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

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5期

欄目

院士論壇
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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院士論壇

Zadeh模糊集合理論的缺陷及其改進:C^*-模糊集合理論

高慶獅

2005, 27(5): 513-519. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.032

[摘要](183)

[PDF 704KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
分析和證明了Zadeh模糊集合理論的三個缺點和兩個錯誤,提出了一個考慮模糊集合之間關系,并且用相關系數來刻畫這種關系的程度的新模糊集合理論(系統)——C^*-模糊集合理論(系統).新理論(系統)能克服Zadeh模糊集合理論的三個缺點和兩個錯誤;能正確地描繪客觀世界的全部模糊現象;有補集;隸屬度有統一的計算公式;并且是經典集合系統的特例,能滿足全部經典集合的公式,與正常思維、邏輯和概念一致.

礦業與環境工程

三維初始地應力場計算方法與工程應用

張延新, 蔡美峰, 王克忠

2005, 27(5): 520-523. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.033

[摘要](163)

[PDF 568KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
基于地應力場產生的原因,建立了地應力場的數學模型.根據實測地應力資料,利用多元非線性回歸分析的基本原理,得出了計算區域初始地應力場應力分量的回歸公式.據此, 可以預測該區域范圍內的地應力分布狀況.

液膜乳化液的離心-脈沖電場連續破乳

王文才, 蔡嗣經, 黃萬撫

2005, 27(5): 524-527. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.034

[摘要](173)

[PDF 531KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
在分析離心一脈沖電場連續破乳原理的基礎上,設計和制作了豎式圓柱絕緣電極實驗室用的離心-脈沖電場連續破乳器.在M6401-L113B-煤油-H₂SO₄和Lix984N-L113A-煤油- H₂SO₄乳化液膜體系處理含Cu²⁺廢水的實驗中,研究了離心-脈沖電場連續破乳時的各種影響因素.結果表明,離心-脈沖電場能有效地對上述乳化液膜體系進行連續破乳,且其破乳效果比單一脈沖電場連續破乳效果要好.

聚球藻對鎳的富集作用及影響因素

白慧卿, 杜竹瑋, 李浩然, 孫春寶

2005, 27(5): 528-531. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.035

[摘要](123)

[PDF 463KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了環境因素與自身因素對聚球藻富集鎳的影響.聚球藻對鎳的富集時間在80 min可以達到平衡;鎳藻質量比最優值為16%~18%,此時富集量達到最大值即飽和吸附范圍; pH值是影響富集的一個重要因素,同樣條件下隨pH值的增加富集量會不斷增加,但由于過高pH會導致氫氧化鎳生成,因此最佳pH值在9~10;溫度和光強是調節富集量的兩個因素, 溫度在35℃、照度在3000lx左右是最佳的富集條件;同樣條件下,死藻比活藻的富集量略高.

冶金工程

罩式退火爐不同內罩結構傳熱效率

張海濤, 張杰, 曹建國, 荊友蓮, 吳長春

2005, 27(5): 532-535. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.036

[摘要](177)

[PDF 434KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對傳統的罩式退火爐內罩縱向剛度低的問題,提出了一種內罩結構形式——網格形內罩.通過對對流換熱系數、傳熱面積等影響傳熱效率的各因素進行理論計算,將傳統內罩與新型內罩進行了比較研究.指出了網格形結構對于提高內罩的換熱效率,增加罩式爐的生產能力是有利的.

多熱源合成SiC傳熱規律

陳杰, 王曉剛, 郭繼華

2005, 27(5): 536-539. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.037

[摘要](144)

[PDF 557KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
對多熱源合成SiC冶煉爐的溫度場進行了數值模擬,研究了冶煉爐內的溫度分布、熱流強度以及溫度梯度的動態變化規律,揭示了多熱源合成SiC的傳熱傳質規律.研究表明, 由于多熱源之間的屏蔽作用與熱能疊加作用,導致多熱源合成SiC技術比Acheson單熱源爐的單爐產量提高48.1%,特、一級品率提高30%,節能10%以上,并且杜絕了單熱源生產中頻繁噴爐事故,使生產更安全.

非調質鋼中鈦氧化物冶金行為

楊穎, 王福明, 宋波, 羅志濤, 楊占兵

2005, 27(5): 540-544. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.038

[摘要](163)

[PDF 841KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
通過熱力學計算及實驗,研究了含鈦汽車用非調質鋼在液態和凝固過程中含鈦夾雜物的析出規律.研究表明,通過調整非調質鋼中O,Al和Ti的含量,可以控制夾雜的形態和尺寸,從而得到細小、彌散非金屬夾雜物作為針狀鐵素體的形核核心,細化鋼的組織,提高鋼的強度和韌性.

高碳鋼連鑄板坯高溫力學性能

王新華, 朱國森, 于會香, 王萬軍

2005, 27(5): 545-548. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.039

[摘要](219)

[PDF 599KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用Gleeble-1500熱模擬試驗機測量了高碳鋼連鑄板坯的高溫力學性能,得到了第Ⅰ、第Ⅲ脆性溫度區的溫度范圍.結果表明:第Ⅰ脆性溫度區脆化的主要原因是晶界部位的低熔點物質在高溫下首先熔化,從而導致試樣沿晶界開裂;第Ⅲ脆性溫度區脆化的主要原因是在奧氏體部位析出的網狀鐵素體導致試樣沿晶界開裂;在奧氏體單相區,由于氮化鋁的析出導致鋼種的塑性惡化.

耐候鋼耐蝕性能的評定

樸秀玉, 岳麗杰, 王龍妹, 張家蕓, 張穎

2005, 27(5): 549-551. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.040

[摘要](159)

[PDF 403KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
采用干濕浸漬實驗獲得耐候鋼的防護性銹層.應用交流阻抗實驗方法測試了所得的銹層,建立了等效電路分析數據.結果表明,交流阻抗方法可以有效地分析耐候鋼內銹層的性質.干濕浸漬循環實驗與交流阻抗方法相結合,可以快速、合理地評價耐候鋼耐蝕性能.

D36高強度船板鋼的生產工藝

王洪, 劉小林, 唐荻, 蔡慶伍

2005, 27(5): 552-555. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.041

[摘要](130)

[PDF 758KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
介紹了新余鋼鐵有限責任公司試制開發D36高強度船板的主要技術要求和工藝路線.因軋機各項力能參數偏小,在開發D36高強度船板過程中,出現了厚度偏差改判和鋼板可焊性不理想現象.通過采取壓下分配的調整、成品目標厚度及控制范圍的平移和微Ti處理等措施,較好地解決了上述問題,提高了D36鋼板的綜合性能和可焊性.

材料科學與工程

增強假設變形梯度有限元方法穩定性計算

陳章華, 劉洪波, 馬文江

2005, 27(5): 556-559. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.042

[摘要](311)

[PDF 553KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
討論了非協調增強假設變形梯度有限元的基本理論、所采用的本構關系和有限元列式.為了克服原先由Simo建議的方法中所固有的缺陷,即在模擬壓縮變形時容易出現奇異能量模式而導致計算失穩甚至崩潰,對原方法中有關內變量和應力更新算法進行了改進.計算結果表明,改進的方法在模擬壓縮和拉伸模型時,具有較好的計算穩定性.

二維穩態晶體生長控制方程的數值解

廖福成, 陶娟, 劉賀平

2005, 27(5): 560-563. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.043

[摘要](183)

[PDF 473KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
分析了在均勻流場的作用下,金屬凝固過程中晶體生長濃度的二維穩態方程的邊值問題.運用有限差分法將微分方程數值離散化為線性代數方程組.用初等變換法將該代數方程組分解為多個方程組進行處理,提高了計算效率.模擬結果揭示了在均勻流場作用下, 沿枝晶生長的方向,晶體生長的濃度呈現振蕩衰減的本質特征

電脈沖對P510L鋼的影響

宋軍濤, 章俊, 秦紅霞, 蒼大強, 宗燕兵

2005, 27(5): 564-566,570. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.044

[摘要](125)

[PDF 768KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
用不同的脈沖電流對P510L鋼進行了孕育處理,研究了不同的電脈沖參數對其宏觀組織和微觀組織的影響.結果表明,將處理過的鋼液在空氣中冷卻,晶粒明顯得到了細化、枝晶大大減少,經過電脈沖處理后的P510L鋼的珠光體形態發生了顯著的變化,片層間距明顯縮短.

熱軋鋼板在加速冷卻時的溫度模型

余萬華, 張中平

2005, 27(5): 567-570. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.045

[摘要](177)

[PDF 480KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
介紹了一個采用有限差分法開發的溫度模型.該模型可預測熱軋鋼板在冷床加速冷卻時橫斷面的溫度變化,算法的精確性得到商業有限元軟件包的驗證.模型中考慮了實際生產中鋼板在空氣中、水平流區、水紊流區的溫度演變,同時還可耦合實測的熱物理參數進行計算,這有助于提高模型的精確度.

粉末高溫合金平衡相析出行為的熱力學對比

吳嘉偉, 董建新, 曾燕萍, 張麥倉

2005, 27(5): 571-576. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.046

[摘要](174)

[PDF 675KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用熱力學平衡相計算方法及相應的高溫合金數據庫對René95,René88DT和an741нп三種合金在平衡相析出溫度范圍和析出量以及之間的關聯性進行了系統的熱力學計算對比分析.結果表明:三種粉末高溫合金的平衡相種類基本相同,主要平衡相為γ,γ'和碳化物M₂₃C₆,MC,M₆C.René95合金中的碳化物含量要高于其他兩種合金.зп741нп有著較高的γ'相析出溫度和較大的析出量.隨溫度降低,Co和Nb從γ'相中析出,在其周圍富集,其中зп741нп合金中尤為明顯.合金元素的偏聚度也和合金的初熔點與終熔點之差的大小有關,其熔解區間越大即初熔點和終熔點之差越大,合金元素的偏聚度越大.

超細晶粒W-40%Cu合金的燒結和力學性能

趙放, 林濤, 張麗英, 吳成義

2005, 27(5): 577-581. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.047

[摘要](212)

[PDF 778KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
以納米W,Cu粉末為原料,通過測定H₂中熱壓燒結和無壓燒結的收縮動力學曲線, 研究了納米W-40%Cu化學混合粉末的致密化過程.對比了納米W粉與常規Cu粉(-44μm) 的機械混合粉和納米W-Cu化學混合粉的熱壓燒結致密化過程.測定了燒結合金在300℃和500℃下高溫應力-應變曲線.實驗結果表明:采用納米W-40%Cu化學混合粉末在H₂中無壓燒結時最大收縮速率對應溫度為980℃;1200℃燒結平均晶粒小于2μm,相對密度為97%.納米W-Cu化學混合粉在H₂熱壓燒結時最大收縮速率對應溫度為930℃;1200℃燒結合金的平均晶粒為0.5μm,相對密度為98%.納米W-Cu化學混合粉熱壓合金高溫抗壓強度比納米W 與常規Cu粉的熱壓合金高.

等離子噴涂制備鐵基非晶-納米復合涂層

樊自拴, 孫冬柏, 俞宏英, 李輝勤, 王旭東, 孟惠民

2005, 27(5): 582-585. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.048

[摘要](146)

[PDF 603KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
以一種多元素鐵基非晶合金粉末(含C,Si,B,Cr,W,Mo,Ni,Fe等)作為噴涂材料,用大氣等離子噴涂在316L不銹鋼基體上制備涂層.用X射線衍射儀檢測涂層的晶型結構,掃描電鏡觀察涂層的形貌,透射電鏡觀察涂層的微觀組織結構,顯微硬度儀測量涂層的顯微硬度,納米壓痕儀測量涂層的硬度及彈性模量,并用謝樂公式計算了晶粒尺寸.結果表明:所制備的涂層均勻致密,與基體結合良好;涂層含有非晶和納米顆粒;這種非晶-納米復合涂層具有很高的硬度和彈性模量.

較低溫度下制備自結合氮化硅鐵制品

陳俊紅, 孫加林, 占華生, 劉曉光, 洪彥若

2005, 27(5): 586-588. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.049

[摘要](154)

[PDF 445KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了深入了解閃速燃燒法制備的Fe-Si₃N₄作為高溫領域中新型原料的優良特性,用粒度小于74μm的Fe-Si₃N₄原料制成φ50mm×80mm的試樣,成型壓力為250kN,經1500℃恒溫3h空氣條件下燒成后,在試樣內部鉆取φ36min×50mm圓柱體進行氣孔率、體積密度及常溫耐壓強度等指標檢測,并結合XRD,SEM,EDS及DTA-TG等進行了分析.結果表明,用純Fe-_Si₃N₄原料,不添加任何燒結助劑,依靠原料自身的Fe₃Si以及原料中鐵固溶體同氮化硅反應生成的Fe₃Si的結合作用,在空氣條件下低溫燒成制備氮化硅鐵耐火材料是可行的.

髓核假體的制備及應力松弛特性的影響分析

冀冰, 高瑾, 馬遠征, 顧正秋, 劉國權, 薛海濱

2005, 27(5): 589-592. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.050

[摘要](138)

[PDF 485KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
對聚乙烯醇水凝膠髓核假體進行了應力松弛性能的研究,比較不同溶脹率和不同初始聚乙烯醇含量對應力松弛性能的影響.等時線法的研究分析表明,髓核假體的力學行為符合線性粘彈性行為,三元件線性粘彈模型能較好地模擬其粘彈力學行為(模擬擬合度均在0.96 以上).三元件線性粘彈模型參數分析表明,對于髓核假體來說,溶脹率的增大可以增加髓核假體消散沖擊力的速度,但對消散沖擊力的總量影響不大,初始PVA含量的提高將降低髓核假體消散沖擊力的速度和總量.

導電高分子聚苯胺熱壽命及變溫紅外光譜的測定

武克忠, 王新東, 鄧庚鳳, 孟旭, 劉曉地

2005, 27(5): 593-595. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.051

[摘要](216)

[PDF 381KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
導電高分子聚苯胺的應用依賴于環境的溫度.為了測定溫度對聚苯胺的影響,首先采用循環伏安法在硫酸介質中電化學合成了導電高分子聚苯胺,然后利用TGA熱分析測定了聚苯胺的熱分解溫度為285.2℃.通過等溫熱重法計算了材料的熱壽命,得到失重5%,7%, 10%時的熱壽命方程.聚苯胺變溫紅外的測定結果表明,隨著溫度的升高,聚苯胺特征吸收波數,由于分子鍵共軛程度的降低,均向高波數位移.

機械工程

熱連軋活套高度和張力系統的解耦控制

李伯群, 傅劍, 張瑞成, 孫一康

2005, 27(5): 596-599. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.052

[摘要](172)

[PDF 477KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了進一步提高板帶熱軋廠厚控精度及控制品質,需對具有非線性、強耦合、不確定、多約束特性的活套系統建立工程上適用的數學模型,以實現活套高度與張力系統的解耦控制.在分析其動態耦合過程的基礎上,考慮到實際的活套系統在工作過程中變量的變化離其穩態工作點的偏差很小,以實際熱軋現場數據為依據,給出了完整的傳遞函數表達形式. 采用線性預測模型的BP神經網絡PID控制策略以減弱系統的耦合影響,以提高控制效果.仿真結果驗證了本算法的有效性,表明解耦后的活套控制系統可獲得更好的控制效果.

帶鋼熱連軋AGC系統實時仿真

王正林, 童朝南, 孫一康, 彭開香

2005, 27(5): 600-603. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.053

[摘要](187)

[PDF 487KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
設計了基于數字信號處理器DSP的熱連軋自動厚度控制(AGC)實時仿真器,建立了調厚過程壓下系統和變形區的動態模型.仿真時,仿真器實時并行地計算帶鋼和軋機的模型, 計算機控制系統的控制器運行AGC軟件,兩者通過內存映像網實時交換數據,因此通過虛擬的對象實現了對AGC軟件的實時離線調試.

中厚板軋后快速冷卻系統控制策略與控制模型

張大志, 高健雄, 劉濤, 戴根寶, 李國斌, 羅銘, 劉軍

2005, 27(5): 604-608. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.054

[摘要](163)

[PDF 607KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對軋板廠原有冷卻系統冷卻能力弱的實際情況,為了提高產品質量和生產效率, 專門為軋板廠生產線設計了一套全新的軋后快速冷卻系統.系統集成了多種先進的控制策略和控制模型,同時采用了西門子高性能控制器,實現了整個系統的全自動控制.現場應用結果表明,冷卻系統功能完善,控制精度高,鋼板性能得到了很大改善.

寶鋼2030酸洗機組中拉矯機和平整機的延伸率分配

劉現翠, 蘇蘭海, 李忠富, 付志林, 張清東, 賀春

2005, 27(5): 609-612. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.055

[摘要](148)

[PDF 513KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究寶鋼2030新酸洗機組中鋼板的總延伸率在拉矯機和平整機之間的合理分配, 主要進行了鋼板在酸洗前后不同延伸率分配下的力學性能實驗,通過多方面分析,最終確定了拉矯機和平整機的延伸率.

高頻電磁波測量土水系統環保傳感器的設計與制造

馮振華, 田躍, 尚秋林, 許洪彥, 邱宏

2005, 27(5): 613-616. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.056

[摘要](139)

[PDF 566KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種通過利用微波方法測量物質復介電常數來分析土水系統特性的方法,并設計了一種環保傳感器.該傳感器采用較簡單的單端微波反射系數法,并利用多孔陶瓷材料制成滲透室.本文論述了此種傳感器的設計、制造以及實現測量的方法.

谷物干燥熱泵性能的實驗研究及理論分析

馬曉梅, 楊晶, 王立, 童莉葛, 邊琳

2005, 27(5): 617-622. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.057

[摘要](151)

[PDF 624KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
在已開發的熱泵流化床谷物干燥設備研究基礎上對其中的熱泵進行了實驗研究,得出干燥實驗系統熱泵供風溫度以及供熱系數的影響因素及其影響規律.通過對實驗結果進行細致的理論分析,發現增大蒸發器回路風量與降低冷凝器出口風溫可以顯著改善熱泵性能.依此擬定了熱泵改進方案,預測了改進后熱泵的性能指標,分析比較了相應干燥系統的經濟效益.結果顯示,改進后的熱泵供熱系數可達到3.856,干燥費用進一步降低.

控制與決策

混合流水車間調度模型及其遺傳算法

崔建雙, 李鐵克, 張文新

2005, 27(5): 623-626. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.058

[摘要](208)

[PDF 426KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
針對流程工業生產過程連續性的特點,從一種新的角度建立了工件等待時間受限的混合流水車間調度模型.以總完工時間最小化和工件在各機器最早開工時間最小化為目標函數,利用改進的遺傳算法生成最優排序計劃,并用模擬的實際生產數據對模型和算法進行驗證和分析.

用可持續發展度來預測評價通化地區的鋼鐵工業

陸衛平, 郝經偉, 李士琦

2005, 27(5): 627-630. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.059

[摘要](135)

[PDF 448KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
根據有關政策、法規和通化地區生態環境及經濟結構等因素,選擇5類4層24項指標,構成通化地區可持續發展度指標體系.采用專家評分方法,建立層次加權組合法的多指標綜合測算模型,預測評價通化地區鋼鐵工業對生態環境和社會經濟的影響,并對2010年和2020年通化地區可持續發展度給出了定量評價,驗證各項指標的合理性.

基于相重構和主流形識別的非線性時間序列降噪方法

陽建宏, 徐金梧, 楊德斌, 呂勇

2005, 27(5): 631-634. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.060

[摘要](141)

[PDF 728KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種基于相重構和主流形識別的非線性時間序列降噪方法.帶噪的時間序列在高維的相空間中其本質特征隱含在一個低維的主流形中,利用局部切空間變換方法提取其主流形,再根據主流形對時間序列進行重構,就可以達到降噪的目的.與現有的非線性時間序列消噪算法不同,基于主流形的消噪算法更強調時間序列的整體結構.數值仿真分析的結果驗證了該降噪方法能有效地消除非線性時間序列中的高斯白噪聲.

利用Silnikov定理構造混沌系統

朱淑芹, 楊淼, 張先華, 閔樂泉

2005, 27(5): 635-637. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.061

[摘要](168)

[PDF 331KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用Silnikov定理構造了一類新的三維二次多項式混沌系統,該系統只具有一個平衡點.理論分析表明該系統具有Smale馬蹄意義的混沌,計算機仿真實例顯示系統的Smale馬蹄具有吸引性.利用該方法還可以構造其他的三維二次多項式混沌系統.

多層多維物元系統可拓集及其性質

曹少中, 艾冬梅, 楊國為, 涂序彥

2005, 27(5): 638-640. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.05.062

[摘要](160)

[PDF 370KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究多層多維復雜系統的矛盾問題,運用可拓學原理,在n維物元可拓集概念的基礎上,提出了多層多維物元系統可拓集及其正域、負域、零界的概念,給出了多層多維物元系統可拓集的可拓域、穩定域的定義,討論了多層多維物元系統可拓集的一些性質.最后研究了多層多維物元系統可拓集的交、并等運算.