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

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單　　價：40元/期，全年480元

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2008年第30卷第10期

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土層性質冪函數變化下的一維固結

潘旦光, 吳順川, 朱來磊, 王光紅

2008, 30(10): 1085-1089. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.019

[摘要](143)

[PDF 686KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用分離變量法,求解了任意荷載作用下滲透系數和體積壓縮系數隨深度按冪函數變化土層模型的一維固結問題,從而得到不同排水邊界條件下超孔隙水壓力和沉降等隨時間變化的解析表達式.通過計算分析,討論了該類非均質土固結時超孔隙水壓力、沉降的變化規律.

由化工脫水污泥燒制陶粒

劉景明, 陳立穎, 宋存義, 蘇力軍, 魏小文

2008, 30(10): 1090-1094. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.009

[摘要](246)

[PDF 627KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
以綜合化工污泥、膨潤土和造孔劑為原料,制成粒徑為3~6mm水處理用的生料球,經烘干、預熱、焙燒等工藝過程,進行了陶粒填料的合成研究.采用正交試驗進行陶粒的制備,測定了所制備陶粒的堆積密度、表觀密度、比表面積、筒壓強度和磨損率等性能,分析了造孔劑摻量、污泥與膨潤土配比、預熱時間、預熱溫度及燒結溫度等不同因素對陶粒主要性能的影響.根據作為水處理填料的材料應遵循的原則和對陶粒各性能分析的結果,確定了燒制污泥陶粒的最佳工藝參數:造孔劑摻量5%、污泥與膨潤土比例4:6、預熱時間30min、預熱溫度400℃、燒結溫度1140℃.掃描電鏡照片揭示了陶粒表面和內部孔隙特征及不同燒結溫度下陶粒內部孔隙的變化特征.

鐵礦粉燒結液相流動性評價

吳勝利, 裴元東, 陳輝, 彭鵬, 楊帆

2008, 30(10): 1095-1100. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.012

[摘要](159)

[PDF 739KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
燒結礦靠流動的液相粘結未熔物獲得強度,液相流動能力是鐵礦粉的一個燒結基礎特性.本文提出評價鐵礦粉燒結過程中液相流動性的兩個新指標,即"基于溫度分布的液相流動面積"以及"液相流動對溫度的敏感性",并給出這兩個指標相應的計算式以便正確把握燒結過程液相行為及優化燒結配礦.

支架支撐燒結提高燒結生產率

左海濱, 曹麗華, 劉征建, 張旭, 楊天鈞

2008, 30(10): 1101-1106. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.013

[摘要](191)

[PDF 715KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
通過燒結料層風量的大小是決定燒結機生產能力的重要因素之一.在抽風機能力不變的情況下,要增加通過料層的空氣量,就必須設法減小物料對氣流通過的阻力.在實驗的基礎上,研究了燒結杯安裝支撐板后對料層透氣性的改善效果,進而考察了對燒結生產率、燒結礦轉鼓強度、成品率、粒度組成和冶金性能等的影響.實驗表明,安裝支架后,燒結生產率明顯提高,最高提高23.15%,盡管轉鼓強度略有下降,但仍可滿足生產要求,而冶金性能也得到改善.

雙輥薄帶連鑄柱狀晶組織模擬

季晨曦, 張炯明, 任嵬, 王新華

2008, 30(10): 1107-1111,1121. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.010

[摘要](199)

[PDF 869KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
鑒于雙輥薄帶連鑄等軸晶區半固態鑄軋組織對產品性能的重要性,應用Calcosoft軟件中的FE-CA方法對薄帶柱狀晶組織進行模擬,模擬結果與實驗結果基本吻合,實現了柱狀晶區的可視化.應用建立的微觀組織模型,研究了三種工藝參數對柱狀晶區寬度的影響.結果表明:隨著熔池液面高度的增加,薄帶柱狀晶區寬度增加;隨著澆鑄溫度和鑄輥轉速的增加,薄帶柱狀晶區寬度減小.

注射成形0Cr17Mn11Mo3N無鎳高氮不銹鋼的燒結

崔大偉, 曲選輝, 郭萍, 李科

2008, 30(10): 1112-1116. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.017

[摘要](144)

[PDF 784KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用粉末注射成形技術制備了0Cr17Mn11Mo3N無鎳高氮奧氏體不銹鋼,研究了各燒結工藝參數(溫度、時間、氣氛)對其相對密度及氮含量的影響.結果表明:溫度是最重要的燒結參數,提高溫度可以顯著增加燒結體的相對密度,但引起氮含量的下降,在1300℃以上燒結,燒結體相對密度可達99%以上;燒結時間所起作用不明顯,燒結2 h足夠使粉末致密化過程完成;氣氛對0Cr17Mn11Mo3N不銹鋼的燒結影響顯著,在N₂+H₂混合氣中燒結比在純N₂氣中獲得更高的相對密度及更低的氮含量.0Cr17Mn11Mo3N不銹鋼的最佳燒結條件為:溫度1300℃,時間2 h,氣氛采用流動的高純氮氣,此時燒結體相對密度達到99.1%,氮質量分數為0.78%.

Z3CN20-09M鑄造奧氏體不銹鋼的熱老化機理

李時磊, 王艷麗, 程路, 王西濤, 林志, 陳國良

2008, 30(10): 1117-1121. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.002

[摘要](287)

[PDF 919KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研究了牌號為Z3CN20-09M的鑄造奧氏體不銹鋼在400℃下老化時間為100~3000h時的納米壓入硬度和鐵素體含量的變化規律,并用透射電鏡和場發射掃描電鏡觀察了老化后樣品的組織結構.實驗結果表明,該材料在3000h內的熱老化脆化現象是由鐵素體相區內發生調幅分解引起的.

控軋控冷工藝參數對B510L鋼性能的影響

劉靖, 韓靜濤, 溫志強

2008, 30(10): 1122-1126. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.003

[摘要](255)

[PDF 750KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
基于熱軋軋機HSMM模型建立了與某鋼廠實際熱軋生產線相一致的虛擬生產線.以B510L鋼為研究對象,分析了不同加熱溫度、終軋溫度和卷取溫度下所能獲得的鐵素體晶粒尺寸及相應的力學性能,并在此基礎上為該鋼廠提出了生產6.4 mm厚B510L帶鋼的最佳工藝參數.

卷取后冷卻速度對高強度熱軋帶鋼組織的影響

趙志毅, 楊曉臻, 薛潤東, 李杏娥

2008, 30(10): 1127-1132. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.004

[摘要](255)

[PDF 1489KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用拉伸實驗、電鏡觀察、能譜分析和硬度測試等方法,研究了700 MPa級高強度鋼熱軋鋼卷組織性能分布不均的特點,對造成其組織性能不均的原因進行了分析.結果表明,鋼卷縱向力學性能分布不均,分布規律為成卷后鋼卷的中部>內部>外部,內部和外部相差不大.沿鋼卷縱向,中部試樣和外部試樣的金相組織、碳氮化物析出狀態均存在著明顯差異,這是造成鋼卷力學性能不均的主要原因.卷取后的冷卻速度對金相組織、碳氮化物析出狀態有著重要影響.

冶金因素對鋼點蝕擴展的影響

張恒, 陳學群, 常萬順

2008, 30(10): 1133-1138. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.014

[摘要](117)

[PDF 867KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
選擇六種冶金因素各有特點的低碳鋼和一種低合金鋼,通過模擬閉塞腐蝕電池實驗,結合冶金特點和腐蝕形貌分析,研究冶金因素對孔蝕擴展的影響.結果表明,鋼中固溶氧量、夾雜物、鈣處理、磷含量及其偏析和合金元素鎳鉻等對點蝕擴展有重要影響.鋼中固溶氧量高、鈣處理、高磷量和高鎳鉻量有利于抑制蝕坑擴展.

添加元素Cu、Mo對鎳基合金噴焊層組織和性能的影響

王戩, 田文懷, 劉小萍

2008, 30(10): 1139-1143. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.015

[摘要](141)

[PDF 1021KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
選擇兩種(Ni-A、Ni-B)成分不同的Ni基合金粉末,在STB A22鋼基體上用火焰噴焊技術制備兩種噴焊層.XRD和SEM背散射電子實驗結果表明,噴焊層內的基體都是Ni和Ni₃Fe相,其中Ni-A的基體中含有少量Cu.在Ni-A、Ni-B的噴焊層內分布有大量富Cr硬質第二相,在Ni-A的噴焊層中,該相有兩種形態,且含有較多Mo元素.在Ni-B的噴焊層中,第二相分布均勻,且無Mo元素.高溫硬度實驗表明,由于噴焊層中形成了富Cr硬質第二相,Ni-A、Ni-B噴焊層的硬度較高,而由于Ni-A第二相中含有較多Mo元素,Ni-A的高溫硬度比Ni-B高,兩種噴焊層的高溫硬度均比基材常溫時高70%以上.

Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr注射成形

趙麗明, 曲選輝, 何新波, 李世瓊

2008, 30(10): 1144-1148. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.016

[摘要](175)

[PDF 1045KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr(原子分數,%)氣霧化預合金粉末為原料,采用粉末注射成形工藝制備了Ti舢合金材料,研究了該TiAl合金脫脂工藝對脫脂坯碳氧殘留量和組織的影響規律及燒結工藝對燒結體顯微組織、密度和壓縮性能的影響規律.結果表明:在脫脂溫度600℃、保溫時間為1h和真空脫脂氣氛條件下脫除坯體中剩余粘結劑,坯體中殘余碳氧含量(質量分數)分別為0.059%和0.12%;脫脂溫度從600℃升到1000℃,粉末由枝狀組織轉變為近γ組織;燒結溫度在1410~1450℃,保溫時間在1h以內,燒結體可以快速致密化;在1450℃保溫30min,燒結體相對密度可以達到95%,燒結體的抗壓強度為2105MPa,壓縮率達到30.9%,接近鑄態合金力學性能;隨燒結溫度升高,燒結體中的γ相逐漸減少,組織由近片層組織逐漸轉變為全片層組織.

釬焊金剛石磨粒焊接強度

張國青, 黃輝, 徐西鵬

2008, 30(10): 1149-1153. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.011

[摘要](134)

[PDF 929KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
利用高頻感應釬焊技術制備單層金剛石靜強度實驗樣塊和磨削砂輪,比較了單顆金剛石磨粒在磨削過程中所承受的平均法向和切向載荷分別與其釬焊后的靜壓強度和靜剪切強度大小,結合對磨削過程中磨粒的磨損形態的觀察,揭示釬焊金剛石砂輪在磨削過程中金剛石磨粒的磨損機理.實驗結果表明:一般磨削過程中金剛石磨粒所承受的載荷遠小于其靜強度;釬焊后磨粒的靜強度主要受釬焊時的真空度和釬焊加熱時間的影響,真空度越高,靜強度越大,釬焊時間越長,靜壓強度損失越大,而靜剪切強度卻存在一個最佳的釬焊時間;利用高頻感應加熱方式制備金剛石工具的磨粒焊接強度,完全能滿足一般磨削加工要求,在磨削過程中磨粒以微破碎為主,很少有脫落和整顆折斷現象.

四支管鋼板控冷結構噴嘴管出口流量均勻性

張少軍, 許小花, 楊春彥, 李忠富, 趙影

2008, 30(10): 1154-1157. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.001

[摘要](256)

[PDF 543KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用有限元耦合場數值模擬計算方法,對鋼板控冷設備中四支管結構管路的流場進行了三維穩態數值模擬,分析了噴嘴管直徑、噴嘴管高度、支管直徑以及入口管進水流速等參數對各噴嘴管出口流量均勻性的影響.模擬結果表明:噴嘴管直徑、支管直徑、入口管進水流速對各噴嘴管出口流量均勻性影響較大,而噴嘴管高度對各噴嘴管出口流量均勻性影響較小.

CSP軋機萬向接軸彎扭耦合振動

閆曉強, 劉麗娜, 曹曦, 史燦

2008, 30(10): 1158-1162. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.008

[摘要](263)

[PDF 785KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
以連續分布質量的軋機萬向接軸為研究對象,考慮了萬向接軸的傾角、自重、質量偏心以及阻尼的影響,從動力學角度建立了萬向接軸的彎扭耦合振動方程,并對實測的數據給出了理論解釋.從所得到的微分方程可以看出:當軸系存在不平衡時,扭轉振動與彎曲振動之間存在著很明顯的相互耦合關系;當軸系沒有不平衡時,扭轉振動會對彎曲振動產生影響,而彎曲振動對扭轉振動沒有影響.

四位置導引機構解域分析及綜合方法

錢衛香, 韓建友

2008, 30(10): 1163-1168. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.018

[摘要](196)

[PDF 1100KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
對于給定的剛體四位置,在布爾梅斯特曲線上任取兩組位置點可得到無窮多個機構解,要求設計者快速準確地從中選取位置點綜合出滿足各項設計要求的最優機構是比較困難的.本文提出將無窮多機構解用有限機構解域來表示,通過機構解域初步分析繪出機構屬性圖,據此設計者可了解每個機構的類型、最小傳動角、桿長比以及有無缺陷等信息.其次施加約束條件構成可行機構解域,這樣可避免位置點選取的盲目性.最后基于可行機構解域或感興趣的區域繪制機構性能分析圖確定機構最優解.

懸浮床氮化硅合成熱過程的實驗研究與數值模擬

尹少武, 王立, 孫淑鳳, 童莉葛

2008, 30(10): 1169-1173,1193. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.007

[摘要](281)

[PDF 779KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
針對基于流態化技術利用硅粉直接氮化合成氮化硅粉的新工藝,建立了懸浮床內熱過程的二維數學模型,并借助CFD商業軟件FLUENT對懸浮床內熱過程進行了數值模擬,分析了氮氣速度、粉氣比和氮化溫度等因素對溫度場和硅轉化率的影響.結果表明,模擬計算值與實驗值誤差小于5%,該模型可以用來預測懸浮床內的熱過程.在本文條件下,當以平均粒徑2.7μm的硅粉為原料、氮化溫度為1 380℃、氮化時間為54.5 s時,硅的轉化率為22.5%.模型預測表明,如果將氮化溫度升至1 450℃、氮化時間延長至7.1 min,那么硅轉化率可達98.6%,氮化硅純度達98%以上.

冪律流體延伸表面逆來流邊界層特性分析與數值模擬

張浩, 張欣欣, 鄭連存

2008, 30(10): 1174-1178. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.006

[摘要](254)

[PDF 703KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
首先利用量級分析理論對冪律流體延伸表面邊界層流動進行分析,得到邊界層厚度的量級和影響因素;引入量綱為1變量,將動量邊界層的控制方程轉化為量綱為1的控制方程組.數值求解了具有不同冪律指數n的流體在平板逆來流且平板運動參數ζ不同的情況下的層流邊界層流場,分析了冪律指數n和平板運動參數ζ對動量邊界層厚度、量綱為1速度分布和量綱為1剪切力分布的影響規律.結果表明,速度邊界層的分布不僅和平板運動參數有關,而且和冪律指數有關.

針對固定重量板坯的板坯設計優化算法

席陽, 李鐵克

2008, 30(10): 1179-1183. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.005

[摘要](269)

[PDF 474KB](20) [施引文獻] ()

摘要:
針對板坯重量被事先確定的情況,提出了客戶訂單重量需求規格和寬度需求規格為區間值的板坯設計問題,建立了最小化板坯數量和總盈余量的多目標板坯設計模型.基于構建的訂單-板坯矩陣和板坯相容集合,提出了一種兩階段的板坯設計最優算法,算法的第一階段實現板坯數量最小化,第二階段實現總盈余量的最小化.針對提出的算法,給出了最優性質的理論證明以及基于實際數據的應用算例.

求解TSP問題的一種基于信息素的遺傳交叉算子

趙方庚, 李蘇劍, 孫江生, 劉偉民, 梅冬

2008, 30(10): 1184-1187. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.022

[摘要](116)

[PDF 576KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
提出了求解TSP問題的一種新的基于信息素的遺傳交叉算子,并對算子構造子個體的過程進行了實驗分析.在生成子個體時,基于信息素的遺傳交叉算子不僅能夠利用包括邊長度和鄰接關系在內的局部信息,還可以利用以信息素形式保存的全局信息.在純遺傳算法框架內,利用TSP基準算例對所提出的交叉算子的性能進行了實驗測試.結果表明,該算子在精度和收斂速度上均優于其他知名的交叉算子.

改進粒子群優化神經網絡及其在產品質量建模中的應用

王建國, 陽建宏, 云海濱, 徐金梧

2008, 30(10): 1188-1193. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.023

[摘要](148)

[PDF 757KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
針對傳統神經網絡優化算法易陷入局部最優值的問題,在標準粒子群算法的基礎上,對粒子速度與位置更新策略進行改進,提出一種基于改進粒子群優化算法的BP神經網絡建模方法.使用sinc函數、波士頓住房數據及某鋼廠帶鋼熱鍍鋅生產的實際數據進行驗證.結果表明,與標準的反向傳播神經網絡和支持向量機相比,基于改進粒子群優化的神經網絡模型可以有效提高預測精度.

間諧波檢測的FFT算法改進和DSP實現

柯勇, 陶以彬, 王世華

2008, 30(10): 1194-1199. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.020

[摘要](118)

[PDF 961KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
提出一種快速傅里葉變換(FFT)的改進算法,該算法利用FFT的衰減特性,只需要對FFT算法做簡單的變換,就可以有效地消除頻譜泄漏分量,實現非整數次諧波的精確檢測,克服了傳統FFT的缺陷.該算法與加窗體FFT相比,具有相近的特性,在算法構造方面又比加窗體FFT算法更簡單,因此該算法更加適合應用于存儲資源有限的微處理器上.為證明該算法應用于微處理器的方便性,設計了一套基于數字信號處理(DSP)的諧波檢測裝置,并對該算法進行了驗證.

基于核典型相關分析的姿態人耳、人臉多模態識別

王瑜, 穆志純, 徐正光, 駱佳佳

2008, 30(10): 1200-1204. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.10.021

[摘要](136)

[PDF 519KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
選用在生理位置上具有一定關聯性的人耳和人臉作為研究對象,針對劇烈的姿態變化會造成融合信息大量缺損的問題,提出了一種基于核典型相關分析的多模態識別方法,利用標準化和中心化兩種方法對原始數據集進行預處理,并用最近鄰方法進行分類識別.實驗結果表明,核典型相關分析方法可以有效地克服劇烈的姿態變化對人耳和人臉識別的影響,且與單生物特征相比,識別率顯著提高.