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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2008年第30卷第2期

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北洺河鐵礦開采沉陷預計及地表變形監測與分析

蔡美峰, 李春雷, 謝謨文, 李曉璐

2008, 30(2): 109-114. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.004

[摘要](241)

[PDF 968KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
根據北洺河鐵礦覆巖整體性差的特點,將基于地理信息系統(GIS)和概率積分法的MSDAS-GIS系統應用于采用無底柱分段崩落法的金屬礦山的開采沉陷預計.通過GIS建模全面反映礦區的三維地理、地質信息及其內在屬性,利用GIS的空間分析和圖形顯示功能對理論預計結果和現場監測結果進行綜合分析,從而直觀反映出開采沉陷對周圍環境的影響程度及范圍.

大同礦區地應力測量及其與地質構造的關系

李長洪, 張吉良, 蔡美峰, 董鵬, 關金龍, 張永

2008, 30(2): 115-119. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.003

[摘要](232)

[PDF 613KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究大同礦區在煤炭開采過程中煤和瓦斯突出形成的沖擊地壓、采礦工程圍巖破壞等動力災害的形成原因及其防治對策,采用改進型CSIRO空心包體應變計,對大同礦區進行了四個測點的應力解除測量實驗以及室內溫度標定和圍壓率定實驗.根據實驗結果,利用地應力計算機程序優化求解出每個測點地應力張量,再結合礦區地質構造分析地應力與礦區地質構造的關系.通過研究,獲得了大同礦區的地應力分布規律及其與地質構造的關系.

含砷低品位硫化銅礦生物柱浸實驗

溫建康, 阮仁滿

2008, 30(2): 120-125. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.015

[摘要](159)

[PDF 746KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
介紹了含砷低品位硫化銅礦柱浸實驗研究方法、裝置和結果.實驗在八根有機玻璃柱浸系統中進行,考察了細菌種類、礦石粒度、供氧條件及浸出周期等參數對浸出率的影響.結果表明,在-12mm粒度下,采用Z08090-O菌株浸出,浸出167d,銅浸出率為80.75%.對含大量黃鐵礦且耗酸脈石少的礦石,酸的累積降低了采用普通馴化浸礦菌的銅浸出率,但采用激光誘變獲得的耐低pH值浸礦菌,能夠保持高效的銅浸出率.

T122鐵素體耐熱鋼析出相熱力學模擬計算

孔玉瑩, 董建新, 張麥倉

2008, 30(2): 126-130. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.018

[摘要](157)

[PDF 689KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用Thermo-Calc熱力學計算軟件,對T122鐵素體耐熱鋼釩含量變化對平衡析出相及A₃、A₄點的影響進行了研究.結果表明,T122鋼的主要平衡析出相為M₂₃C₆、MX和Laves相.當釩質量分數在0.15%以下時,將析出極少量的Z相,且其隨著釩含量的增加析出量呈直線下降;當釩質量分數在0.28%以上時,將析出兩種不同的MX相,隨著釩含量的增加MN相的比例下降,而M(C,N)相的比例增加.釩含量的變化對M₂₃C₆和Laves相的影響甚小.釩作為封閉奧氏體元素,增加釩含量,鐵素體與奧氏體的轉變區域將變小.

雙相不銹鋼與微合金鋼異金屬焊接接頭的組織及性能

王曉燕, 張雷, 路民旭

2008, 30(2): 131-136. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.013

[摘要](156)

[PDF 1415KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用ER2209焊絲對雙相不銹鋼SAF2205與微合金管線鋼X65進行熔化極氣體保護焊接,獲得了具有良好力學性能的異種鋼焊接接頭.焊接接頭不同區域顯微組織觀察和成分分析表明,微合金鋼與不銹鋼焊縫間存在異金屬熔合區和第二類邊界線,熔合區存在Ni、Cr的濃度梯度分布,且硬度高于兩側的焊縫和母材.通過宏觀拉伸、缺口拉伸和低溫沖擊實驗測試了焊接接頭的力學性能,并獲得了接頭不同部位在1mol·L^-1 NaCl溶液中的極化曲線.拉伸試樣斷裂發生于強度相對較低的微合金鋼母材.焊縫金屬的缺口拉伸強度和沖擊韌性均略低于雙相不銹鋼母材,但腐蝕電位略高于母材.微合金鋼熱影響區與母材力學性能相當,腐蝕電位略高于母材.

軋制油對鋁箔退火表面質量的影響

孫建林, 孫艷偉, 馬艷麗, 王錄, 張軍

2008, 30(2): 137-140. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.008

[摘要](320)

[PDF 652KB](18) [施引文獻] ()

摘要:
針對鋁箔軋后退火時,軋制油對鋁箔表面的污染進行分析研究.首先利用熱重與差熱分析儀對軋制油和添加劑的退火失重和差熱曲線進行測定,發現軋制油隨溫度增加,經歷了兩個階段變化:先大量揮發,后發生氧化.退火油斑的形成取決于后者,這從理論上解釋了軋制油在退火時的熱物性變化對鋁箔退火表面的影響.

Mg-Cu-Y-Si合金玻璃形成能力及力學性能

劉克明, 楊濱, Nini PRYDS

2008, 30(2): 141-143,207. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.012

[摘要](123)

[PDF 490KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用銅模澆鑄法制備了Mg₆₀Cu_30-xY₁₀Si_x(x=0,1.0,1.8,2.5,5.0)合金.結果表明,當x=1.0時,合金具有最大的玻璃形成能力,并且其顯微硬度和斷裂韌性比Mg₆₀Cu₃₀Y₁₀合金也有明顯改善.與Mg₆₀Cu₃₀Y₁₀合金比較,Mg₆₀Cu₂₉Y₁₀Si₁合金過冷液相區寬度ΔT_x值減少,但約化玻璃轉變溫度T_rg值略有增加.

TiO₂納米管陣列薄膜的熱穩定性

蔣武鋒, 郝素菊, 蒼大強, 凌云漢, 白新德

2008, 30(2): 144-147. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.016

[摘要](138)

[PDF 972KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用液相沉積法在Al板上制備了TiO₂納米管陣列薄膜,并在不同溫度下進行了熱處理.用場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等手段對樣品進行了表征.結果表明:未經過熱處理的TiO₂薄膜的晶體結構是非晶態的;在400℃的空氣中焙燒2h,薄膜出現銳鈦礦相;650℃空氣中焙燒2h后,薄膜仍然保持著良好的管狀結構.薄膜中Al₂O₃的存在,抑制了TiO₂晶粒的長大,提高了薄膜的熱穩定性.

冶金活性石灰燒制過程最佳工藝制度

郭漢杰, 尹志明, 王宏偉

2008, 30(2): 148-151. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.001

[摘要](279)

[PDF 619KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
在實驗室對回轉窯燒制活性石灰的工藝進行了模擬,發現對CaCO₃分解后形成活性石灰影響較大的參數為預熱溫度、預熱時間、鍛燒溫度和煅燒時間.活性石灰燒制的最佳參數為:預熱溫度700℃,預熱時間60min,與此對應的鍛燒溫度1150℃,煅燒時間15min.選用宣化鋼鐵公司生產的石灰石原料,得到的活性石灰的活性度可以達到410mL.

光輻射對丙烯酸聚氨酯涂層防腐保護性能的影響

王玲, 高瑾, 李曉剛, 胡建文

2008, 30(2): 152-155. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.009

[摘要](243)

[PDF 947KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
以氙燈為光源,對丙烯酸聚氨酯涂層/碳鋼體系進行人工加速老化實驗,用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)、光學顯微鏡和光澤儀對老化的涂層進行分析表征,用鹽霧實驗測試涂層老化后的防腐性能,初步探討了光輻射對涂層保護性能的影響.結果表明,不同老化周期的體系在鹽霧實驗后,表面涂層的保護狀態均基本完好,但膜下金屬腐蝕程度隨老化時間的增加而加劇.其原因是:光輻射使涂層中C—N鍵斷裂,且隨老化時間的延長,涂層表面粗糙程度增加,光澤度下降;涂層化學結構及表面狀態的變化加速了腐蝕介質在涂層中的滲透,從而導致膜下金屬腐蝕加重.

人工氣候老化對熱塑性彈性體SBS結構與性能的影響

高瑾, 李曉剛, 趙泉林, 包進平

2008, 30(2): 156-160. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.002

[摘要](289)

[PDF 1003KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
利用紫外老化試驗箱,對熱塑性彈性體SBS進行人工加速老化實驗,采用色度計、顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜儀和力學試驗機研究人工氣候老化對SBS的顏色、表面形貌、顯微結構和力學性能的影響.結果表明:隨著老化時間的延長,SBS表面顏色逐漸變黃,裂紋逐漸變密,有羰基>C＝O生成,試樣的斷裂強度、扯斷伸長率和撕裂強度先迅速降低,然后趨于穩定;而邵氏硬度隨老化時間逐漸增大;其力學性能向硬而脆的方向發展;扯斷伸長率變化幅度是檢測降解變化的最明顯指標.

斜軋磷銅球成形過程的數值模擬

周永平, 王寶雨, 胡正寰

2008, 30(2): 161-164. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.007

[摘要](263)

[PDF 562KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
確定了斜軋磷銅球軋輥孔型曲面方程,通過VC++編程得到軋輥孔型曲面上的特征曲線.利用Pro/E的曲面建模功能建立了軋輥的三維實體幾何模型.利用DEFORM-3D軟件,采用三維剛-塑性有限元法對斜軋磷銅球進行了數值模擬,獲得軋件變形區的應力-應變場分布規律.

H型鋼萬能軋制過程中金屬流動的有限元分析

馬光亭, 臧勇, 朱國明, 康永林

2008, 30(2): 165-168. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.006

[摘要](254)

[PDF 606KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
采用顯示動力學有限元軟件LS-DYNA,結合生產實際,對H型鋼萬能軋制進行了仿真計算.在仿真結果的基礎上,根據軋制平面內的節點位移矢量分布情況,分析了軋件斷面內金屬流動規律.仿真結果顯示軋件斷面內在立輥和平輥壓下方向上存在"零位移線",說明在H型鋼萬能軋制過程中,在立輥和平輥壓下方向上軋件內金屬流動存在"位移中性面",并伴有翼緣端部金屬流動產生"內翻"的情況.

應用剛塑性體的變分原理求解鋼軌萬能軋制過程的力能參數

董永剛, 張文志, 宋劍鋒

2008, 30(2): 169-177. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.005

[摘要](220)

[PDF 961KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為了簡化鋼軌萬能軋制過程的三維幾何模型,首先把帶箱形孔型立輥簡化為等效的平輥,然后分別給出軌腰、軌頭及軌基的運動學許可速度場,求出在此速度場下相應變形區的塑性變形功率以及速度間斷面上消耗的功率,計算中考慮了由于前滑和后滑而產生的摩擦功率.根據剛塑性體的變分原理求解水平輥和兩個立輥軋制力和軋制力矩的近似解.通過比較理論值和實驗值可知,利用變分原理求出的力能參數近似解稍大于實驗值但最大誤差不超過20%,因此根據變分原理進行力能參數計算和軋制工藝參數設定及優化是比較可靠的.

軟質鍍鋅薄帶鋼卷取中邊部板形缺陷的產生機理與解決措施

常鐵柱, 張清東, 白劍, 姜正連, 吳彬

2008, 30(2): 178-183. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.011

[摘要](132)

[PDF 722KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
生產中發現原本板形良好的鍍鋅后帶鋼,經過卷取成卷運至下道工序(彩涂)再開卷后,帶鋼邊部出現了嚴重的密集邊浪,使帶鋼因無法涂層而成廢次品.通過現場實測分析和運用逐層迭代法對卷取過程中帶鋼彈性變形行為解析求解,以及定量研究鋼卷卷取層數、卷取張力、帶鋼厚度和板廓負凸度等因素對帶鋼在卷取狀態下的應力場和位移場的影響,揭示出產生這一現象的力學背景.以解析分析結果和現場實測結果為依據,提出了卷取工藝參數的改進方案并投入生產使用,徹底消除了卷取過程產生的帶鋼邊部板形缺陷,使機組的產品板形質量和成材率明顯提高.

神經元網絡應用于圓坯連鑄結晶器傳熱計算

王旭東, 姚曼, 尹合壁, 郭亮亮, 劉曉, 于艷

2008, 30(2): 184-188. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.014

[摘要](129)

[PDF 854KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
以圓坯連鑄結晶器溫度實測數據為基礎,研究應用神經元網絡求解結晶器傳熱反問題的可行性,并嘗試將神經元網絡與數值計算結合用于結晶器傳熱計算,探索針對實測數據的結晶器傳熱在線計算方法.結果表明,數值計算結果與實測溫度符合較好,可真實反映實際生產中圓坯結晶器傳熱的非均勻特性.

柔性鉸鏈運動性能多目標優化設計

邱麗芳, 南鐵玲, 翁海珊

2008, 30(2): 189-192. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.017

[摘要](171)

[PDF 472KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
分析了表示柔性鉸鏈運動性能的柔度矩陣.以影響其性能的關鍵因素即柔性鉸鏈的結構參數為設計變量,提高柔性鉸鏈的轉動性能為目標,建立了其多目標優化模型,并給出了基于Powell內點懲罰函數法的直圓型柔性鉸鏈優化設計實例;優化結果說明該方法的有效性和實用性.對優化前后柔性鉸鏈的運動性能進行了分析比較;結果表明,當施加一確定力時,優化后柔性鉸鏈的運動性能比優化前有了明顯提高,達到了改善直圓型柔性鉸鏈運動性能的目的.

利用FEMLAB模擬微電磁石的磁場區域

傅偉, 熊平, 陳沛玲, 彭飛武, 劉建庭

2008, 30(2): 193-196. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.019

[摘要](145)

[PDF 509KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用FEMLAB軟件模擬出在2D和3D的情況下微電磁石的電磁感應對磁場強度的影響.因為在3D界面下不能完全將實際模型重建,采用縮小實體的方法,將縮小后的模型在2D環境下模擬,可以顯示出與大空間范圍構造相似的仿真結果.3D仿真結果顯示的大體結構及空間范圍的情況與2D仿真結果大致相同,且3D仿真結果的誤差在正常情況下至少為10%,因此3D與2D仿真環境下的磁體結構是可以比較的.

寬帶鋼冷連軋機綜合耦合模型的分步解耦設計

彭鵬, 楊荃

2008, 30(2): 197-201. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.010

[摘要](134)

[PDF 716KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
對影響板形、板厚和張力的各種軋制因素進行了系統的理論分析,建立了冷連軋機綜合耦合模型.針對耦合模型的特點提出分步解耦設計策略,相對于常規解耦設計可明顯簡化解耦過程,并給出各解耦環節的簡化方案以利于實際工程應用.基于某1250mm八輥五機架冷連軋機第1機架的實際參數,采用Matlab/Simulink工具對簡化后的分步解耦系統進行分析,仿真結果表明其可有效消除軋制過程中板形、板厚和張力控制之間的耦合影響關系.

數據挖掘在安鋼電極預測建模中的應用

郭飛, 李華德, 冉正云

2008, 30(2): 202-207. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.021

[摘要](117)

[PDF 770KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
從安鋼電極控制的實際應用出發,應用數據挖掘技術建立了電極預測模型并應用于電極控制系統的參數整定.首先介紹了建立電極預測模型的數據挖掘過程;然后在數據挖掘算法中提出了一種新的變結構遺傳Elman網絡方法,該算法用改進的混合遺傳算法對網絡結構和權值及自反饋增益同步動態尋優.將基于BP算法的Elman網絡和本文提出的變結構遺傳Elman網絡都應用于安鋼交流電弧爐的電極預測模型中進行比較.通過基于安鋼現場數據的計算機仿真實驗表明:采用變結構遺傳Elman網絡的數據挖掘算法比BP算法具有更好的動態性能、更快的逼近速度和更高的精度.在此基礎上,把建立的模型應用于安鋼電極控制系統的參數整定,取得了良好的控制效果.

基于多變量相重構的混沌時間序列預測

黎敏, 徐金梧, 陽建宏, 楊德斌

2008, 30(2): 208-211,216. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.023

[摘要](148)

[PDF 512KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
提出了一種基于多變量相重構的混沌時間序列預測方法.該預測方法從非線性動力學系統中獲取與待預測時間序列相關的信息組成多變量時間序列,首先進行多變量相空間重構,然后利用局域多元線性回歸模型在相空間中進行預測,最后從預測出的高維相點中分離出時間序列的預測值.由于考慮了動力學系統中多個變量之間相互耦合的關系,從而增加了重構相空間的系統信息量,使得相空間的相點軌跡更加逼近原系統的動力學行為.與采用單變量進行預測的方法相比,基于多變量相重構的預測方法無論是單步預測還是多步預測,都能有效地提高預測精度,且具有嵌入維數的選擇對預測精度影響較小的優點.通過對Lorenz混沌信號進行預測,實驗結果驗證了方法的有效性.

一種基于背景減法的運動目標檢測算法

李文斌, 周曉敏, 王長松

2008, 30(2): 212-216. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.020

[摘要](150)

[PDF 531KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對靜止攝像機下的運動目標檢測問題,提出了一種基于背景減法的運動目標檢測算法.首先利用無拘束學習方式迅速建立多個可靠的RGB顏色背景模型,然后在運動目標分割過程中,及時地根據場景變化對背景模型進行更新,同時利用色度信息及局部交叉熵信息去除陰影,得到較為精確的運動目標.在對用普通USB攝像頭獲取的視頻序列實驗中,該算法顯示了良好的性能.

基于非結構化數據挖掘結構模型的Web文本聚類算法

胡健, 楊炳儒, 宋澤鋒, 錢榕

2008, 30(2): 217-220. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.02.022

[摘要](145)

[PDF 458KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
在非結構化數據挖掘結構模型——發現特征子空間模型(DFSSM)——的運行機制下,提出了一種新的Web文本聚類算法——基于DFSSM的Web文本聚類(WTCDFSSM)算法.該算法具有自穩定性,無須外界給出評價函數;能夠識別概念空間中最有意義的特征,抗噪聲能力強.結合現代遠程教育網應用背景實現了WTCDFSSM聚類算法.結果表明:該算法可以對各類遠程教育站點上收集的文本資料信息自動進行聚類挖掘;采用網格結構模型,幫助人們進行文本信息導航;從海量文本信息源中快速有效地獲取重要的知識.