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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2007年第29卷第10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

三相泡沫防治煤炭自燃的特性及應用

秦波濤, 王德明

2007, 29(10): 971-974,1004. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.005

[摘要](158)

[PDF 751KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
介紹了三相泡沫的防滅火特征,分析了三相泡沫的覆蓋效果和阻化特性,實驗研究了三相泡沫撲滅多孔介質中的高位火源.結果表明,靠大流量的三相泡沫不斷滲透、堆積和擴散,能將整個采空區完全覆蓋,可防治采空區內任何位置的火源.根據礦井采空區及三相泡沫的特性推導出三相泡沫的擴散距離、注漿管出口離工作面的距離及連續注三相泡沫的時間.通過三相泡沫在大興煤礦N₂ 703綜放工作面的實際應用,提出了向采空區預埋管注三相泡沫的方案,并成功地防治了該面的煤炭自燃.

復活古滑坡治理及微型抗滑樁承載機理

姜春林, 吳順川, 吳承霞, 金愛兵, 張友葩

2007, 29(10): 975-979. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.002

[摘要](183)

[PDF 544KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
通過對古滑坡復活原因的分析和數值模擬,采取以微型抗滑樁為主并結合壓力注漿、卸載、反壓等工程措施的設計方案,使復合古滑體重新處于穩定狀態,確保了道路主線路基及路塹邊坡工程的正常施工和長期穩定;結合工程實際對微型抗滑樁進行了力學分析和數值模擬計算,證明其最大軸向力出現在樁體中間位置,而最大剪應力則位于抗滑樁高度的1/3~2/5處.

考慮荷載長期作用時型鋼-混凝土組合梁的變形

李達, 鄧新穗, 譚文輝, 牟在根, 隋軍

2007, 29(10): 980-984. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.003

[摘要](176)

[PDF 695KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
用考慮收縮、徐變和交接面滑移后的組合梁長期撓度計算方法對實際工程中的兩根典型組合梁進行了長期撓度計算,并將巖土工程分析軟件FLAC^3D應用于組合梁的滑移面模擬,對計算數據、現場實測數據及計算機模擬分析結果進行了分析比較.實測及計算結果均表明,用現行規范中的計算方法將使組合梁的長期撓度計算值偏小,本文的研究方法可以用來計算組合梁的長期撓度.根據分析結果,提出了對組合梁在設計及施工時的一些建議.

冶金與材料

25Cr5MoA/Q235鋼復合板的結合性能

陳靖, 佟建國, 任學平

2007, 29(10): 985-988. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.006

[摘要](198)

[PDF 785KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
將25Cr5MoA/Q235鋼板復合板坯加熱到800~1100℃,經保溫后軋制1道次,壓下量為50%~70%,制成25Cr5MoA/Q235鋼熱軋復合板試樣.用材料力學性能試驗機測試復合板試樣復合界面的剪切強度,用光學顯微鏡和掃描電鏡觀察界面的組織.結果表明:當軋制溫度在900~1000℃時,有利于25Cr5MoA/Q235鋼的復合;道次壓下量對25Cr5MoA/Q235鋼復合板界面結合強度影響非常大,道次壓下量大,有利于形成更多潔凈、活化的新生表面,并且可以細化晶粒,提高復合板的結合強度;金屬組織中晶粒的梯度變化,有利于提高雙金屬復合材料的結合強度.

CSP工藝生產硼微合金化SPHD板的組織性能

景欽廣, 康永林, 孫建林, 黎先浩, 溫德智

2007, 29(10): 989-993. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.007

[摘要](207)

[PDF 945KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以CSP流程生產的含B和無B的SPHD冷軋基板為實驗材料,運用拉伸實驗、金相觀察、SEM、TEM和EBSD手段,對比分析了兩種鋼的力學性能、組織、析出物、位錯密度和晶體學取向的變化.研究表明:微合金元素B的加入明顯使SPHD冷軋基板的鐵素體晶粒粗大化,鋼中有粗大的析出相粒子產生,且位錯密度下降,從而引起屈服強度的降低.采用背電子散射EBSD技術分析了無B和含B鋼的晶體學取向,其取向主要為大角度晶界,且無B鋼中存在著大量的亞晶.

粗晶Fe₃Al基合金在高溫變形時顯微組織演變機制

王飛, 李龍飛, 楊王玥, 孫祖慶

2007, 29(10): 994-998. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.008

[摘要](171)

[PDF 1088KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用Gleeble 1500型熱模擬試驗機進行單軸壓縮實驗,研究了Fe₃Al基合金在溫度為850℃、應變速率為10^-3s^-1條件下的組織演變.結果表明:在本實驗變形條件下,Fe₃Al基合金能夠發生動態再結晶.變形初期,Fe₃Al可以通過晶界弓彎機制形成動態再結晶核心,即發生了不連續動態再結晶現象,但再結晶核心不易長大.隨著應變量的增加,通過連續動態再結晶形成一定量的再結晶細小晶粒.

等離子熔覆鎳基合金的組織及其沖蝕磨損性能

劉勝林, 孫冬柏, 樊自拴, 王國剛, 俞宏英

2007, 29(10): 999-1004. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.009

[摘要](174)

[PDF 1079KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
為提高不銹鋼材料的耐沖蝕磨損性能,以Ni46合金粉末為原料,采用等離子熔覆工藝在不銹鋼1Cr18Ni9Ti基材上制備鎳基合金涂層,分析了熔覆層的顯微組織以及物相形貌和相結構等,測定了涂層的顯微硬度.使用旋轉圓盤實驗機研究了Ni基等離子熔覆合金涂層在砂漿中的沖蝕行為.結果表明:材料的沖蝕磨損性能受到材料基本力學性能的限制,高硬度鎳基涂層的抗沖蝕性能最好,在相同實驗條件下其磨損率由小到大排列順序為鎳基涂層>0Cr13Ni5Mo>1Cr18Ni9Ti;鎳合金層中奧氏體基體的固溶強化和硬質相有效抵御砂礫的沖擊,是Ni基等離子熔覆合金層具有高抗沖蝕性能的主要原因.

巴蜀青銅兵器熱鍍錫工藝

姚智輝, 孫淑云

2007, 29(10): 1005-1009. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.010

[摘要](127)

[PDF 1068KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用SEM、XRD和礦相分析方法對幾件戰國帶虎斑紋的巴蜀兵器樣品進行分析.樣品基體為鑄態組織且鑄后經過加熱;斑紋與基體有明顯的界面,斑紋是高錫的銅錫合金,厚度在20~40μm;斑紋主要是由SnO₂與Cu₄₁Sn₁₁組成.根據分析結果并分別用鍍高錫合金法、熱鍍錫法進行模擬實驗,初步認為虎斑紋系人工表面處理得到,處理工藝應為熱鍍錫.組織觀察到從基體向鍍層方向生長的柱狀晶,應是銅向液態錫中溶解擴散所致;鍍層中δ相的存在,可能熱鍍錫后又經過退火的過程.

超高壓力下通電燒結制備鉬銅合金

都娟, 周張健, 宋書香, 鐘志宏, 葛昌純

2007, 29(10): 1010-1014. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.011

[摘要](141)

[PDF 849KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用超高壓力下通電燒結技術制備了銅體積分數25%~75%的鉬銅合金材料.燒結壓力2~10GPa,通電功率15kW,通電時間65s.分析了不同成分和制備工藝參數的鉬銅合金顯微形貌及力學性能.結果表明,所制備的鉬銅合金材料結構致密,力學性能優越,而且超高壓力下通電燒結技術能有效地避免晶粒長大和組織偏析.

電極活性材料Li₄Ti₅O₁₂的制備及電化學性能

許江楓, 李建玲, 李文生, 王新東

2007, 29(10): 1015-1018,1058. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.004

[摘要](184)

[PDF 490KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以LiNO₃和TiO₂為初始反應物,固相法合成了Li₄Ti₅O₁₂(M₁).X射線衍射實驗結果表明,所得粉體為較純的尖晶石結構的Li₄Ti₅O₁₂復合氧化物.Li₄Ti₅O₁₂電極以35mA·g^-1電流密度恒流充放電,首次放電容量達到170mAh·g^-1,接近理論容量,首次充放電效率為92%.其在大電流密度下充放電性能良好,以175,350,875mA·g^-1的電流密度放電,放電容量分別達到了151,140,115mAh·g^-1;與傳統方法使用LiOH和TiO₂固相合成的Li₄Ti₅O₁₂(M₂)加以比較,3個倍率下的放電容量分別提高了約5%,10%和26%.循環伏安曲線表明:M₁電極電位極化小,可逆性好,電極電化學活性高;M₁電極嵌入/脫出鋰后交流阻抗測試表明其電化學反應阻抗分別為16和20Ω.

直接甲醇燃料電池PtSn/C催化劑對甲醇氧化的電催化活性

陳玲, 李晶晶, 欒曉東, 葉鋒, 王新東

2007, 29(10): 1019-1022. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.012

[摘要](140)

[PDF 529KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用低溫固相反應法制備了直接甲醇燃料電池用PtSn/C陽極催化劑,采用XRD、TEM等測試方法對催化劑的晶體結構和粒徑大小進行了表征.結果表明:采用低溫固相反應法制備的PtSn/C催化劑和Pt/C催化劑均表現為Pt的fcc晶體結構;Sn的加入導致Pt的晶胞參數增大;與同法所制Pt/C催化劑相比較,PtSn/C催化劑中金屬Pt在碳載體上分布較均勻,金屬粒子的粒徑較小,平均粒徑約為4.8nm,從而具有更大的反應表面積.電化學測試表明,對于甲醇電氧化,PtSn/C催化劑具有比Pt/C催化劑更強的催化能力.

銀氧化錫觸點材料的水熱制備及組織分析

杜作娟, 楊天足, 古映瑩, 邱小勇, 江名喜

2007, 29(10): 1023-1026. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.013

[摘要](162)

[PDF 596KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
利用水熱法制備AgSnO₂粉體,壓制燒結后制得AgSnO₂塊體樣品.對AgSnO₂粉體樣品進行X射線衍射、掃描電鏡和能譜分析,結果表明:通過在溶液體系中實現銀和二氧化錫的共沉積,水熱法能制得顆粒細小均勻的球形AgSnO₂復合粉體.塊體樣品X射線衍射譜表明,水熱法制備的AgSnO₂粉體由于改變了Ag和SnO₂的結合狀態,燒結時二氧化錫晶體在(110)晶面上表現出一定的擇優取向.對塊體樣品的顯微組織分析表明,AgSnO₂塊體樣品能夠克服氧化物的聚集,二氧化錫顆粒在銀基體中均勻彌散分布.

氫氧化鎂/氫氧化鋁復合阻燃劑的制備及其在EVA材料中的應用

張清輝, 鄭水林, 張強, 鄒勇, 吳良方

2007, 29(10): 1027-1030. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.014

[摘要](197)

[PDF 364KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
采用化學復合方法制備出氫氧化鎂/氫氧化鋁復合阻燃劑.掃描電鏡、X射線能譜儀和X射線衍射儀測試表明,復合阻燃劑顆粒表面粗糙,包覆著納米級氫氧化鎂粒子.通過BET測定,比表面積由包覆前的3.7979m²·g^-1提高到15.9414m²·g^-1.由復合阻燃劑填充的EVA材料,氧指數可達39.0,拉伸強度達10.2MPa,斷裂伸長率達180%,較氫氧化鋁原料及氫氧化鎂和氫氧化鋁機械混合樣的阻燃性能和力學性能有顯著提高.TG和DTA熱分析表明,復合阻燃劑可提高復合材料的分解溫度和燃燒殘留率,能有效地抑制聚乙烯主鏈裂解,促進基體成炭,增強復合材料的熱穩定性.

溫度對激光場引起的納米管聲子增益影響

馮澎, 易泰民

2007, 29(10): 1031-1032,1040. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.015

[摘要](123)

[PDF 312KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
討論了強激光場下單壁納米管的聲子增益效應.采用含時微擾方法計算了不同溫度下聲子占據數隨時間的變化率(聲子增益系數).計算結果表明,在強激光場下納米管中的聲子占據數隨時間非線性增加,增益系數與溫度和激光場強都有關系.隨著溫度升高,聲子增益系數迅速減小;在確定的溫度情況下,激光場強越強,聲子增益效應越明顯,并對這個現象給出了合理的物理解釋.

設備與能源

熱軋輥形配置對無取向硅鋼板形控制性能的影響

曹建國, 魏鋼城, 張杰, 蘇毅, 陳剛

2007, 29(10): 1033-1036,1050. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.016

[摘要](146)

[PDF 390KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
通過現場跟蹤測試,分析了常規支持輥、常規工作輥和自主開發應用的VCR變接觸支持輥和ASR非對稱自補償工作輥在服役期內的輥形變化特點,建立有限元模型分析了常規支持輥/工作輥、變接觸支持輥VCR/常規工作輥和變接觸支持輥VCR/非對稱自補償工作輥ASR三種代表性熱軋輥形配置對硅鋼熱軋板形控制性能的影響.與常規輥形配置相比,VCR/ASR新輥形配置的輥縫凸度調節域提高12.79%,輥縫橫向剛度提高25.30%,服役前期和后期輥間接觸壓力峰值分別下降40.23%和41.40%.VCR/ASR新輥形配置在武鋼1700mm熱連軋機連續穩定工業應用表明,無取向硅鋼板形質量提高,軋制單位擴大,有效改善工作輥嚴重磨損對硅鋼邊降板形控制性能影響.

冷連軋機動態變規格機架速度控制策略及規律

周富強, 曹建國, 張杰, 王聰, 曾偉, 彭強

2007, 29(10): 1037-1040. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.017

[摘要](180)

[PDF 237KB](16) [施引文獻] ()

摘要:
針對冷連軋機動態變規格特性,提出了以變規格前的帶鋼張力設定值為控制目標的變規格機架速度控制策略.通過建立張力作用下帶鋼彈性變形的數學解析模型,推導計算了單步小壓下變規格時變規格機架的速度控制規律,并根據流量相等原則對變規格后的冷連軋機前面機架進行速度設定.當變規格前后帶鋼的幾何尺寸或材料特性差異較大時,提出利用楔形段方式完成動態變規格,采用上述張力控制目標策略推導計算了楔形段動態變規格方式每個中間厚度的軋制速度和輥縫設定值控制規律.本策略可將變規格造成的厚度偏差控制在變規格機架之間,同時避免了變規格機架與其他機架軋制因素通過張力的耦合,使軋制過程的動態變規格控制易于實現.

基于人工免疫的故障診斷模型及其應用

陳強, 鄭德玲, 李湘萍

2007, 29(10): 1041-1045. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.018

[摘要](164)

[PDF 370KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種基于免疫原理的故障檢測及診斷系統模型.通過對檢測對象正常工作狀態下獲得的自己模式串的陰性選擇,隨機產生初始檢測器;利用基于人工免疫的進化學習機制,實現對檢測對象異常工作狀態下獲得的非己模式串進行學習和記憶;利用進化學習結果和系統故障信息庫知識,區分和標記不同故障在狀態空間上對應的區域.將抗原學習過程中抗體集合變異所產生的各代抗體集合看作隨機序列,給出了序列的收斂條件及證明,證明了所提出的動態免疫進化學習算法是概率弱收斂.應用于機床齒輪箱故障檢測和診斷問題的實驗結果表明了所提出方法的有效性.

高溫超導量子干涉器磁測量中的電磁反演

馮蒙麗, 丁紅勝, 孫景春

2007, 29(10): 1046-1050. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.019

[摘要](124)

[PDF 528KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
基于Biot-Savart定律和空間濾波技術,采用二維傅里葉變換,研究磁場到電流的反演.對高溫超導量子干涉器(SQUID)測得的載流導線周圍的磁場分布以及圓孔缺陷周圍的渦流場激發的磁信號進行反演處理,并對所得的結果,特別是在傅里葉空間對截止頻率的選擇進行了初步探討.結果表明,較高的截止頻率值能有效提高反演結果的空間分辨率,但增加了噪聲信號對反演結果的影響;相對較低的截止頻率值能更明顯地去除噪聲信號,同時導致反演結果的失真,降低了反演結果的空間分辨率.利用缺陷周圍的磁場數據反演出的電流分布,能夠準確反映出被測樣品中缺陷的位置、形狀等基本情況.

再現連桿角位移機構的穩健優化設計

譚曉蘭, 韓建友, 何廣平

2007, 29(10): 1051-1053. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.001

[摘要](200)

[PDF 188KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
以連桿角位移再現平面四桿機構為例,討論了其設計變量、噪聲因素以及質量特性和目標函數的確立過程,建立了基于容差模型的角位移再現機構的穩健優化設計數學模型;給出設計結果,并與原方案進行了比較.結果表明,該方法在保證機構運動質量穩健性的同時,可以獲得更大的設計變量容差,從而提高機構的可制造性,降低成本.

控制與決策

基于三階段仿真法的AS/RS物流系統規劃

趙寧, 董紹華, 王國華, 丁文英, 馮愛蘭

2007, 29(10): 1054-1058. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.020

[摘要](131)

[PDF 430KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
為了解決AS/RS系統規劃不科學、不合理的問題,首先采用集合論來描述AS/RS系統,將AS/RS系統的指標量化并指出AS/RS規劃目標的變化規律;然后將AS/RS的規劃過程劃分為初步設計、詳細設計和運行三個階段,針對各個階段的特點提出適合各自的仿真方法,從而滿足不同階段的規劃要求;在此基礎上進一步建立了三階段集成仿真平臺,將三個階段的規劃數據和仿真數據有效集成起來,減少了數據冗余并提高工作效率,針對不同的要求選用了適合集成仿真平臺的仿真軟件.通過一個AS/RS規劃實例證明了本方法的有效性.

協同智能網格及其實現架構

沈記全, 賈宗璞, 涂序彥

2007, 29(10): 1059-1063. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.021

[摘要](128)

[PDF 398KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了提高網格的智能水平和協調能力以及協同分布的網格服務,支持動態的計算環境和多變的用戶需求,提出了協同智能網格CIG(cooperative intelligent grid).CIG以OGSA為基礎,應用分布式人工智能和分布協調控制的理論和方法來研究和解決網格中如何高效準確地協同現有的網格服務以完成所面臨的任務.文中描述了CIG的概念和體系結構,從社區/聯邦式政策導向型的系統結構、領域自適應的中介服務協作機制和理性化協商機制等方面構建開放動態的CIG.CIG可以有效地組織各網格實體的協調、協商和合作,提高了服務組合的自動化程度和抽象層次.

基于Petri網的ECA規則建模

宋麗, 艾迪明

2007, 29(10): 1064-1068. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.10.022

[摘要](158)

[PDF 379KB](16) [施引文獻] ()

摘要:
在Petri網理論基礎上,對ECA規則進行了建模研究,建立了基本Petri網模型.對如何用Petri網表示具有復合事件ECA規則進行了專門分析.提出了擴展的Petri網系統,并綜合考慮ECA規則自身特性,建立了ECA規則系統Petri網模型,比較全面地反映了ECA規則系統特性.通過構建可達樹和變遷序列,可以較為清楚地了解ECA規則系統及其行為特性,便于對規則系統進行合理性驗證,以幫助系統管理員對其進行分析和管理.