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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2006年第28卷第6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

露天轉地下開采巖體穩定性三維數值模擬

韓放, 謝芳, 王金安

2006, 28(6): 509-514. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.001

[摘要](271)

[PDF 1304KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
露天轉地下開采圍巖應力和工程尺度同時影響著地下工程和露天邊坡的穩定性.通過三維數值模擬,揭示了露天邊坡內地下開采采場周圍和邊坡的力學環境,探討了圍巖移動變形、應力分布和破壞機理,分析了邊坡穩定性狀況.研究表明,在擾動邊坡下進行地下開采,坡腳處的局部弧形破壞區將進一步惡化,但不會影響邊坡的整體穩定性.由于邊坡的卸荷作用,導致采場上覆巖層成拱機制減弱,采空區覆巖存在整體垮冒的可能性.

深凹露天礦GPS邊坡變形監測

苗勝軍, 蔡美峰, 夏訓清, 劉華, 佟慧超

2006, 28(6): 515-518. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.002

[摘要](219)

[PDF 323KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
結合水廠鐵礦邊坡變形GPS監測,圍繞監測點的確定及監測網的優化設計進行了論述.并以6個監測點的9次變形監測數據為依據,結合現場情況及監測經驗,創建水平位移趨勢玫瑰花圖,對監測結果進行簡要分析.監測結果與現場狀況相吻合,說明GPS完全能達到礦山變形監測的精度和要求.

復合剪力墻體系及GRC免拆模板力學性能

曲俊義, 劉艷萍, 喬蘭

2006, 28(6): 519-523,538. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.003

[摘要](228)

[PDF 259KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究玻璃纖維增強水泥(GRC)免拆模板復合剪力墻體系的可行性,對GRC平板與混凝土粘結性進行實驗研究,并對實驗數據進行分析,結果表明兩者之間具有良好的粘結性能,能夠協同工作.對作為免拆模板的GRC平板進行力學性能實驗,結果顯示其具有良好的抗折性能.GRC免拆模板剪力墻體系是可行的.

Geobacter metallireducens異化還原鐵氧化物三種方式

馮雅麗, 周良, 祝學遠, 連靜, 李少華

2006, 28(6): 524-529. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.004

[摘要](300)

[PDF 342KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
異化金屬還原菌通過絡和劑、電子傳遞中間體、直接接觸三種方式異化還原金屬氧化礦.以Geobacter metallireducens還原鐵氧化物為實驗體系,利用微生物燃料電池考察了以上三種方式對異化還原鐵氧化物的影響.結果表明,微生物異化還原鐵氧化礦時,NTA,AQDS在初始階段顯著加速鐵氧化物的還原,但也加速磁鐵礦的生成,阻礙反應繼續進行;直接接觸方式起著重要作用,吸附形成的生物膜是一個關鍵因素,其形成是一個相對較長的過程.生物膜的形成阻礙電子傳遞中間體發揮作用.

冶金與材料

退火溫度對20MnSi鋼ECAP變形組織的影響

趙西成, 姚筱春, 劉曉燕, 楊占林

2006, 28(6): 530-533. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.005

[摘要](232)

[PDF 1288KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用C方式等徑彎曲通道變形（ECAP）法制備了平均晶粒尺寸-0.20 μm的亞微晶20MnSi鋼,研究了退火溫度對ECAP變形組織的影響.結果表明,隨退火溫度升高,ECAP變形獲得的亞微晶鐵素體變形組織在原位逐漸演變為再結晶組織,300～500℃退火1 h后,亞微晶鐵素體組織穩定,晶粒無明顯長大.退火溫度高于500℃后,鐵素體晶粒開始明顯長大,650℃退火后的鐵素體平均晶粒尺寸-8μm.經ECAP變形的珠光體組織在較低溫度退火時,滲碳體具有較強的球化能力.

低碳貝氏體鋼中的時效析出行為

李闖, 王學敏, 周桂峰, 楊善武, 尚成嘉, 賀信萊

2006, 28(6): 534-538. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.006

[摘要](252)

[PDF 853KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
測定了Cu-Nb-Cr-Mo系低碳貝氏體鋼的時效硬度變化行為,在Gleeble-1500熱模擬試驗機上模擬了各鋼種的蠕變行為,利用金相顯微鏡、TEM研究了不同鋼種的微觀組織與沉淀析出.結果表明,含銅鋼在不同溫度時效時會發生明顯的時效硬化效應,在不同溫度的蠕變曲線上會出現平臺,平臺現象是由于蠕變過程中出現了第二相析出,平臺出現意味著開始了第二相析出,平臺結束則析出過程結束.

Fe₈₃Ga₁₇合金熱處理過程中的磁致伸縮性能和結構分析

韓志勇, 馬芳, 張茂才, 周壽增

2006, 28(6): 539-541. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.007

[摘要](249)

[PDF 146KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
實驗研究了熱處理對〈110〉取向多晶Fe₈₃Ga₁₇合金磁致伸縮性能的影響.發現Fe₈₃Ga₁₇經過淬火處理后,飽和磁致伸縮應變明顯增大.在25MPa預壓力作用下,飽和磁致伸縮應變超過了300×10^-6.中子衍射和差熱分析實驗表明,Fe₈₃Ga₁₇合金在爐冷過程中存在相結構變化,結構變化導致合金磁致伸縮應變的改變,淬火處理能夠抑制合金中DO₃相的形成,從而使Fe₈₃Ga₁₇合金的磁致伸縮應變增大.

新型鈷基耐熱合金高溫流變變形行為

湯春峰, 曲選輝, 段柏華, 何新波

2006, 28(6): 542-545. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.008

[摘要](234)

[PDF 354KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
在Gleeble-1500熱模擬機上,采用等溫壓縮試驗,研究了一種含Ti和Al的新型鈷基耐熱合金在850～1150℃溫度范圍的壓縮變形行為.實驗結果表明：該合金具有良好的抗高溫流變性能,在850℃及應變速率0.0021～2.1 s^-1范圍時其峰值流變應力可以達到360～475MPa.合金的流變行為可用Zener-Hollomon參數來描述.

鎳鈦形狀記憶合金線坯連續定向凝固溫度場的數值模擬

黃作勤, 劉雪峰, 謝建新

2006, 28(6): 546-550,575. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.009

[摘要](302)

[PDF 849KB](8) [施引文獻] ()

摘要:

連續定向凝固過程中結晶器的溫度分布對固-液界面位置和形狀具有重要影響.在建立三維物理模型以及確定材料熱物性參數、邊界條件與冷卻水對流換熱系數計算方法的基礎上,采用ANSYS有限元軟件對不同參數組合條件下鎳鈦形狀記憶合金線坯連續定向凝固的穩態溫度場進行了數值模擬.研究結果表明,在所給定的模型及各種參數條件下,鎳鈦形狀記憶合金在結晶器內可以完成凝固過程,且固-液界面呈平直狀,具備了進行連續定向凝固制備的基本條件.

時間步長對銅平衡熔點模擬計算結果的影響

張遠政, 倪曉東, 范韶蓉

2006, 28(6): 551-553. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.010

[摘要](194)

[PDF 139KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用二分搜索等溫等壓分子動力學方法和EAM (embeddedatommethod)勢,對單質銅的平衡熔點進行計算,研究了不同時間步長對模擬計算結果的影響.結果表明:時間步長越小,熔點計算結果越接近實驗值;當時間步長小于0·05fs后,進一步減小時間步長,熔點計算結果在計算精度范圍內沒有變化.

空心玻璃微珠填充聚合物合成深海高強浮力材料

孫春寶, 邢奕, 王啟鋒

2006, 28(6): 554-558. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.011

[摘要](170)

[PDF 343KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以環氧樹脂為基體材料,填充大量空心玻璃微珠制備密度低、強度高的固體浮力材料.通過研究不同的固化體系,篩選出最佳固化劑間苯二胺（MPD）、4,4＇-二氨基二苯砜（DDS）.對空心玻璃微珠進行表面改性處理,提高和聚合物的相容性,從而增加摻加量.通過系統優化試驗,獲得了密度0.61～0.75g℃ m^-3,壓縮強度40～68.96MPa,且吸水率很低的深海安全浮力材料.

設備與能源

高爐爐塵中含碳物質來源

張飛, 吳鏗, 朱錦明, 熊國蘭, 張吉剛, 張星洪

2006, 28(6): 559-565. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.012

[摘要](166)

[PDF 1252KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
寶鋼1^#高爐二次灰粒徑主要以小于149μm為主,約為80%,粒度分布是2個正態分布曲線的組合.重力灰粒徑主要以74～297μm為主,約為65%,粒度分布是3個正態分布曲線的組合.通過巖相顯微分析確定了高爐爐塵中未消耗煤粉和焦炭存在的不同結構形態.根據爐塵中煤粉和焦炭中碳的消耗程度,由顯微分析結果進行計算,給出了在常村煤工業試驗爐塵中未消耗煤粉碳所占比例的公式.

金屬鎂還原爐中煙氣流動對傳熱過程的影響

夏德宏, 張剛, 郭梁, 余濤

2006, 28(6): 566-569. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.013

[摘要](167)

[PDF 648KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
采用CFX軟件對皮江法鎂還原爐內的煙氣流動進行數學建模和仿真計算,研究鎂還原爐內的煙氣流動對爐子傳熱過程的影響情況.依據流動分析,給出了一些提高鎂還原爐熱效率的措施.結果表明:改善爐內流場是提高金屬鎂還原爐熱效率的主要方向.

雙壓力角非對稱齒廓齒輪齒根彎曲應力的有限元分析

肖望強, 李威, 李梅

2006, 28(6): 570-575. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.014

[摘要](192)

[PDF 613KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
推導出雙壓力角非對稱漸開線齒輪系統全齒廓方程,以及在單、雙齒嚙合上、下界點處坐標和載荷角的計算公式,編制了相應的參數化程序.對實例的有限元分析表明非對稱漸開線齒輪的齒根彎曲強度比對稱齒輪有較大提高.計算結果揭示了由于時變嚙合剛度的影響齒根彎曲應力在一個嚙合周期的變化規律.

水射流擴孔噴嘴內部流場的數值模擬

馬飛, 張文明

2006, 28(6): 576-580. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.015

[摘要](248)

[PDF 542KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用計算流體軟件建立了土層擴孔噴嘴內部流場的三維數學模型.采用標準k-ε湍流模型模擬了噴嘴內部流場,并分析了噴嘴參數對流場速度分布、壓力分布和出口速度的影響.結果表明,擴散角和擴散段長度對噴嘴內部流場影響較大,圓柱段長度的影響相對較小,但各參數都存在著最優值.計算結果與室內實驗基本吻合,驗證了噴嘴內流場分布與射流土層打擊效果存在著內在聯系.

縫隙沖擊射流換熱數值模擬

劉國勇, 李謀渭, 王邦文, 張少軍, 李生勇, 黃艷

2006, 28(6): 581-586,608. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.016

[摘要](183)

[PDF 390KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
采用標準k-ε模型對非淹沒縫隙射流沖擊區單相對流換熱進行數值模擬.考慮沖擊區對流換熱的因素有射流的速度、射流出口距沖擊板的距離(高度)、噴嘴的寬度、射流出口速度方向與沖擊板之間的夾角、沖擊板的溫度及水溫等.研究結果表明:射流速度對沖擊區的換熱影響最顯著,其次是水溫及噴嘴的寬度,而射流出口速度方向與沖擊板的夾角只影響局部換熱系數的分布.

各向異性磁阻傳感器在車輛探測中的應用

李希勝, 于廣華

2006, 28(6): 587-590. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.017

[摘要](190)

[PDF 354KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
研制了一種基于各向異性磁阻(AMR)傳感器的車輛探測器.該車輛探測器由三維AMR傳感器及相應的信號處理電路組成.當車輛駛過探測器上方時,車輛的存在將會引起周圍磁場的變化,三維AMR傳感器輸出將發生相應的變化,根據AMR傳感器的輸出可判斷周圍空間內車輛的存在與否.對該探測器的特性進行了實驗研究.實驗結果表明:當車輛分別沿南北向、東西向通過AMR傳感器上方時,傳感器輸出變化規律不同;該探測器可實現車輛探測.

控制與決策

形態小波在中厚板表面裂紋缺陷檢測中的應用

吳貴芳, 徐科, 徐金梧, 楊朝霖, 孫浩, 王春梅

2006, 28(6): 591-594. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.018

[摘要](192)

[PDF 679KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
中厚板表面裂紋缺陷在圖像中容易受背景噪聲和氧化鐵皮的影響,傳統的圖像處理方法很難將裂紋缺陷從圖像中檢測出來.提出了將形態小波變換應用于中厚板表面裂紋缺陷檢測的方法.該方法利用小波分解對突變信號的檢測能力,結合裂紋缺陷在形態上近似于直線的性質,將裂紋缺陷從圖像中準確提取出來.實驗證明形態小波用來檢測中厚板表面裂紋缺陷比用其他方法更有效.

網絡控制系統保性能控制

崔桂梅, 穆志純, 李曉理, 郝智紅

2006, 28(6): 595-599. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.019

[摘要](166)

[PDF 356KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對網絡控制系統中時延不確定因素,將時延的不確定性轉換為系統狀態方程系數矩陣的不確定性,網絡控制系統對象模型為具有時滯的不確定離散模型.在此模型的基礎上,將網絡控制系統的保性能控制問題轉化為研究時滯的不確定離散系統的魯棒保性能控制問題.利用Lya-punov理論及線性矩陣不等式(LMI)方法,證明了通過狀態反饋控制,使網絡控制系統保性能控制的充分條件等價于求解LMI.仿真示例驗證了該控制方法的有效性.

基于ICA和BP神經網絡的人耳圖像識別

張海軍, 穆志純, 張成陽

2006, 28(6): 600-603. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.020

[摘要](185)

[PDF 461KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種獨立分量分析和BP神經網絡相結合的人耳識別新方法(ICABP法).首先采用快速獨立分量分析方法提取人耳圖像的獨立基圖像和投影向量,然后采用改進的三層BP神經網絡進行分類識別.該方法將ICA的空間局部特征提取功能和BP神經網絡的自適應功能有機地結合起來,增強了系統的魯棒性.實驗表明,ICABP法取得了很高的識別率.

基于掃描向量的屬性約簡方法

鄂旭, 高學東, 喻斌

2006, 28(6): 604-608. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2006.06.021

[摘要](167)

[PDF 382KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對粗糙集理論中屬性約簡問題,提出了一種基于掃描向量的屬性約簡方法.根據粗糙集理論知識,定義了一個新概念——差別向量,利用差別向量將信息表轉換成差別向量組;根據差別向量的結構特征,定義了差別向量加法法則;運用這個加法法則僅需對差別向量組掃描一次,就可以形成結構簡潔卻能代表原信息表屬性特征的掃描向量.以掃描向量中的屬性頻率項作為屬性約簡搜索的啟發信息,提高了屬性約簡效率.數值實例及數據庫測試的結果表明該屬性約簡算法是有效可行的.