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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2007年第29卷第5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

急斜放頂煤開采頂板卸載拱結構分析

邵小平, 石平五, 賀桂成

2007, 29(5): 447-451. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.001

[摘要](204)

[PDF 613KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
運用彈性薄板理論對急斜煤層水平分段放頂煤開采基本頂巖層進行拉應力分析,得出了頂板破斷的判別準則.依據判別準則實例驗證了分段開采后暴露巖板所受荷載只是整個上覆巖層中的一部分,指出上覆層中存在卸載拱結構,正是結構體的存在承擔了大部分上覆巖層荷載,直接影響了開采過程的礦壓顯現.通過對卸載拱影響因素的研究,指出卸載拱是頂板巖層中的一種動態擴展結構,當原有的拱式平衡被打破,拱結構朝頂板側上移,并達到一種新的平衡態,因此其范圍是不斷擴展的一個"平衡-失穩-再平衡-再失穩"的動態擴展過程,也是造成工作面礦壓顯現的原因.

單軸加卸荷過程中巖石聲學特性及其與損傷因子關系

韓放, 紀洪廣, 張偉

2007, 29(5): 452-455. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.002

[摘要](208)

[PDF 372KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
設計了巖石試塊的單軸加卸荷實驗.利用聲發射觀測動態檢測損傷的擴展,通過超聲波檢測來定量評價巖石試塊的損傷程度.結果表明:巖石在加載和卸載兩種過程中都有新的損傷產生;其損傷擴展和演化過程可以通過聲發射監測來動態觀測,損傷演化的水平則可通過超聲波的信號特征進行定量評價.

鹽漬土改性后在工程中的應用

林清華, 李長洪, 霍保營, 張吉良, 張永生, 方雪松

2007, 29(5): 456-460. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.003

[摘要](158)

[PDF 390KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以由鹽漬土、石灰、石子組成的材料(三合土)對地基進行回填處理工程為例,通過一系列三合土物理力學性能實驗,分析了三合土的抗壓強度以及影響因素.對以此種鹽漬土改性后的材料作為基礎的地基進行了實測和沉降監測實驗研究.結果表明,使用三合土換填處理地基是一種實用且經濟的地基處理方法.

復合錨固樁的承載特性及工程應用

金愛兵, 吳順川, 高永濤

2007, 29(5): 461-464,527. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.004

[摘要](176)

[PDF 712KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
利用數值模擬方法對復合錨固樁的加固機理以及其承載性能進行了比較系統的分析,并將復合錨固樁技術成功地應用于多處地基加固工程.數值模擬結果及工程檢測結果均表明:復合錨固樁改善了單根錨固樁樁體局部承載特性,樁體承載綜合有效因子明顯增加,樁體承載能力大大提高.

冶金與材料

Al-Ti-B中間合金中第二相沉淀現象研究

陳亞軍, 許慶彥, 黃天佑

2007, 29(5): 465-469. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.005

[摘要](175)

[PDF 695KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用氟鹽鋁熱反應法制取Al-Ti-B中間合金細化劑,對其反應過程進行了分析.通過對比擠壓前后的微觀組織,研究擠壓變形對組織造成的影響.結果表明,擠壓使得TiAl₃顆粒尺寸減小、表面趨于平滑,擠壓過程中發生的再結晶現象使TiB₂分布均勻彌散.另外通過靜置實驗研究了α-Al基體中第二相的沉淀現象,深入分析了沉淀過程及原因,提出了減少第二相顆粒聚集、沉淀的方法,著重強調了優化擠壓工藝和添加適量稀土元素的作用.

注射成形制備SiCp/Al復合材料電子封裝盒體的預成形坯

褚克, 賈成廠, 梁雪冰, 曲選輝

2007, 29(5): 470-474. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.006

[摘要](210)

[PDF 584KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
對碳化硅陶瓷注射喂料進行流變性能分析后得到合適的注射喂料.通過注射工藝和后續的脫脂-預燒結工藝成功制備出壓滲用SiCp封裝盒體的預成形坯.結果表明:SiCp裝載量為65%,粘結劑成分為70%PW(石蠟)+29%HPDE(高密度聚乙烯)+1%SA(硬脂酸)的喂料在較寬的剪切速率和溫度范圍內均具有良好的注射性能;在合適的注射參數下可以制得完整無缺陷的注射坯;采用溶劑脫脂與熱脫脂兩步脫脂工藝,可以成功脫除注射坯體中的粘結劑,在1150℃進行預燒結,制備出了具有良好外觀形貌、足夠強度以及適中連通孔隙的預成形坯,可以滿足后續加壓滲鋁制備SiCp/Al復合材料的封裝盒體實驗的要求.

W-Ni-Fe高比重合金的SPS燒結行為

梅雪珍, 賈成廠, 尹法章, 陳黎亮

2007, 29(5): 475-478. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.007

[摘要](171)

[PDF 773KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
采用放電等離子燒結(SPS)設備制備了93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金,燒結溫度范圍為1100~1180℃,保溫時間為5min.對不同燒結溫度下的樣品進行了密度、硬度、抗彎強度等性能測試,采用場發射SEM觀察了樣品表面形貌及斷裂行為.結果表明:采用SPS燒結,可以在較低的溫度下實現93W-5.6Ni-1.4Fe高比重合金的固相燒結,使合金致密化,并能有效控制鎢晶粒長大,提高材料的硬度、抗彎強度等力學性能.

氧對Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_z永磁體性能和顯微組織的影響

田建軍, 張深根, 曲選輝, 陶斯武, 崔大偉

2007, 29(5): 479-482. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.008

[摘要](154)

[PDF 531KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研究了氧對Sm(Co,Fe,Cu,Zr)_z永磁體性能的影響,并借助SEM、EDS和TEM等方法分析了永磁體的顯微組織變化.討論了影響磁體性能的原因.結果表明:在氧含量不高時(質量分數<0.32%)對磁性能的影響不明顯,永磁體具有良好的磁性能;在0.32%~0.4%時,隨氧含量的增加磁性能開始下降;氧含量大于0.4%后,磁性能急劇惡化;當大于0.7%后,磁性能基本消失.隨著氧含量的增加,磁體的晶粒尺寸減小,以Sm₂O₃為主的白色析出物增多.非磁性相的增多和有效Sm含量的減少是影響磁性能的主要原因.

空泡潰滅過程中力學損傷行為

王國剛, 孫冬柏, 張秀麗, 俞宏英, 樊自栓, 孟惠民

2007, 29(5): 483-485. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.009

[摘要](169)

[PDF 317KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在電脈沖空蝕實驗裝置上,設計加裝了壓電傳感系統,成功地監測記錄了空泡潰滅對金屬表面的作用力,對氣泡的潰滅過程進行了描述和解釋,驗證了氣泡的二次潰滅理論.計算了兩次潰滅過程中沖擊能量變化情況.測量了氣泡在距離金屬表面不同距離時,空泡潰滅作用于金屬表面壓強和沖量的大小,兩者的變化規律對比分析表明:脈沖放電產生的沖擊壓和沖量隨距金屬表面的不同距離而表現出的規律不一致.

直接甲醇燃料電池電化學性能

林才順, 張紅飛, 王淑燕, 王新東

2007, 29(5): 486-489. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.010

[摘要](180)

[PDF 357KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
以Pt-Ru/c和Pt/C分別為陽極、陰極催化劑,自制了膜電極,并組裝了直接甲醇燃料電池(DMFC)以及測試系統.通過穩態電流-電壓極化曲線法,研究了甲醇流量、甲醇濃度、甲醇溫度以及空氣增濕溫度對DMFC電化學性能的影響.研究結果表明。在電池溫度為25℃以及陰極為自然空氣的條件下,當DMFC輸出電壓為0.22V時,其輸出電流密度和峰值功率密度分別可以達到68mA·cm^-2和14.8mw·cm^-2,且各因素對電池性能存在著明顯的影響.實驗的最佳運行工藝參數:甲醇流量為2mL·min^-1,甲醇濃度為2mol·L^-1,甲醇溫度為30℃,空氣增濕溫度為40~60℃.

等離子熔覆鐵基涂層組織結構及熱影響區特點

張麗民, 孫冬柏, 李惠琪, 劉邦武

2007, 29(5): 490-493. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.011

[摘要](194)

[PDF 693KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
采用等離子束作為熱源,在16Mn鋼上熔覆一層鐵基合金涂層.分析了涂層的組織結構;并通過對等離子熔覆熱循環的特點和冶金過程的探討,著重對鋼基體的熱影響區進行了測試分析;將熱影響區劃分為過熱區、完全相變區和不完全相變區.過熱區顯微組織粗大,有魏氏體產生,硬度下降;完全相變區晶粒細化,硬度較高;不完全相變區組織只有部分發生轉變,晶粒大小不均勻.過熱區魏氏體組織的產生,使熱影響區有脆化的傾向.

316L不銹鋼/Y-PSZ復合材料的制備與性能

謝建新, 郭振文, 張文泉, 劉雪峰

2007, 29(5): 494-498. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.012

[摘要](186)

[PDF 707KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用粉末冶金方法制備了316L不銹鋼/Y-PSZ復合材料,研究了316L不銹鋼含量與粉末粒度對復合材料的顯微組織、燒結收縮率、密度及硬度的影響.結果表明:隨著316L含量的增加,復合材料的密度增高,相對密度和燒結收縮率逐漸降低,試樣的HRC硬度值下降;在316L含量一定的情況下,隨著316L顆粒尺寸的增大,復合材料的密度略有降低,相對密度和線收縮率逐漸減小,試樣的HRC硬度值下降.在本文的研究條件下,所制備復合材料的相對密度值在92.5%~95.5%之間.

CSP熱軋板卷邊部裂紋成因

趙長亮, 孫彥輝, 田志紅, 蔡開科, 劉建華, 成小軍, 吳光亮, 周春泉

2007, 29(5): 499-503. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.013

[摘要](188)

[PDF 796KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
用光學顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡和能譜分析等方法研究了漣鋼CSP熱軋板卷邊部裂紋的成因.結果表明:連鑄坯表面的深振痕是熱軋板卷邊部裂紋的起源,連鑄坯角部過冷導致奧氏體晶界AlN的細小析出,加劇了連鑄坯對裂紋的敏感性.連鑄坯經過精軋機組的軋制后,連鑄坯表面的橫裂紋擴展成為熱軋板卷的鋸齒狀裂紋,嚴重時會造成爛邊或掉塊.

設備與能源

雙輥薄帶連鑄用結晶輥套溫度場及其熱變形

方園, 朱光明

2007, 29(5): 504-507. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.014

[摘要](137)

[PDF 425KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用非線性熱力耦合有限元方法,對澆鑄過程中結晶輥輥套的溫度場分布進行了研究,并同時計算出了結晶輥的熱變形.給出了澆鑄穩定階段的結晶輥溫度場分布和熱變形規律;分析了澆鑄速度對結晶輥溫度場和熱變形的影響.通過分析得出,在澆鑄穩定階段結晶輥溫度只在表層區域發生周期性變化,內部保持基本穩定,澆鑄速度越低,周期性變化幅度越大.

熱軋帶鋼R2粗軋機下主傳動軸斷裂有限元分析與應用

魏鋼城, 曹建國, 張杰, 戴江波

2007, 29(5): 508-512. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.015

[摘要](160)

[PDF 682KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
以某2250熱軋帶鋼廠R2粗軋機承受較大載荷的下主傳動軸為研究對象,采用Marc軟件建立了該傳動軸薄弱區段彎扭應力分析三維有限元模型.扭轉、彎曲和彎扭聯合作用等不同載荷條件的有限元分析表明:不同工況下傳動軸在托架支持的局部軸段的縮頸導致該處應力比非縮頸處的應力增加約60%;異常扭矩是造成傳動軸產生裂紋和斷軸的主要原因;采取將傳動軸縮頸區段改為實心區段的加固措施可減小最大扭矩應力值21%.改進后的具有裂紋的傳動軸已成功應用于粗軋機的正常軋鋼生產.

基于H_∞濾波器和負荷觀測器復合補償的軋機主傳動振蕩抑制方法

傅劍, 楊衛東, 李伯群

2007, 29(5): 513-518. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.016

[摘要](151)

[PDF 432KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
對雙環傳動的軋機兩質量模型進行理論分析并結合工程實際,提出了一種基于H_∞濾波器和負荷觀測器復合補償的軋機主傳動振動抑制新方法.在負荷觀測器系統基礎上,通過求解LMI的EVP問題來構造H_∞濾波器得到軋輥速度觀測值,并據此構造軋輥速度反饋環.較之傳統狀態觀測器和負荷觀測器法,該方法放寬了使用觀測器的假設條件,將基于負荷觀測器和狀態觀測器的補償有機結合,實現了電機和軋輥速度的綜合振蕩抑制.仿真結果表明,與傳統負荷觀測器方法相比,該方法對電機和軋輥速度同時具有較好的振蕩抑制效果.

熱帶鋼軋機板形綜合控制技術開發

何安瑞, 黃濤, 楊荃, 陳先霖, 趙林

2007, 29(5): 519-522. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.017

[摘要](154)

[PDF 431KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了改善熱帶鋼軋機的板形控制性能、提高產品的板形質量、降低生產消耗,針對工作輥可軸向竄動的熱帶鋼軋機,在大量有限元模擬基礎上開發了特殊的工作輥輥形技術和支持輥輥形技術及相應的板形控制模型,包括過程控制系統(L2級)的板形設定控制模型和基礎自動化系統(L1級)的彎輥力前饋控制模型、凸度反饋控制模型及平坦度反饋控制模型.在經歷離線模型建立、在線編程和調試等諸多復雜過程后,輥形技術及板形控制模型在工業寬帶鋼熱軋機上進行了長期、穩定的應用.生產實踐表明,采用這些板形控制技術后,凸度偏差控制在±18μm的比例超過93%,平坦度偏差控制在±25IU的比例超過94%,同時實現了自由規程軋制.

基于盲數理論的最優化方法與程序實現

石博強, 趙德祥, 李海鵬, 肖成勇

2007, 29(5): 523-527. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.018

[摘要](147)

[PDF 425KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
使用盲數表達優化設計中的不確定變量,結合常用的基于實數變量的優化算法,提出了基于盲數的優化方法.該方法從微觀的角度分析和描述設計變量與優化參數之間的關系,給出優化問題的盲數解.盲數解不但給出了設計變量的取值,而且還給出了不同取值時優化對象處于最優狀態的可靠性的評價.

多學科變量耦合優化設計方法

俞必強, 翁海珊, 李疆, 邱麗芳

2007, 29(5): 528-531. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.019

[摘要](196)

[PDF 368KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
基于多學科設計優化原理,提出了面向非層級復雜系統的多學科變量耦合優化設計方法,闡述了其優化設計的基本思路和工作原理.通過設置理想耦合點,構造了耦合函數,使子系統在各自獨立優化設計的同時,在系統級的協調下達到耦合關系的滿足,并使系統得到總體上的優化.在梳齒式微機械加速度計的優化設計中,對該方法進行了驗證.

控制與決策

小波變換方法消除熱重實驗噪音信號

郁青春, 張世超, 王新東

2007, 29(5): 532-536. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.020

[摘要](146)

[PDF 469KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
由于受實驗條件的影響,在用等溫熱重法進行稀土氧化物脫除煙氣中SO₂的動力學實驗過程中有噪音信號的干擾,因而采用Daubechies(N=3)小波函數和Matlab軟件討論了小波變換方法消除熱重實驗噪音信號的影響因素.研究發現閥值的選取規則和軟硬閥值處理方式對消除噪音信號的影響不大,分解層數則對消除噪音信號的影響較大.當信噪比變化平緩時所對應的分解層數是最佳分解層數.經Daubechies(N=3)小波函數消噪后得到的信號能夠比較真實地反映等溫熱重實驗的動力學過程.

PMSM的高精度感應電勢狀態觀測器與位置估計

徐建英, 劉賀平

2007, 29(5): 537-541. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.021

[摘要](146)

[PDF 376KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
提出了永磁同步電動機考慮參數變化時精確的感應電勢關系式新模型,建立了微分型和非微分型兩種高精度感應電勢觀測器,證明了感應電勢觀測器的穩定性和收斂性,分析了參數變動對位置估計的影響.針對無位置傳感器矢量控制系統,以內埋式永磁同步電動機為例進行了仿真實驗研究,結果表明設計的感應電勢狀態觀測器具有優良的性能.

多重采樣離散時間系統的最優預見伺服控制器設計

廖福成, 劉賀平

2007, 29(5): 542-547. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.022

[摘要](151)

[PDF 389KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了具有多重采樣特點的離散時間控制系統,對這類系統給出了一種最優預見控制器的設計方法.首先利用離散時間系統提升技術,把多重采樣離散時間系統轉化成單一采樣的擴大系統.然后利用構造擴大誤差系統的方法引入積分器.再對擴大誤差系統應用通常的線性二次型最優預見伺服系統設計方法設計控制器,從而得到原系統的多重采樣最優預見控制器.

基于反拍賣的計算網格資源分配方法

陳冬娥, 楊揚, 劉麗

2007, 29(5): 548-552. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2007.05.023

[摘要](146)

[PDF 379KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
針對計算網格資源的特點和運用經濟機制進行網格資源管理的優勢,提出一種基于暗標反拍賣機制的網格資源分配方法.描述了基于網格服務市場的資源分配框架;針對網格中的服務資源,提出了一種以網格用戶為中心,以用戶需求驅動的暗標反拍賣網格資源分配方法,在滿足網格用戶QoS要求的情況下使系統的總效用最大化;分析了該拍賣機制的Bayes均衡點以及系統在均衡狀態的效率、策略和效用;給出了基于用戶效用函數的資源分配算法.