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

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單　　價：40元/期，全年480元

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2007年第29卷第1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

基于AE的深部復變環境下急斜特厚煤層開采動力失穩分析

張立杰, 蔡美峰, 來興平, 張勇, 張海燕, 呂兆海, 任奮華

2007, 29(1): 1-4,24. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.001

[摘要](141)

[PDF 899KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
華亭煤礦5^#煤是賦存在深部的急斜特厚煤層,其開采擾動極其頻繁,最大主應力與最小主應力相差較大,開采過程中頻繁出現動力失穩并誘致衍生災害.基于聲發射的煤巖動力失穩行為實驗與現場相關測試的比較,綜合分析了復雜變化環境下煤巖在不同的動態拉伸比能、壓縮變形阻力和剪切應力作用下的失穩聲發射能率和總事件等定量規律.

基于土層集總參數模型的土-結構動力相互作用分析

王滿生, 潘旦光, 周錫元

2007, 29(1): 5-10. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.002

[摘要](204)

[PDF 702KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
在土-結構動力相互作用簡化分析中,基于彈性半無限地基的假定,采用雙自由度集總參數模型來簡化土層,建立了基于土層集總參數模型的土-結構動力相互作用的分析模型,主要研究了不同土層對上部結構地震反應的影響.分析了在中硬、中軟兩種場地上5層和15層結構的地震反應,并與剛性基礎假定下同樣結構的地震反應分析比較.結果表明,對比較剛性的結構考慮土-結構相互作用可能存在一定的有利因素;對高層建筑,土-結構相互作用可能導致結構在地震作用下的層間變形較大幅度增加,是不利因素.

鹽漬土滲透模型

林清華, 李長洪, 吳昌群, 張吉良, 張永生, 方雪松

2007, 29(1): 11-14. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.003

[摘要](165)

[PDF 430KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
在對鹽漬土現場與室內滲水實驗結果差異分析的基礎上,對西藏扎布耶鹽湖鹽漬土的滲透性進行了研究.為使所測滲透系數更能接近實際,提出了用原位滲透實驗方法來評價土層垂直滲透性能.利用數學模型得到了計算滲透系數的相應公式.結合實際工程證明該測試方法和計算公式是可行的.

厭氧陶粒附著膜膨脹床啟動及運行實驗研究

郭素紅, 倪文, 王凱軍, 鄒安華

2007, 29(1): 15-19. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.004

[摘要](182)

[PDF 964KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用載體吸附法的固定化方式培養了高活性的厭氧生物膜顆粒,并研究了反應器的啟動運行、工藝特性及污泥特性等規律,探索用生物膜顆粒取代厭氧顆粒污泥的可行性,以緩解國內顆粒污泥供應不足的問題.實驗裝置采用厭氧附著膜膨脹床,投加人工配水,裸載體為陶粒(濕視密度1310kg·m^-3,平均粒徑0.32mm).實驗分初次啟動、二次啟動及穩定運行兩個階段進行,反應器僅需24d就可完成啟動,COD容積負荷最高達到18kg·m^-3·d^-1,相應的COD去除率在70%~80%之間.

冶金與材料

高溫浸礦菌sulfolobus的生長及浸礦性能

李宏煦, 董清海, 蒼大強, 王淀佐

2007, 29(1): 20-24. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.005

[摘要](162)

[PDF 394KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
系統地研究了耐高溫菌sulfolobus的生長特性.sulfolobus在65℃以上能良好地生長,并對亞鐵和元素硫均具有較好的氧化作用;在75℃時,sulfolobus氧化Fe²⁺和元素硫的活性最強,細菌的生長曲線和細菌氧化Fe²⁺和元素硫的趨勢一致.給出了細菌生長過程溶液SO₄^2-和pH的變化趨勢;以黃銅礦精礦為培養基對sulfolobus進行了適應性培養,并在75℃下進行了黃銅礦搖瓶浸出研究.結果顯示:適應性馴化后的sulfolobus在黃銅礦精礦上生長與浸礦性能良好;當礦漿質量分數在10%以下,浸出150h,Cu浸出率可達90%以上;而礦漿質量分數在15%以上時,浸出350h,浸出率僅80%.同時還研究了浸出體系溶液氧化還原電位E_h和pH隨時間的變化規律.

高碳鋼小方坯的一次枝晶臂間距的影響因素

馮軍, 陳偉慶

2007, 29(1): 25-29. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.006

[摘要](182)

[PDF 524KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
高碳鋼小方坯顯微凝固組織的研究表明:一次枝晶臂在凝固過程中不斷粗化變短;碳含量高,容易形成長寬比小的一次枝晶,并且一次枝晶臂間距增寬,容易形成粗大的柱狀晶組織;過熱度高,易形成粗大的一次枝晶,一次枝晶臂間距增寬;拉速慢,容易形成細長的一次枝晶,一次枝晶臂間距減少;二次冷卻水流量比增加,易形成細長的一次枝晶,一次枝晶臂間距降低.結晶器電磁攪拌可顯著降低一次枝晶臂長寬比,并減小一次枝晶臂間距;攪拌電流增加,則一次枝晶臂間距減小效果更明顯.

軋制工藝對CSP線熱軋汽車用高強鋼板組織特征的影響

康永林, 趙征志, 于浩, 毛新平, 傅杰

2007, 29(1): 30-33. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.007

[摘要](191)

[PDF 887KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
研究了薄板坯連鑄連軋(CSP)工藝生產高強度汽車用大梁板的工藝控制參數與力學性能和顯微組織間的關系.根據柔性工藝控制的指導思想,在珠鋼電爐CSP流程下實現了生產不同級別高強度鋼板的柔性軋制工藝.利用掃描電鏡和透射電鏡研究了其組織和強度差異產生的原因.研究表明,鋼板最終組織為多邊形鐵素體和少量珠光體組成,平均鐵素體晶粒尺寸約為3.7~5.6μm;當降低卷取溫度,部分滲碳體已破碎成細小的碳化物粒子分布于鐵素體基體上,鋼板中有少量貝氏體出現.

車輪鋼形變斷裂過程的原位研究及氫影響

史冬梅, 李金許, 段桂花, 任學沖, 褚武揚, 喬利杰, 江波, 陳剛, 崔銀會

2007, 29(1): 34-38,54. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.008

[摘要](169)

[PDF 2228KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
在掃描電鏡下對CL60車輪鋼單邊缺口薄試樣(厚度 ≤ 0.5mm)進行了原位拉伸實驗,并研究了氫的影響.在金相顯微鏡下觀察了帶預裂紋的厚度為30mm的楔形張開加載試樣開裂過程.結果表明,對薄試樣拉伸變形時,不論是否有氫,先共析鐵素體優先發生塑性變形,微裂紋沿先共析鐵素體與珠光體團的邊界形核、擴展;在有氫的情況下,微裂紋更容易通過夾雜物的剝落或夾雜物與基體界面的分離而萌生;薄試樣拉伸主要是韌窩斷口;對厚試樣,裂紋主要通過珠光體中滲碳體片層開裂而擴展,斷口也因此主要呈解理特征.

硫化氫環境下氫擴散的影響因素

李明, 李曉剛, 陳鋼, 劉智勇

2007, 29(1): 39-44. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.009

[摘要](195)

[PDF 880KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用典型的電化學滲氫裝置,對材料的化學成分、焊接和環境中CO₂和NH₄⁺的質量濃度、溶液的pH值對硫化氫應力腐蝕開裂中氫擴散行為的影響進行了研究.結果表明:金屬中夾雜物數量、焊縫金屬中空位和焊接缺陷使得氫擴散系數增加;在硫化氫環境中,氫擴散穩態電流隨pH值的增加而降低,隨著NH₄⁺的質量濃度的增加而增加,且增加幅度隨著pH值的增加而加大;CO₂的質量濃度對氫穩態擴散電流的影響是隨著pH值的變化而起著不同的作用,在低pH值條件下氫穩態擴散電流隨著CO₂的質量濃度增加而增加,在較高的pH值中氫穩態擴散電流隨著CO₂的質量濃度增加而減小.

脫鋰態Li_xCoO₂（0.5<x<1）的晶體結構

閆時建, 劉鑫, 仇衛華, 田文懷

2007, 29(1): 45-49. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.010

[摘要](211)

[PDF 937KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
研究了隨鋰離子的脫出,鋰離子電池正極材料Li_xCoO₂(0.5<x<1)晶體結構的變化.對高溫合成的LiCoO₂用強氧化劑NaS₂O₈化學抽取鋰離子,得到幾種不同鋰含量的脫鋰態Li_xCoO₂,并使用X射線衍射和電子衍射進行晶體結構分析.X射線衍射結果表明,在0.5<x<1范圍內Li_xCoO₂晶胞參數c發生變化.電子衍射結果表明,脫鋰態的Li_xCoO₂(0.5<x<1)中發生了X射線衍射檢測不到的鋰離子/空位有序排列的相變,從而使晶體結構顯著變化,并給出了相應的晶體結構模型.相變在以LiCoO₂為電極的電池充放電曲線上表現為電壓平臺.

反應等離子熔覆（Cr,Fe）₇C₃/γ-Fe金屬陶瓷復合材料涂層的耐磨性

劉均波, 王立梅, 黃繼華

2007, 29(1): 50-54. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.011

[摘要](110)

[PDF 788KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
以Fe-Cr-C合金粉末為原料,采用反應等離子熔覆技術,在45^#鋼表面制得以原位生成初生相(Cr,Fe)₇C₃為增強相的新型陶瓷復合材料涂層.利用SEM,XRD,EDS和顯微硬度計等分析了涂層的顯微組織和硬度,分別在室溫干滑動磨損及高溫滑動磨損條件下測試了涂層的耐磨性,并討論了其磨損機理.結果表明,涂層組織包括(Cr,Fe)₇C₃增強相和γ-Fe固溶體與少量(Cr,Fe)₇C₃構成的共晶,該涂層在室溫干滑動磨損和高溫滑動磨損條件下均具有優異的耐磨性.

快速溶膠凝膠法制備鉀霞石及其反應機理

鄭驥, 馬鴻文

2007, 29(1): 55-58. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.012

[摘要](160)

[PDF 521KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在不使用任何有機溶劑的條件下,使用氨水調節pH值,正硅酸乙酯-硝酸鉀-硝酸鋁-水體系在5~12min內即迅速膠凝.干凝膠在862℃下熱處理生成的鉀霞石物相單一、顆粒大小均勻、平均粒徑為8μm.硝酸鹽水解產生的氫離子以及隨后加入的氨水相當于進行了先酸后堿的催化,促使正硅酸乙酯(以TEOS表示)迅速水解、聚合.²⁷Al NMR分析證實鋁硅酸鹽溶膠聚合按照五配位鋁中間體機理進行.

設備與能源

EDT毛化軋輥表面凹坑形成過程

吳長春, 張杰, 陳先霖, 郝建偉, 賈生暉, 汪磊川

2007, 29(1): 59-62,81. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.013

[摘要](142)

[PDF 396KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對軋輥表面電火花毛化過程中放電中心溫度的變化、凹坑形狀與電參數的關系等問題進行了研究.通過分析放電通道形成過程和熱流密度分布函數,采用解析法建立了單個脈沖放電通道的熱傳導模型,并運用積分變換法和有限差分相結合的方法進行了溫度場求解.討論了軋輥表面在不同峰值電流下放電區域中心位置的瞬態溫度變化,確立了峰值電流和脈沖寬度與熔化凹坑形狀的關系.結果表明,理論計算值與實驗結果相吻合,所建模型與采用的方法正確,可用于軋輥表面形貌形成過程的仿真.

楔橫軋多楔成形汽車半軸力能參數的影響因素分析

趙靜, 束學道, 胡正寰

2007, 29(1): 63-66. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.014

[摘要](131)

[PDF 467KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
軋制力和軋制力矩是楔橫軋汽車半軸軋機設計中的重要參數,由于楔橫軋多楔成形半軸時主楔和側楔之間相互制約,軋制過程中軋制力和軋制力矩的變化復雜.針對典型汽車半軸,采用LS-DYNA有限元軟件,對楔橫軋多楔軋制汽車半軸進行了數值模擬,獲得了軋制過程中各因素對軋制力和軋制力矩的影響規律.

噴霧冷卻中射流出口高度和高溫鋼板表面溫度對換熱系數的影響

張少軍, 邊智慧, 楊春彥, 單艷華

2007, 29(1): 67-69. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.015

[摘要](171)

[PDF 275KB](14) [施引文獻] ()

摘要:
利用有限元耦合場數值模擬計算方法進行了高溫鋼板純水噴霧冷卻的模擬,研究了射流出口高度和鋼板表面溫度對換熱系數的影響.模擬結果表明:在其他參數不變的情況下,隨噴射距離(在200~500mm范圍內)的減小,換熱系數總體呈增加趨勢;隨鋼板表面溫度(在1050~200K范圍內)的增加,換熱系數總體呈減小趨勢.

全動力液壓制動系統的動態模擬與實驗

林慕義, 張文明

2007, 29(1): 70-75. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.016

[摘要](157)

[PDF 512KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
在對串聯式液壓制動閥結構與性能分析的基礎上,建立了全動力液壓制動系統動態數學模型,并就制動閥結構參數對系統動態性能的影響進行了仿真分析.通過系統動態響應特性臺架實驗,驗證了仿真模型,得出了各種制動工況對系統響應特性的影響規律.經工業性應用,設計研制的工程車輛全動力制動系統性能滿足ISO3450標準要求.

控制與決策

雙過程機熱備份集群系統的可信性建模與仿真

李江昀, 童朝南, 孫一康

2007, 29(1): 76-81. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.017

[摘要](139)

[PDF 430KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
用SRN網為過程控制計算機熱備系統建立了可用性評價模型,綜合考慮盤陣共享和鏡像共享兩種方式,并利用SP-NP軟件包對數據進行分析和仿真,仿真結果為可用性評價提供了定量指標.研究結果表明:在同等條件下使用鏡像共享方式比盤陣共享方式提高系統可用性更顯著;縮短故障發現時間,加快系統修復速度,可有效提高系統可用性.

利用數字式諧波反饋實現交流磁測量磁通波形正弦

張燕賓, 瞿清昌, 龍毅, 常永勤, 葉榮昌

2007, 29(1): 82-85. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.018

[摘要](177)

[PDF 1009KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
在磁通正弦條件下進行軟磁合金交流磁性測量可以獲得高準確度的測量結果.利用數字式諧波反饋原理,通過對磁通波形的分析獲得了磁通波形中的諧波含量,然后在電源輸出端補償與磁通波形中諧波幅值相反、相位相同的諧波,使磁通波形得到了改善.通過對硅鋼樣品在不同磁化程度時的測量,檢驗這一方法.當硅鋼樣品磁化為1·87T時,經諧波反饋后次級電壓的波形系數也能滿足國家標準的要求.

一種減少永磁同步電機轉矩脈動方法

張春梅, 劉賀平, 馬保柱, 陳書錦, 汪芳君

2007, 29(1): 86-89,106. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.019

[摘要](134)

[PDF 569KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
對內埋式永磁同步電機直接轉矩控制系統特性進行了深入研究.針對內埋式永磁同步電機直接轉矩控制存在較大脈動轉矩的缺點,提出了一種新的永磁同步電機直接轉矩控制策略.以減小轉矩脈動為目標引入模糊邏輯思想,將磁鏈偏差和磁鏈偏差的變化率進行了合理的模糊分級,模糊調節選擇電壓矢量和反電壓矢量作用時間.這種方法可以保持恒定的開關頻率并有效地減小轉矩脈動.為了獲得高性能的無速度傳感器內埋式永磁同步電機控制系統,設計了一種無速度傳感器方案.最后,通過仿真驗證了所提控制策略的有效性.

基于FPGA的神經網絡硬件實現方法

李昂, 王沁, 李占才, 萬勇

2007, 29(1): 90-95. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.020

[摘要](152)

[PDF 445KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種可以靈活適應不同的工程應用中神經網絡在規模、拓撲結構、傳遞函數和學習算法上的變化,并能及時根據市場需求快速建立原型的神經網絡硬件可重構實現方法.對神經網絡的可重構特征進行了分析,提出了三種主要的可重構單元;研究了可重構的脈動體系結構及BP網絡到該結構映射算法;探討了具體實現的相關問題.結果表明,這種方法不僅靈活性強,其實現的硬件也有較高的性價比,使用一片FPGA中的22個乘法器工作于100MHz時,學習速度可達432MCUPS.

基于離散混沌系統廣義同步定理的數字圖像加密方案

臧鴻雁, 閔樂泉, 吳春雪, 趙耿

2007, 29(1): 96-101. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.021

[摘要](153)

[PDF 774KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在建立的離散混沌系統廣義同步定理的基礎上構造了一個廣義混沌同步的離散系統,并結合Henon混沌映射設計了一個數字圖像加密方案,能夠對灰度圖像成功加密并且實現了無失真解密.對該加密方案的密鑰空間、密鑰參數敏感性分析表明,該加密方案具有較高的安全性.數值仿真實驗證明:該加密方案對混沌系統的參數及初始條件擾動極為敏感,任何大于10^-15的擾動將使解密失效;該加密方案具有10⁷⁶的密鑰空間,能夠有效地應用于網絡通訊.

一種用于模擬漢字認知過程的多層自組織神經網絡

杜大鵬, 穆志純, 陳靜, 方新

2007, 29(1): 102-106. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.01.022

[摘要](134)

[PDF 666KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了模擬漢語初學者的漢字認知過程,在Kohonen神經網絡的基礎上,改進了其網絡結構和算法,并且將改進后的網絡輸出層根據Hebbian學習規則連接,構建了一個多Kohonen網絡協同工作的漢字認知自組織神經網絡模型.模擬研究結果表明,模型能夠成功地學習到漢字的結構類型,且能有效識別出漢字的部件,在一定程度上模擬了漢字認知的部分過程,說明該模型用于漢字認知乃至漢語言習得的可行性.