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6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

基于流場模擬的綜放面自燃危險區域劃分及預測

張辛亥, 席光, 徐精彩, 周金生, 張健

2005, 27(6): 641-644. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.001

[摘要](176)

[PDF 674KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
通過對采空區滲流場的數值模擬,得到采空區滲流速度及氧氣體積分數的分布.結合實驗測得的煤自燃發火期和自燃臨界參數,對采空區"三帶"進行劃分,并得到了采空區不自燃的工作面最小推進度.該方法計算量比模擬采空區煤自燃全過程少得多,預測精度卻能夠滿足實際防滅火需要.

硐室爆破空腔比的動光彈研究與工程應用

龔敏, 陳向東

2005, 27(6): 645-648. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.002

[摘要](170)

[PDF 597KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了分析不同空腔條形藥包爆破效果,以動光彈為研究手段,用五種不同空腔比實驗模型進行了爆破動應力場及破壞結果研究,并在首鋼128t硐室大爆破中進行了工程應用.研究和應用結果表明:最佳空腔比約為4.0;在巖石特別破碎地區為控制飛石,可采用大空腔比進行爆破設計理論.

露天礦運輸道路生態型抑塵因子的選擇

譚卓英, 劉文靜, 趙星光, 蔡美峰

2005, 27(6): 649-654. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.003

[摘要](202)

[PDF 757KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
根據露天礦汽車運輸土質路面特征及揚塵的發生機理,從環境本底條件出發,建立了黏結凝并、吸濕、保水等抑塵因子的選擇原則.對蔗糖、可溶性淀粉、丙三醇、碳酸鈉、硅酸鈉等因子進行了粘度、吸濕、高溫抗蒸發及研磨抗輾壓等實驗模擬研究,并與純水進行了對比.結果表明,由可溶性淀粉、硅酸鈉和丙三醇組成的抑塵劑,粘度可達510 mPa·s,粉塵的飽和吸劑率達到65.3%,恒高溫(45℃)下單位面積的抗蒸發速率為0.03g·cm^-2·h^-1,抗蒸發時間達65.17h,具有強的黏結、凝并、吸濕、保水、抗高溫和固結路面等性能,而且吸附性強,不產生噴灑時的二次揚塵,對礦石加工與冶煉無任何副作用,環境友好.

噴網錨在加筋土擋土墻加固中的應用

李示波, 高永濤, 黃志安

2005, 27(6): 655-658. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.004

[摘要](152)

[PDF 501KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
根據山東省淄博市梧臺立交橋加筋土擋土墻加固的工程實際,結合理論計算,討論了高壓注漿提高錨固力的原理,提出了局部采用雙層鋼筋網的噴漿支護方法.結果表明,該加固方法有效地限制了墻體的側向位移,加固效果良好,適用于失穩擋土墻加固.

強夯法處理路基的加固效果

喬蘭, 丁余慧, 于德水

2005, 27(6): 659-661. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.005

[摘要](241)

[PDF 367KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在強夯法處理濕陷性黃土路基施工中,為了及時掌握和了解強夯加固深度,并對加固效果進行正確評估,利用測振儀進行現場測振,通過對測得的振動波參數進行數值分析,獲得強夯法有效加固深度計算公式,同時利用重力觸探方法對強夯后路基承載力進行平行檢驗.結果表明,有效加固深度計算公式與經驗公式有較好的一致性,采用測振儀測控強夯法處理濕陷性黃土路基加固效果是一種有效的新方法.

陽極等離子體電解處理高鹽廢水中的苯酚

韓偉, 何業東

2005, 27(6): 662-665. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.006

[摘要](213)

[PDF 472KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用陽極等離子體電解處理高鹽廢水中的苯酚.研究了陽極等離子體產生的條件,以及廢水中鹽的濃度、苯酚的質量濃度和處理時間對廢水中COD去除率的影響.實驗結果表明,在苯酚質量濃度為0.2g·L^-1,NaCl濃度為0.4mol·L^-1的溶液中,施加90V槽電壓,處理10min,苯酚的去除率達100%;處理20min,廢水的COD值從0.464g·L^-1降到0.010g·L^-1,COD去除率可達97.8%.探討了陽極等離子體電解處理高鹽廢水中苯酚的機理.

冶金工程

CSP低碳鋁鎮靜鋼水可澆性控制

魏軍, 嚴國安, 田志紅, 黃冬華, 蔡開科

2005, 27(6): 666-670. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.007

[摘要](247)

[PDF 612KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
通過鋼液-夾雜物的熱力學基本理論,利用活度相互作用系數和Bjorkvall方法分別計算了CSP流程低碳鋁鎮靜鋼中鋼和夾雜物的成分,詳盡地分析了CaO-Al₂O₃二元系中中間相3CaO·Al₂O₃,CaO·Al₂O₃,液態12CaO·7Al₂O₃和CaS夾雜的熱力學性質,同時分析了鈣處理過程中生成液態鋁酸鈣夾雜物,避免CaS夾雜析出的條件.模型的結果與工廠試驗結果相符合.

H型連鑄坯表面溫度評析

劉建華, 包燕平, 陳高興, 杜松林, 孫維, 黃社清

2005, 27(6): 671-674. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.008

[摘要](198)

[PDF 503KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用CIT-M型紅外測溫線性化傳感器,測定馬鋼SS400異型坯在連鑄過程中的表面溫度;Gleeble-2000熱力模擬試驗機測定SS400的高溫塑性.結果表明:SS400異型坯表面溫度在二冷區和矯直時大部分處于低溫脆性區760-880℃,鑄坯的表面塑性較差;同時,由于二冷2段支撐輥間間隔噴水,鑄坯表面溫度回復大,遠大于連鑄二冷配水冶金規則所允許的最大幅度100℃·m^-1.

材料科學與工程

含合金元素γ-Fe晶胞價電子結構及其對相變過程的影響

宋月鵬, 劉國權, 李志林, 劉建濤, 馮承明

2005, 27(6): 675-678. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.009

[摘要](160)

[PDF 485KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用固體與分子經驗電子理論,對奧氏體中含合金元素γ-Fe晶胞的價電子結構進行了計算分析.結果表明,合金元素溶入γ-Fe晶胞后,其價電子結構發生了較大變化,Fe原子雜化態向較高雜階遷移,其相結構因子均有不同程度的增加.同時晶胞內形成了由強鍵組成的八面體結構,阻礙了原子的移動,使得γ-Fe晶胞在相變過程中產生"類拖曳效應",提高過冷奧氏體的穩定性,亦會延緩馬氏體相變的進程.

CSP低碳微Ti鋼中Ti(C,N)的析出行為

柏明卓, 柳得櫓, 婁艷芝

2005, 27(6): 679-683. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.010

[摘要](158)

[PDF 941KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
通過實驗觀察及熱力學計算,研究了CSP低碳微Ti鋼中的Ti(C,N)析出.實驗觀察到大量15~30nm的Ti(C,N)第二相粒子,它們在鑄坯均熱保溫和前兩道次的熱軋中析出并長大充分;均熱前CSP鑄坯中只有很少量尺寸約大于50nm的TiN粒子析出,鑄坯中觀察不到微米級的大塊TiN夾雜.研究結果表明,CSP工藝下粒子析出行為同傳統工藝相比發生了變化,所以微量Ti在鋼中的作用也有很大不同.

典型受載鐵磁構件的數值模擬和磁特性

任吉林, 李曉剛, 宋凱, 唐繼紅, 馬宏偉

2005, 27(6): 684-687. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.011

[摘要](162)

[PDF 585KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了鐵磁構件在受載狀態下表面產生漏磁的磁記憶現象,對含小孔平板進行了有限元分析,實測了受拉伸載荷時的漏磁場值.結果表明,應力集中對構件的磁特性有顯著影響,在應力引起的小范圍塑性變形區域存在有效的磁記憶信號,采用磁記憶方法對設備承載鐵磁構件由應力集中造成的早期損傷進行檢測是可行的.

薄板坯連鑄連軋工藝制備TRIP鋼的力學性能與組織

張迎暉, 康永林, 于浩, 劉曉, 方圓

2005, 27(6): 688-691. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.012

[摘要](158)

[PDF 733KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
在實驗室條件下模擬薄板坯連鑄連軋工藝試制了C-Si-Mn系TRIP鋼.拉伸實驗表明,實驗鋼的抗拉強度為610MPa,屈服強度為430MPa,屈強比為0.70,總延伸率為28.4%.組織觀察發現,試樣組織為鐵素體+貝氏體+殘余奧氏體的三相組織,實驗鋼中殘余奧氏體的平均含量為5.8%.

用機械合金化法制備含氮不銹鋼粉末

關璐, 曲選輝, 賈成廠, 王石鐘

2005, 27(6): 692-694. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.013

[摘要](158)

[PDF 381KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用機械合金化法(MA)分別在N₂氣氛和氨水介質中利用高能球磨進行了含氮不銹鋼粉末的制備,探討了MA法對含氮不銹鋼粉末性能的影響.結果表明,隨球磨時間延長,粉末含氮量升高,接近高氮不銹鋼氮含量,且顆粒不斷細化,球磨10h的粉末粒度可達到1.878μm.

透氧膜材料Ca_0.5Sr_0.5CO_xFe_1-xO_3-δ的制備及性能

陳超群, 閆柏軍, 馮根生, 張穎, 許丹娘, 李聯生

2005, 27(6): 695-697. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.014

[摘要](145)

[PDF 389KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
在1000~1200℃溫度范圍內用固相反應法合成鈣鐵礦結構的材料Ca_0.5Sr_0.5CO_xFe_1-xO_3-δ,用XRD對合成的試樣進行了物相分析,探討合適的燒成制度.用直流四電極法對樣品進行了電導率測量.結果顯示,制得的Ca_0.5Sr_0.5Co_0.8Fe_0.2O_3-δ樣品為單相產物,具有良好的電性能,是一種有應用前景的混合導體材料.

光化學沉積法制備摻雜TiO₂薄膜

李斌, 袁章福, 徐聰, 關璐, 范先國, 龔家竹

2005, 27(6): 698-701. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.015

[摘要](121)

[PDF 571KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用光化學沉積法在玻璃上制備了銳鈦礦型TiO₂和金屬鐵、鉻離子摻雜TiO₂薄膜,并采用XRD,SEM,XPS表征了所合成的薄膜.結果表明,摻雜鐵離子的TiO₂薄膜表面呈現出顆粒狀紋路,摻雜鉻離子的TiO₂薄膜表面呈現網格狀紋路.TiO₂薄膜的親水性能隨著金屬離子的加入而增加.鐵離子的加入對TiO₂薄膜催化降解甲基橙的能力有所促進,而鉻離子的加入對TiO₂薄膜催化降解甲基橙的能力沒有顯著提高.

活性碳纖維在硫酸介質中電沉積聚苯胺

孟旭, 武克忠, 王新東, 郭敏

2005, 27(6): 702-705. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.016

[摘要](149)

[PDF 548KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用活性碳纖維電極在硫酸溶液中采用循環伏安方法電沉積聚苯胺.隨著聚苯胺的生長,循環伏安圖中出現四個可逆的氧化還原峰.與聚苯胺的沉積生長對應的陰極沉積電量隨著單體濃度、電解質濃度的增大而增大,隨著掃描速率增大而減少.理論計算掃描電鏡的結果都表明,活性碳纖維電極表面沉積的聚苯胺分為兩層,底層為致密的結構,上層為低密度的開放性結構.

銅包鋁復合棒充芯連鑄設備的開發

薛志勇, 秦延慶, 吳春京

2005, 27(6): 706-709. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.017

[摘要](134)

[PDF 598KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了實現以鋁代銅,開發銅鋁復合材料,設計和制造了一臺制備銅包鋁復合棒坯的充芯連鑄試驗機.該機器的特點為:結晶器為水冷銅套內襯石墨套;在高度方向上設置一高一低直徑不同的加熱器,下加熱器與結晶器相連接在此試驗機上;充芯與連鑄同時進行.利用該設備,成功地連鑄出芯部直徑為φ24mm,外層厚度為8mm的銅包鋁雙金屬復合棒.

機械工程

基于CFX軟件的氮化硅反應爐內熱過程的數值模擬

陳錦, 楊晶, 尹少武, 王立

2005, 27(6): 710-715. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.018

[摘要](159)

[PDF 722KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用大型商業軟件CFX建立了高溫氮化硅反應爐內溫度場的數學模型,采用擬流體模型數值模擬爐內的層流流動,分析了氮氣體積流量、各向異性散射和輻射特性等因素對溫度場和產物質量濃度的影響.計算結果表明,為確保反應充分完全,預熱段溫度控制顯得非常重要,而氮氣體積流量起著決定性的作用;各向異性散射對徑向溫度、產物質量濃度有一定的影響;散射率對溫度場影響很小;計算值與實驗值相比較,誤差在10%之內.

傳輸帶上流體邊界層中奇異邊值問題

蘇曉紅, 鄭連存, 張欣欣

2005, 27(6): 716-719. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.019

[摘要](149)

[PDF 445KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
對源于傳輸帶上流體邊界層中的一類奇異邊值問題進行了研究.利用單調逼近方法得到了滿足物理意義上負解的存在性、惟一性的充分條件及壁摩擦應力估計式.利用打靶法技巧得到了問題的數值解.

基于穩健設計的非公路汽車轉向桿系優化分析

申焱華, 張文明, 樊百林

2005, 27(6): 720-723. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.020

[摘要](156)

[PDF 560KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對加工、使用過程中多種不確定因素對產品性能的影響,利用響應面模型,給出了轉向機構設計變量與轉向性能間的函數關系,模擬了不確定因素干擾下的系統響應.建立了轉向機構穩健設計的數學模型,根據理想點法,求取了系統的優化設計方案.

無線能量傳輸技術及其在扭矩監測系統中的應用

張雪松, 朱超甫, 張春發, 李忠富

2005, 27(6): 724-727. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.021

[摘要](159)

[PDF 519KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了向安裝在旋轉部件上的監測系統持續穩定地輸送能量以保證其正常工作,提出了基于微帶天線的能量傳輸技術,并根據實際應用的要求設計了能量傳輸系統的總體方案.對于發射天線的饋源問題,提出了一種分散式的供源方案,并對單對天線、多對天線的能量傳輸情況進行了研究.分析了交錯速度對能量傳輸系統的影響.結果表明,采用本方案來傳輸能量可以滿足實際應用需要.

多分辨小波控制器在軋輥偏心控制中的應用

王為人, 王正林, 孫一康

2005, 27(6): 728-731. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.022

[摘要](163)

[PDF 497KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種用于軋輥偏心控制的多分辨小波控制器,它利用小波對軋制力信號進行多分辨分解.機架的軋制力中包含著許多潛在因素的累積影響,比如壓下環節的動特性、軋輥偏心、測量噪聲、外部干擾等,這些影響體現在不同的尺度上.通過小波的多分辨分解,這些不同尺度上的信息被區分開來,然后在控制中對軋輥偏心進行補償.仿真實驗表明該方法是有效的.

基于LVQ神經網絡的冷軋帶鋼表面缺陷分類方法

吳貴芳, 徐科, 徐金梧

2005, 27(6): 732-735. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.023

[摘要](167)

[PDF 532KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
將LVQ神經網絡用于冷軋帶鋼表面缺陷的自動分類中,解決了以往分類方法在多缺陷模式類型情況下耗時多和準確率低的問題.對現場采集到的14種主要缺陷類型進行了實驗.實驗結果表明,基于LVQ神經網絡的分類器訓練與分類的時間短,在多缺陷種類分類的過程中準確率能得到保證.

煉鋼廠系統生產模式優化

劉青, 黃星武, 富平原

2005, 27(6): 736-739,763. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.024

[摘要](123)

[PDF 675KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
根據冶金過程工程理論,針對鋼鐵制造過程系統中制造過程最為復雜的煉鋼廠系統的生產模式優化問題進行探討,闡述了生產模式在煉鋼廠系統運行過程中的地位及其邏輯關系,并結合四個國內高效連鑄工廠實際進行了研究,論述了生產模式優化的三個效用:(1)車間平面布置趨向合理、簡潔;(2)工序緩沖趨向合理、有效;(3)工序運行趨向高效、優化。此外,上述研究結果已經拓展到特殊鋼流程的運行優化與控制研究中,并取得有益的效果。

典型流程區段煉鐵煉鋼界面的比較優勢研究

邱劍, 田乃媛

2005, 27(6): 740-744,768. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.025

[摘要](120)

[PDF 656KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
運用系統科學還原論和整體論的研究方法,從時間、溫度、流量、生產組織、鐵水預處理效果、能耗、環境污染等方面分析了六種典型流程區段煉鐵煉鋼界面技術特點.可以看出六種不同流程區段煉鐵煉鋼界面各自的比較優勢,鐵水預處理"三脫"只適合大高爐-大轉爐流程區段,其中含轉爐脫磷技術的流程更具有優勢.指出取消混鐵爐、采用鐵水包功能多樣化和"一包到底"是高爐-轉爐界面發展的方向.

控制與決策

實物期權在高科技戰略投資項目分析中的應用

馬欣, 丁慧平

2005, 27(6): 745-749. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.026

[摘要](144)

[PDF 616KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
簡要回顧了實物期權的核心意義.結合高科技戰略投資的特點,分析了高科技項目投資的期權特征及期權價值構成.強調在分析項目的戰略價值時,務必要考慮獨立項目的協同作用以及序列項目的相互作用.隨后還介紹了高科技項戰略投資項目的價值評估模型,并指出高科技戰略投資項目期權分析的意義.

CNN-PDE非線性圖像濾波器

鞠磊, 鄭德玲, 張蕾

2005, 27(6): 750-753. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.027

[摘要](170)

[PDF 584KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
偏微分(PDE)非線性圖像濾波方法具有優良特性,但由于其計算量大而無法滿足實時控制需求.細胞神經網(CNN)可以描述圖像PDE模型,利用模擬CNN芯片并行求解,有助于提高其實時性.本文用CNN實現了PDE偏差非線性圖像濾波器,提出了一種局部運算的噪聲估計方法以選擇適當的平滑系數.計算結果表明,這種噪聲估計方法可以對不同噪聲水平作出較精確的估計.仿真實驗結果表明,CNN-PDE非線性濾波器取得了滿意的濾波效果,用CNN實現PDE非線性濾波器的方法是有效可行的.

基于語音信號和混沌序列的非對稱圖像隱藏方案

張小紅, 閔樂泉

2005, 27(6): 754-759. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.028

[摘要](155)

[PDF 1118KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
基于廣義混沌同步系統(GS)和廣義離散Sinai映射,提出了具有非對稱密鑰的數字圖像安全通訊方案.方案能通過一個常規的語音信號隱藏幾乎所有計算機所能識別的圖像文件,以實現信息的偽裝與隱藏,且含有24個密鑰數并能無損恢復隱藏圖像,密鑰空間可達到10³⁶⁰.該方案能使接收方利用非對稱密鑰對收到的密文進行數據源真偽性認證和解密,適用于網絡數字通訊語音偽裝中的圖像傳輸.對密鑰空間、密鑰參數敏感性和加密圖像的相關性等分析表明該方案具有較高的安全性.

基于超立方體與信息熵的離散化方法

鄂旭, 高學東, 譚文東, 王瑩

2005, 27(6): 760-763. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.029

[摘要](126)

[PDF 455KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對粗糙集中連續屬性需要離散化問題進行了研究.根據數據對象的可分辨性原理構造超立方體,在數據空間上對信息表中的連續屬性進行整體離散化處理.根據條件屬性與決策屬性的一致性關系,依照條件屬性在粗糙集邊界域中的分類能力來確定條件屬性的重要性,在此基礎上選取重要劃分點對信息表中的連續屬性進行局部離散化,同時以信息熵作為迭代約束條件.數值示例和實驗表明這種整體與局部相結合的離散化方法是有效可行的.

基于小波的帶Hilbert核的奇異積分方程的解法

崔麗敏, 王義龍, 廖福成, 馮象初, 唐遠炎

2005, 27(6): 764-768. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2005.06.030

[摘要](136)

[PDF 578KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
許多力學和工程問題都可以表示為第一類奇異積分方程.本文給出了帶Hilbert核的奇異積分方程的小波Galerkin算法.利用L²([0,1])上的周期小波和Hilbert核的特點降低剛性矩陣的維數;并且通過閾值使得矩陣更加稀疏,以減少計算量和節省存儲空間.根據Hilbert核的奇異性,通過Tikhonov正則化方法求解了所得到的剛性方程組,給出了算法的收斂性和數值結果.