流器的數學模型分析了PWM整流器直接功率控制(DPC)的原理,討論了功率滯環比較器環寬對PWM整流器的影響.為了降低開關頻率和減少開關損失,增加功率滯環比較器環寬則引起瞬時有功功率和直流電壓波動現象;提出了設置扇形邊界死區的控制策略,減少扇形邊界誤選開關量現象,使瞬時有功功率和直流電壓波形趨于平穩.通過Simulink環境下仿真模型的仿真,證明了該策略的可行性.