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

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2008年第30卷第3期

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破碎巖體巷道非對稱破壞與變形規律定量預計與評價

任奮華, 來興平, 蔡美峰, 呂兆海, 鄒磊, 柴鑫, 李立波

2008, 30(3): 221-226,232. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.003

[摘要](211)

[PDF 1296KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
在綜合分析區域地質(震)特征、巖體空間變異性特征、開采技術條件和支護模式的基礎上,利用FLAC^3D程序,定量評價了破碎巖體巷道非對稱破壞與變形特征.與現場監測對比分析表明,頂部破碎巖層深度、劣化后的巖體強度以及支護模式的合理性等對巷道巖體破壞的影響比較顯著,錨桿(索)將破碎巖體與深層穩定巖體承接起來共同控制結構穩定性,從而進一步驗證了計算模型的正確性和可行性.工程實踐表明,加固后完整穩定頂部巖體與兩幫煤體共同控制了非對稱載荷作用和煤壁力學強度的劣化,減少了非對稱變形、煤壁擠壓及滑落失穩,進而有效遏制冒頂的發生.

高陡邊坡滑坡的潛在影響因素分析及安全評價

余偉健, 高謙, 張延凱, 翟淑花

2008, 30(3): 227-232. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.004

[摘要](236)

[PDF 648KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
針對廠壩露天礦高陡邊坡滑坡的可能性和影響因素的不確定性,根據現場調查資料及監測數據,首先分析了影響邊坡滑坡的五個潛在影響因素,并通過正交實驗找出了關鍵影響因素,分析了影響滑坡的關鍵作用路徑;然后進行回歸分析,獲得了影響因素與位移矢量間的擬合函數,并在極限狀態下數值計算得出一系列巖體強度參數及其對應的位移和安全系數.最終獲得了巖體參數和位移矢量之間以及安全系數和位移矢量之間的擬合函數.研究表明,該邊坡安全系數在1左右,處于較不穩定狀態,應加強監測.

擊實水泥土強度隨養護齡期增長的微觀機理

王兵, 楊為民, 李占強

2008, 30(3): 233-238. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.015

[摘要](153)

[PDF 923KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
通過室內夯實水泥土樁無側限抗壓強度實驗和微觀結構觀測,研究了擊實水泥土強度隨養護齡期增長的微觀機理.實驗結果表明:隨養護齡期的增長,擊實水泥土塊的無側限抗壓強度增加,漸趨于一個穩定值;60d齡期強度即可作為擊實水泥土的設計強度.水泥土強度隨齡期增長實質上反映了水泥水化凝膠體與拌和土料中的活性物質之間的離子交換和團粒化作用,以及硬凝反應程度由弱變強,在微觀結構上表現為水泥土塊中水化物結晶體由絮狀、纖維狀結構逐漸變為菊花狀結構,最終形成網格狀結構;粒間孔隙由大變小,分散狀的土顆粒發生團粒化,隨著水化作用的持續進行,相鄰團粒被網格狀水化物晶體聯接形成水泥土結石體,從而導致水泥土強度的提高.

低碳鋼內裂紋熱愈合時的耗散結構

趙中里, 韓靜濤, 劉靖, 劉紫薇

2008, 30(3): 239-243. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.014

[摘要](104)

[PDF 680KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
為研究鋼內裂紋愈合機理,對經過熱愈合處理的稀土Q235鉆孔壓縮試樣的組織進行了光學顯微鏡和SEM電鏡觀察與分析.結果表明,低碳鋼在熱愈合過程中產生了兩類耗散結構特征:基體中片狀珠光體的溶解;裂紋愈合區組織的形成.分析認為,含內裂紋的低碳鋼是遠離平衡態的開放系統,熱愈合過程中存在著反應擴散非線性基本條件,存在濃度起伏、結構起伏、能量起伏等漲落因素,因此導致了材料內部有序耗散結構的產生.

C和N含量對V微合金非調質鋼靜態再結晶量的影響

辛彬楠, 劉國權, 王安東

2008, 30(3): 244-248. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.013

[摘要](233)

[PDF 609KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
使用Gleeble-1500熱/力模擬機,對四種V-N微合金非調質鋼和一種非V-N微合金化對比鋼進行了靜態再結晶實驗研究.研究結果表明:當鋼中C質量分數為0.33%時,V-N微合金鋼的靜態再結晶要比未V-N微合金化的對比鋼有明顯滯后,尤以820~880℃溫度范圍內最為明顯,因此鋼中V析出物對道次間再結晶過程影響很大.進一步研究表明,V-N微合金非調質鋼道次間靜態再結晶量受C含量的影響并不呈簡單線性關系:在760~880℃溫度范圍內,道次間靜態再結晶量在鋼中C質量分數為0.33%時均為極大值,而940℃下所有五種實驗鋼均完成了靜態再結晶;鋼中V析出物對道次間靜態再結晶的影響機制相當復雜,與其析出時機關系很大.在此C含量下且V和Ti量均近似相同的V-N微合金實驗鋼中,發現當N質量分數從140×10^-6增加到210×10^-6時,該溫度范圍內道次間靜態再結晶量下降14%~19%,N含量增加有明顯抑制道次間靜態再結晶的作用.

TA1/Q235鋼復合板累積疊軋焊界面特性

董成文, 李艷芳, 任學平

2008, 30(3): 249-253. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.006

[摘要](228)

[PDF 866KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
對TA1/Q235鋼復合板累積疊軋焊進行了研究.研究結果表明:采用累積疊軋焊方法能夠制備出結合性能較好的鈦/碳鋼復合板,其結合強度隨著累積變形量與首道次變形量的增加而提高,疊軋過程中經磨床打磨與噴丸處理獲得潔凈、新鮮并具有一定加工硬化程度的結合界面,會促進復合板結合強度的提高.800℃以下熱軋后,Q235鋼的組織呈明顯的條帶狀;而850℃以上熱軋后,Q235鋼條帶狀變形組織逐漸轉化為等軸狀,界面附近的Q235鋼脫碳,出現明顯的排列整齊且粗大的鐵素體晶粒帶.鈦側的組織主要有等軸α組織和魏氏α組織.綜合考慮軋制溫度對鈦與Q235鋼組織與界面結合性能的影響,累積疊軋溫度應控制在800~850℃之間.

放電等離子燒結TiAl基合金的顯微組織及力學性能

路新, 何新波, 李世瓊, 曲選輝

2008, 30(3): 254-257. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.010

[摘要](145)

[PDF 626KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
以Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金粉末為原料,采用放電等離子燒結工藝制備出TiAl基合金,并研究了制備工藝、顯微組織與室溫力學性能三者的關系.結果表明,采用放電等離子燒結方法可制備出致密度高、組織均勻的TiAl基合金.燒結溫度對合金的顯微組織影響顯著,且其室溫力學性能與顯微組織密切相關,顯微組織越細小,室溫強度和塑性越高.當燒結溫度為1100℃時,制備出的TiAl-V-Cr合金顯微組織類型為細小雙態組織,具有35.2%的壓縮率和3321MPa的斷裂強度,顯示出較好的室溫壓縮性能.

變形參數對AZ31鎂合金變形抗力的影響

丁睿, 蔡慶伍, 魏松波

2008, 30(3): 258-262. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.012

[摘要](134)

[PDF 1160KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用Gleeble-1500熱模擬試驗機對AZ31鎂合金在變形溫度為250~400℃、變形速率為0.5~3.0s^-1下進行熱變形模擬實驗,得到了AZ31鎂合金真實應力-真實應變曲線,并通過光學顯微鏡觀察了試樣在變形中的微觀組織.結果表明,動態再結晶是該實驗條件下晶粒細化的主要機制,變形參數影響了再結晶的程度.

一種改善La-Mg-Ni貯氫電極合金性能的方法

安富強, 李平, 曲選輝, 鄭雪萍

2008, 30(3): 263-266. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.007

[摘要](254)

[PDF 674KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
提出用放電等離子燒結技術(SPS)改善La-Mg-Ni貯氫電極合金的綜合電化學性能.所選La-Mg-Ni貯氫電極合金為La_0.7Mg_0.3Ni_2.5Co_0.5.實驗結果表明,用SPS和真空中頻感應熔煉制備得到的合金具有近似的最大放電容量.SPS技術增強了合金電極的循環壽命:在經過150次的充放電循環后,用SPS法制備的La_0.7Mg_0.3Ni_2.5Co_0.5合金的容量保持率為61.8%;而感應熔煉法得到的合金電極的容量保持率僅為39.6%.同時用SPS技術使合金的放電中值電壓增加,放氫平臺變寬,平臺傾斜度減小.

應變速率對電沉積納米晶銅拉伸性能的影響

張含卓, 江中浩, 連建設

2008, 30(3): 267-271. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.005

[摘要](244)

[PDF 1100KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用直流電沉積工藝,制備了平均晶粒尺寸為56nm的致密納米晶銅.室溫下進行單向拉伸實驗,發現納米晶銅的強度和韌性均隨應變速率的升高而增大,特別是韌性的速率敏感十分顯著.應變速率由1.04×10^-5s^-1升至1.04s^-1時,斷裂應變由23.2%增至39.4%,同時抗拉強度由309MPa增至451MPa.這一現象可歸因于兩個方面:首先,納米晶銅的應變硬化行為隨應變速率的升高而增大,從而使其均勻變形階段的應變增加;其次,高應變速率下納米晶銅頸縮時發生晶粒轉動,這有助于其失穩階段的應變增加.

納米鎢粉的燒結工藝

李會謙, 林濤, 郭志猛, 吳成義, 羅驥

2008, 30(3): 272-275,306. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.011

[摘要](172)

[PDF 1090KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用催化-凝膠法制備的平均粒徑60nm的納米鎢粉為原料,經鋼模壓制成生坯,用高溫膨脹儀測定了納米鎢粉坯體的燒結收縮動力學曲線;然后分別測定了不同燒結溫度和燒結時間下燒結體晶粒尺寸和相對密度的變化.結果表明,納米鎢粉的坯體在200℃開始收縮,1300℃基本停止收縮.從1000℃到1200℃,其相對密度提高了24%,是致密化過程最快的階段.在1200℃×120min的燒結工藝下得到燒結體相對密度為95%,晶粒尺寸為5μm的鎢材.

電化學沉積Rh制備紫外拉曼活性基底

劉鵬, 刁鵬, 張大峰, 項民, 張琦, 王鳳平

2008, 30(3): 276-280. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.002

[摘要](289)

[PDF 801KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
Rh在紫外激發區間有著較強的表面增加拉曼散射(SERS).用循環伏安法研究了RhCl₃溶液中Rh³⁺在Au電極上的電化學還原行為,用恒電位階躍法在Au基底上制備了Rh沉積層,并用場發射掃描電子顯微鏡、能譜及電化學方法對得到的沉積層進行了表征.結果表明,在所選擇的電位下用電沉積方法能夠在金表面得到均勻的Rh沉積層,該沉積層保持了金屬Rh原有的電化學特性.采用電化學方法通過先粗糙Au電極再沉積Rh的策略,可以制備粗糙的Rh表面作為紫外SERS基底.拉曼光譜實驗表明,以吡啶為探針分子,該基底具有很好紫外SERS活性.

原位合成Mo₅SiB₂的熱力學分析

張來啟, 黃蕾

2008, 30(3): 281-284. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.009

[摘要](261)

[PDF 465KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
計算了Mo-Si-B三元系中各化合物不同溫度下標準生成自由焓和合成Mo₅SiB₂(T2相)反應在不同開始溫度下的絕熱溫度及反應產物的熔化比.結果表明:用Mo、Si和B三種元素粉末混合物來原位合成Mo₅SiB₂在熱力學上是完全可行的;合成Mo₅SiB₂不宜用燃燒合成的自蔓延模式,宜采用燃燒合成的熱爆模式(原位反應熱壓工藝);反應的絕熱溫度及反應產物的熔化比與開始溫度有關.

一類含氟希夫堿液晶的合成及中間相性能

魏強, 曹暉, 朱思泉, 原小濤, 張立培, 楊槐

2008, 30(3): 285-288. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.001

[摘要](247)

[PDF 555KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
合成了一系列希夫堿酯類化合物——4-(4-烷基反式環己基)苯甲酸4-(2,3,4-三氟苯胺亞甲基)苯酚酯.通過紅外光譜(FTIR)和氫核磁共振(¹H NMR)對產物化學結構進行了確認,并采用偏光顯微鏡(POM)和差示掃描量熱儀(DSC)對其中間相性能進行了研究.結果表明,所得產物均存在近晶相和向列相且清亮點均高于300℃;隨著烷基鏈長度增加,其熔點降低,但對清亮點的影響不大,近晶相存在的溫度范圍增大,而向列相溫度范圍縮小.

鋼管張力減徑過程傳熱模型

陳萬里, 姜澤毅, 張欣欣, 張海燕

2008, 30(3): 289-292. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.008

[摘要](275)

[PDF 415KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為了提高鋼管張力減徑過程的軋制質量、降低能耗以及控制終軋溫度的準確性,從而為鋼管出爐溫度提供科學設定依據,通過對傳熱機理分析,建立了鋼管張力減徑過程傳熱模型,給出了除鱗、軋制及空冷階段鋼管邊界熱流的計算式.基于塑性材料的變分原理,建立了軋制變形區的變形熱計算模型.結果表明:變形熱對鋼管溫度分布影響不可忽略;該模型能真實反映鋼管在張力減徑過程中的溫度變化,與實測結果吻合較好,可用于鋼管再加熱和張力減徑過程中的參數分析及工藝優化.

含高分壓不凝氣體的蒸汽在分離式熱管內凝結換熱

李紅英, 王立, 俞丹海

2008, 30(3): 293-298. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.017

[摘要](201)

[PDF 759KB](20) [施引文獻] ()

摘要:
設計建立了一套以水為工質的分離式熱管系統實驗臺,系統冷凝端采用水冷套管式換熱器.在此實驗臺基礎上研究了不抽真空、有大量不凝性氣體存在于分離式熱管的凝結放熱問題,測定了在不同的入口蒸汽溫度、循環蒸汽流量、冷卻水進口溫度及流量條件下混合氣體在圓管內凝結換熱的情況,分析了這些參數對換熱過程的影響.同時,還對套管內含高分壓不凝性氣體——空氣——的水蒸汽凝結換熱物理模型進行了研究,并建立了相應的數學模型.模型中除了質量守恒、動量守恒、能量守恒和界面控制方程外,還增加了流動擴散和凝結控制方程.模型結果顯示蒸汽放熱量與實驗測定值基本吻合,偏差在8%~15%之間.

大顆粒煤流化床燃燒的微觀過程

劉柏謙, 田寶寶, 李啟博

2008, 30(3): 299-301. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.016

[摘要](116)

[PDF 502KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用電鏡掃描和圖像處理技術、物理吸附等手段研究了大顆粒煤在流化床燃燒過程中的微觀結構變化.結果發現:所研究的煙煤在流化床燃燒過程中,小于400像素的微觀孔隙隨燃燒過程大量增加,而大于400像素的孔隙數量則沒有變化;同時伴隨著煤顆粒的比表面積隨燃燒時間的增加而明顯增加.

面向訂單的鋼鐵企業生產管理一體化系統

蔡洋, 李鐵克

2008, 30(3): 302-306. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.022

[摘要](155)

[PDF 500KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
在對鋼鐵企業信息化體系結構及生產管理模式等進行理論研究的基礎上,基于高級計劃排程的思想,提出了面向訂單的鋼鐵企業一體化計劃與調度系統的體系結構模型.針對一體化生產管理中的庫存匹配問題,建立了熱軋帶鋼庫存匹配模型;針對一體化生產管理中的能力匹配問題,建立了考慮鋼鐵生產加工工序約束和設備能力約束的能力計劃模型.同時從訂單排產和作業計劃的角度研究了鋼鐵生產各主要環節的生產計劃方法和調度策略,及其整體上的相互關聯.

熱軋窄帶鋼模糊邊界的精確求解

蘇蘭海, 潘愛文, 馬祥華

2008, 30(3): 307-310. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.018

[摘要](111)

[PDF 475KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
在基于圖像處理的非接觸式熱軋帶鋼寬度測量中,存在采集圖像邊緣模糊的情況.由于圖像邊緣模糊導致邊緣檢測不準確,從而嚴重影響寬度測量精度.為了正確定位,消除模糊邊緣對測量精度的影響,在分析比較各類邊緣算子的基礎上,改進了邊緣檢測算子,提出并應用雙模板法,獲得了穩定的和較精確的測量結果,并成功地應用于熱軋帶鋼寬度的工業測量.實測證明了雙模板法可以比較精確檢測出模糊邊緣的帶鋼寬度.

X濾波自適應逆控制算法及在液壓位置控制系統中的應用

曲蕾, 王京, 楊斌虎

2008, 30(3): 311-315. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.020

[摘要](141)

[PDF 691KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對非線性時變特性的液壓位置伺服系統跟蹤控制問題,基于自適應逆控制理論,提出X濾波液壓位置自適應逆控制策略.對傳統自適應濾波算法在X濾波結構下的不足,提出變換域變步長歸一化最小方差算法.采用該算法對液壓伺服位置系統進行了對象建模、在線逆建模及開環控制系統設計.仿真結果表明,X濾波液壓位置自適應逆控制具有跟蹤速度快、對參數攝動魯棒性強等良好動態特性.

自適應遺傳算法在移動機器人路徑規劃中的應用

李擎, 馮金玲, 柳延領, 周洲, 尹怡欣

2008, 30(3): 316-323. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.019

[摘要](151)

[PDF 1168KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
將一種自適應遺傳算法應用于移動機器人路徑規劃.提出了一種基于幾何避障法的初始種群產生算法;設計了基于啟發式知識的交叉、變異、求精和刪除算子;采用一種新的模糊邏輯控制算法自適應地調節交叉概率和變異概率;對移動機器人離線和在線規劃問題進行了仿真研究.仿真結果表明:自適應遺傳算法具有較快的搜索速度、較高的搜索質量以及較強的自適應能力,為移動機器人最優路徑規劃問題的解決提供了一種新方法.

不確定離散時滯系統的魯棒H_∞控制

張蕾, 廖福成, 劉賀平

2008, 30(3): 324-330. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.03.021

[摘要](151)

[PDF 482KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
基于二次穩定性理論,研究了不確定離散時滯系統的魯棒H_∞控制問題.采用線性矩陣不等式的方法,討論了有記憶狀態反饋魯棒H_∞控制問題,得到了確保魯棒H_∞控制器存在的充分條件和H_∞狀態反饋控制器的設計方法.最后舉例說明了該方法的正確性.