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4期

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內蒙古白音諾爾鉛鋅礦褶皺控礦特征及找礦方向

賈長順, 曾慶棟, 徐九華, 劉建明

2008, 30(4): 331-338. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.035

[摘要](137)

[PDF 1777KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
白音諾爾鉛鋅礦是我國長江以北規模最大的鉛鋅礦床,礦體受地層巖性、褶皺變形控制十分明顯.礦區南、北礦帶褶皺形態略有不同,但整體走向均為NE方向,且向SW側伏,傾伏角約為25°左右.根據已知構造和礦化特點,用EH4連續電導率剖面成像系統對29線以南的高覆蓋率地區進行了2號礦體的深部追索.結果表明,所選區域構成一個新的地球物理異常帶,異常反映的深部地質體電性差異可以較好地用已知構造和礦化特點來解釋,因此2號礦體在29線以南仍有延伸.

金剛石鉆進能量與花崗巖地層風化程度的關系

譚卓英, 岳中琦, 譚國煥, 李焯芬

2008, 30(4): 339-343. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.036

[摘要](122)

[PDF 554KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
基于鉆進過程監測系統在充填土-風化花崗巖地層中對液壓旋轉鉆進的監測數據,對金剛石鉆進系統的能量進行了分析.結果表明,鉆進系統的能量分布與在普通風化花崗巖地層中的結果一致,黏滯能、動能以及鉆進總能量與巖石的風化程度呈負相關,軸力功與巖石的風化程度呈正相關,說明金剛石鉆進能量與巖石風化程度具有很好的響應關系.動能、軸力功及黏滯能受鉆進方式影響,用于地層識別將受嚴格的可比條件限制.金剛石鉆進比功隨巖石風化程度的增強而減少,在不同風化程度的巖層中具有很好的分區性.而且,在充填土及全風化、強風化花崗巖地層中,金剛石旋轉鉆進比功值明顯低于沖擊鑿碎比功,在微風化的堅硬巖中,旋轉鉆進比功則明顯高于沖擊鑿碎比功.

基于兩類總體的邊坡穩定性判別分析

李克慶, 謝玉鈴, 徐九華

2008, 30(4): 344-348. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.044

[摘要](133)

[PDF 372KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對邊坡穩定性影響因素復雜、傳統的穩定性分析方法計算工作量巨大、計算過程復雜的問題,提出了一種新的解決方法——判別分析方法.以在邊坡穩定性分析中廣泛采用的邊坡重度、內聚力、摩擦角、邊坡角、邊坡高度、孔隙壓力比共六項指標作為判別因子,建立了可進行邊坡穩定性預測的判別分析模型.典型工程實例的分析結果表明,該方法簡便可行,具有較強的分析可靠度,且排除了邊坡穩定性判別分類中人為因素的影響,為解決邊坡巖體穩定性判定和分類提供了一條新的途徑,可以在實際工程中進行推廣.

豎向加筋砂土地基承載力的模型試驗研究

高永濤, 曲兆軍, 王孝存

2008, 30(4): 349-353. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.045

[摘要](148)

[PDF 951KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用模型試驗結合數字照相無標點變形量測技術對豎向加筋砂土條形地基的承載力、土壓力分布、加筋機理、破壞模式等方面進行了實驗研究.結果表明,豎向加筋體長度與加筋體距基礎中心點距離對承載力與土壓力分布影響較大,豎向加筋地基的加筋機理主要有側限和阻隔作用,破壞模式取決于豎向加筋體的位置和長度.

介孔材料-酸性紅12染料分子體系動力學模型的建立和模擬

李天昕, 林海, 孫大鈞, 宋存義

2008, 30(4): 354-358. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.037

[摘要](159)

[PDF 424KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
以酸性紅12作為多苯環長鏈發色有機物的代表,通過對有效擴散系數的測定,確定其在介孔材料顆粒體上的吸附等溫式和平衡接近率隨時間變化的關系.利用非穩態擴散傳質與非穩態熱傳導過程類比速率方程相似的特點,應用Peterson的熱傳導近似公式,用計算機求解超越方程,得到了酸性紅12在介孔復合材料顆粒內的有效擴散系數并進行了擬合驗證,得出該傳質過程的主要作用力類型.

貴金屬氧化物涂層電極催化降解苯胺

史艷華, 孟惠民, 俞宏英, 孫冬柏, 王旭東

2008, 30(4): 359-363. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.038

[摘要](145)

[PDF 643KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用貴金屬氧化物涂層電極對不同體系苯胺溶液進行了電化學催化氧化研究.結果表明:中性與堿性體系的降解過程類似,按苯胺-苯醌-馬來酸的過程氧化降解,但由于堿性體系易于析氧而降低了降解效率;酸性體系生成聚苯胺物質增加了降解難度,降解效率最低.分析表明,苯胺在電化學催化氧化時最易形成對位和間位中間產物,而其對位和間位中間產物又難于降解,這是苯胺難于降解的根本原因.提出了在電解苯胺溶液過程中增加物理過濾步驟的新工藝.該工藝不僅能夠有效地降解苯胺,化學需氧量(COD_Cr)去除率達到82%,且提高降解速度,降低能耗.

蜂窩狀微生物膜降解氨氮

祁佩時, 王文斌, 董有

2008, 30(4): 364-367. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.039

[摘要](148)

[PDF 558KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
實驗利用新型懸浮載體對氨氮降解進行了研究.在懸浮載體上形成了蜂窩狀的微生物薄膜結構,增加了微生物附著的比表面積,薄膜的形成有利于氧氣的擴散和基質的轉移,為硝化菌提供了有利的生存環境.實驗在pH值為7.8~8.2,溫度為24~29℃的條件下,當進水的氨氮質量濃度為40~78mg·L^-1時,經過3h的反應周期后,氨氮質量濃度下降到2mg·L^-1以下,COD從300mg·L^-1降低到50mg·L^-1以下;在反應周期為4h時,氨氮質量濃度從80~130mg·L^-1下降到3.5mg·L^-1以下,COD從350mg·L^-1降低到46mg·L^-1以下.結果表明,該懸浮載體上形成的生物膜結構有利于氨氮降解,反應器內實現了較好的COD和氨氮去除.

初始組織形態對中碳鋼溫變形組織演變的影響

譚洪鋒, 楊王玥, 陳國安

2008, 30(4): 368-373,390. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.042

[摘要](128)

[PDF 1388KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
中碳鋼溫變形過程的組織演變包含鐵素體動態回復、再結晶和滲碳體的析出球化等過程.采用Gleeble1500熱模擬試驗機研究了初始組織形態對含碳0.48%(質量分數)的中碳鋼在溫變形中上述復雜過程的影響.結果表明:初始組織為珠光體+先共析鐵素體的試樣在溫加工變形中滲碳體層片發生了扭折、溶斷到逐漸球化的過程,在鐵素體回復再結晶的同時伴隨著細小彌散的滲碳體顆粒從過飽和鐵素體中析出,得到微米級鐵素體晶粒和顆粒狀滲碳體彌散分布的復相組織,但等軸狀鐵素體晶粒與彌散的滲碳體顆粒沿變形方向呈帶狀不均勻分布.溫加工變形促進初始組織為馬氏體的中碳鋼中滲碳體析出和鐵素體回復與再結晶.由于初始條件下碳的分布在微觀尺度下相對均勻,變形后獲得細小等軸鐵素體與均勻分布顆粒狀滲碳體的組織.

低碳含鈮鋼粗大奧氏體的靜態再結晶

薛春霞, 張玲, 楊王玥, 孫祖慶

2008, 30(4): 374-378. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.040

[摘要](172)

[PDF 1018KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
利用Gleeble1500熱模擬機研究了Nb質量分數0.089%的高溫熱機械軋制鋼(4^# Nb鋼)在粗大奧氏體晶粒條件下的靜態再結晶規律.作為對比,同時研究了一種鈮質量分數0.049%的低碳含鈮鋼(2^# Nb鋼)的靜態再結晶規律.實驗結果表明:4^# Nb鋼的靜態再結晶動力學過程比2^# Nb鋼慢,在高溫時差異較小;隨著形變溫度的降低,4^# Nb鋼的靜態再結晶動力學被極大地延遲.根據實驗數據建立了靜態再結晶模型,該模型對軋制工藝的制定有一定的指導意義.

消除TRIP鋼屈服平臺的預拉伸實驗及微觀機理

熊自柳, 江海濤, 蔡慶伍, 唐荻, 劉仁東

2008, 30(4): 379-382. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.043

[摘要](175)

[PDF 565KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
含鉻高硅TRIP鋼室溫變形時通常具有較長的屈服平臺,在成型過程中零件表面容易出現褶皺等缺陷.為了解決這個問題,采用預拉伸實驗研究了不同預拉伸變形量對TRIP鋼屈服平臺的影響,并且對拉伸前后的TRIP鋼試樣做了TEM透射分析以期找出形成屈服平臺的機制.實驗表明:隨著預拉伸量增加,屈服平臺長度減少,當預變形量達到1.0%時屈服平臺消失;在相同預拉伸條件下,奧氏體越穩定,屈服平臺越短;柯氏氣團和奧氏體的應力松弛機制共同對TRIP鋼屈服平臺的形成起作用.

GH4169合金高溫多軸非比例加載下疲勞斷口特征

王建國, 王紅纓, 王連慶

2008, 30(4): 383-390. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.027

[摘要](181)

[PDF 2236KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了總應變控制下比例加載和不同相位差(45°和90°)的非比例加載條件下GH4169鎳基高溫合金650℃雙軸疲勞的斷口特性.結果表明,比例加載時,裂紋在試樣表面均勻萌生;隨非比例度提高,裂紋萌生的數量明顯減少.比例加載的斷口表面有明顯的撕裂條帶,且沿徑向擴展;而非比例加載時這些撕裂條帶減少,相應地撕裂面增多,在相位差為90°時斷口表面完全為撕裂面,且沿圓周方向擴展.在兩裂紋擴展的交界處,發現有疲勞條紋,沿徑向分布.在瞬間斷裂區,隨著非比例度的增加,韌窩逐漸加深,且撕裂面逐漸加大.

鎳基等離子熔覆堆焊層的空蝕特征與性能

王國剛, 馬光, 樊自拴, 王勇, 俞宏英, 孟惠民, 孫冬柏

2008, 30(4): 391-395. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.028

[摘要](153)

[PDF 1086KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
利用等離子熔覆設備堆焊制備了三種不同成分的鎳基合金層(Ni46、Ni67、Ni60/35WC),制樣后在旋轉圓盤空蝕試驗機上對制備的合金層進行了空蝕磨損實驗.采用SEM、XRD、顯微硬度、失重分析法對空蝕前后的合金層進行了對比分析.結果表明:所有堆焊層的失重均大于對比的304不銹鋼;SEM形貌觀察堆焊層組織中存在缺陷或孔隙,空蝕后組織中的缺陷呈裂紋狀發展,因此空蝕伴隨著強烈的疲勞損失過程;XRD分析表明空蝕過程誘發了Ni60/35WC表面的相變;另外,空蝕還引起了材料Ni67和Ni60/35WC加工硬化,而Ni46出現了加工軟化.

電脈沖孕育處理對Al-5%Cu-0.8%Mn合金組織及性能的影響

王冰, 王建中, 曹麗云, 齊錦剛, 蒼大強

2008, 30(4): 396-399. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.029

[摘要](109)

[PDF 723KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
通過凝固組織觀察、力學性能測試、斷口分析等實驗,研究了不同電脈沖孕育處理對Al-5%Cu-0.8%Mn合金組織和性能的影響.實驗結果表明,不同電脈沖處理參數均使Al-5%Cu-0.8%Mn合金凝固組織細化,單位面積晶粒數提高2倍以上;合金力學性能較未處理試樣明顯改善,抗拉強度增加了21%~35%,伸長率提高1.8~2.5倍;且當脈沖電壓500V、時間30s、頻率3Hz時,合金的凝固組織細化效果最好,力學性能最佳.

高硅鋁合金的電脈沖孕育處理與液-固相關性

何力佳, 王建中, 齊錦剛, 張震斌, 蒼大強

2008, 30(4): 400-402,440. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.030

[摘要](167)

[PDF 550KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
以液態合金的多相結構模型為基礎,對電脈沖作用下高硅鋁合金熔體結構變化進行了熱力學分析,并研究了電脈沖作用下Al-22%Si合金凝固組織的顯微硬度以及凝固相變點的變化.實驗結果表明,電脈沖促進了呈"膠體"狀態存在的Si粒子在Al-22%Si合金熔體中的分解,提高了熔體的均勻程度,部分消除了來自Si原料的遺傳性;電脈沖孕育處理提高了Al-22%Si合金熔體的過冷能力,增加了Si粒子在基體組織中的過飽和度,提高了基體的顯微硬度;Al-22%Si合金基體顯微硬度值的變化顯示熔體對于電脈沖頻率的響應比較敏感.

添加劑對鋁電解炭基陰極鈉滲透膨脹過程的影響

劉慶生, 薛濟來, 朱駿, 李百松

2008, 30(4): 403-407. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.031

[摘要](137)

[PDF 876KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了提高現用鋁電解炭基陰極的抗鈉侵蝕性能,在實驗室條件下研究了添加劑對鋁電解炭基陰極鈉滲透膨脹的影響.結果表明:添加B₂O₃能減緩鈉的初期滲透和膨脹速率,但同時會增加陰極的終期膨脹量;而添加TiB₂既能減少金屬鈉的滲透量,又能降低炭基陰極的鈉膨脹率;當同時加入TiB₂和B₂O₃時,能夠進一步提高炭基陰極的抗鈉滲透膨脹性能.

噴射沉積AZ31鎂合金微觀組織與力學性能

黃進峰, 李永兵, 羅海榮, 崔華, 蔡元華, 段先進, 張濟山

2008, 30(4): 408-413. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.032

[摘要](166)

[PDF 1508KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
采用噴射沉積方法制備了AZ31鎂合金沉積柱坯,利用熱軋作為后續加工,研究了鎂合金的組織變化及材料的性能.實驗結果表明:沉積態合金組織均勻,晶粒細小(平均晶粒尺寸約為20μm);熱軋變形的致密化過程、動態再結晶以及退火再結晶使合金具有良好的組織結構和力學性能;軋制態試樣斷口呈現為脆性解理斷裂方式,退火態試樣斷口則表現為脆性和韌性斷裂混合機制.

導向劑室溫老化合成低硅X型沸石

杜春華, 葉亞平, 王明文, 錢維蘭, 趙小紅, 李科

2008, 30(4): 414-418. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.033

[摘要](243)

[PDF 644KB](31) [施引文獻] ()

摘要:
利用導向劑室溫(15~30℃)老化后高溫晶化合成低硅X型沸石(LSX),用XRD測定樣品晶型.對導向劑作用的研究表明,加入老化5h的導向劑17Na₂O·6SiO₂·Al₂O₃·250H₂O可抑制LSX樣品中的羥基方鈉石(HS)雜晶,但沒有加快LSX反應體系的晶化速度.對原料配比和反應條件的研究表明,產物對H₂O/(Na₂O+K₂O)摩爾比和Na₂O/(Na₂O+K₂O)摩爾比非常敏感,稍有變化就會引起雜晶的生成;隨著室溫老化和晶化溫度的升高以及時間的延長,樣品LSX結晶度增大.室溫(25~30℃)老化12h、110℃晶化3h合成的LSX結晶度好、純度高,Si/Al摩爾比為1.02±0.03.

高爐鑄鋼冷卻壁溫度和應變分布熱態實驗研究

潘宏偉, 程樹森, 吳狄峰, 寧曉鈞, 朱童斌, 李小靜

2008, 30(4): 419-423. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.034

[摘要](124)

[PDF 736KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究鑄鋼冷卻壁的高溫工作性能,通過熱態實驗測試了鑄鋼冷卻壁溫度場分布,并首次在鑄鋼冷卻壁上安裝了應變片,對其冷面的應變分布進行了研究.在爐溫1100℃無渣皮條件下,鑄鋼冷卻壁熱面最高溫度在600℃左右,低于鑄鋼相變溫度;冷面中心線部位應變在-5×10^-4左右,四周平均應變在-3×10^-4左右.對冷卻水管進行了熱阻分析,證實了冷卻水管與基體之間融合充分,不存在氣隙.驗證了鑄鋼特殊的屈服現象,其在熱沖擊后應變分布得到明顯改善.

高爐堵渣機的結構分析與優化設計

羅金良, 黃茂林, 文群, 賀鎮

2008, 30(4): 424-431. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.025

[摘要](150)

[PDF 1124KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
在按不同的工作階段對堵渣機進行自適應功能結構分析的基礎上,利用ADAMS軟件對機構進行了仿真分析,找出了現有堵渣機存在的問題;并對堵渣機進行了優化及無過約束的自調結構設計.仿真結果表明:堵渣機的各項性能得到提高,工作更加穩定可靠;堵渣機的自調和自適應性能得到進一步改善,消除了堵渣機對外界工作環境的敏感性;機構自調結構具有工程實用價值和巨大的應用前景.

工藝參數對楔橫軋二次楔軋制超大斷面收縮率軸類件的影響

婁依志, 張康生, 楊翠萍, 胡正寰

2008, 30(4): 432-435. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.026

[摘要](136)

[PDF 487KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
為考察楔橫軋二次楔軋制在超大斷面收縮率情況下的成形規律,在H630軋機上進行了不同工藝條件下的超大斷面收縮率軋制實驗,得到各工藝參數對軋制質量的影響規律,發現在超大斷面收縮率情況下二次楔的工藝參數對內部缺陷和拉斷加工界限有決定性影響.結果表明,只要參數得當,二次楔軋制可以獲得合格的大斷面收縮率軸類件.

基于聲信號分析的齒輪故障診斷方法

楊德斌, 楊聚星, 陽建宏, 章立軍

2008, 30(4): 436-440. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.041

[摘要](167)

[PDF 826KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
為了解決齒輪故障診斷中傳統的聲振信號分析方法容易受到周圍設備及環境噪聲干擾的問題,提出了一種獨立分量分析和自相關分析相結合的齒輪故障診斷方法.首先用獨立分量分析分離特征信號和干擾信號,然后用自相關分析提取特征信號中的周期成分.實驗結果表明,該方法可以有效地提取在強背景噪聲干擾下的齒輪故障特征.

自適應多尺度形態學分析及其在軸承故障診斷中的應用

章立軍, 徐金梧, 陽建宏, 楊德斌

2008, 30(4): 441-445. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.047

[摘要](172)

[PDF 572KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為解決強背景信號下沖擊特征的提取問題,提出了一種自適應多尺度形態學分析方法.對于實際的待分析信號,分別定義長度尺度和高度尺度來確定多尺度形態學分析的結構元素,并基于信號的局部峰值實現自適應多尺度形態學分析.數值仿真實驗分析表明,自適應多尺度形態學分析方法較單尺度形態學分析方法更利于提取信號的形態特征,避免了單尺度形態學分析在結構元素選擇時的盲目性和對相關先驗知識的依賴性.本文所提出的方法應用于軸承故障診斷,結果表明這種方法可以清晰地提取出各種特征信號.

互為Hilbert變換對的正交小波構造及其應用

陳志新, 徐金梧, 楊德斌

2008, 30(4): 446-451. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.046

[摘要](129)

[PDF 1180KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
提出一種互為Hilbert變換對的小波代數構造方法.這種互為Hilbert變換對的小波基的構造是從構造小波的充要條件入手,利用延遲濾波器的思想,把問題化為代數方程組求解.該方法可以避免進行譜分解.經實驗證實:由基于本文構造的小波對的對偶樹復小波變換可以得到比離散小波變換更好的特征提取效果.

帶有狀態時滯的多采樣率線性離散時間系統的最優預見控制器設計

廖福成, 劉賀平

2008, 30(4): 452-460. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.04.048

[摘要](135)

[PDF 2335KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了一類具有狀態時滯的多采樣率離散時間控制系統,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,把所研究的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,從而得到原系統的最優預見控制器.同時還對擴大誤差系統的能控性和能觀測性進行了討論,并通過數值仿真說明了控制器的有效性.