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6期

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基于臨界滑移場技術的排土場邊坡穩定性分析

韋寒波, 孫世國, 高謙, 王文婷

2008, 30(6): 581-584. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.001

[摘要](272)

[PDF 700KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
應用臨界滑移場技術,對排土場邊坡進行臨界滑動面搜尋.結果證明其邊坡滑動面并非圓弧滑面;再應用臨界滑移場技術的擴展方法進行反向搜尋,不僅可以得到排土場邊坡的安全系數,還能求得邊坡的最佳設計坡角.

水射流土層擴孔技術及影響因素

馬飛, 高國華, 王萍輝, 王濤, 張淼

2008, 30(6): 585-589. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.022

[摘要](104)

[PDF 591KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
分析了水射流土層擴孔參數,建立了射流參數與土體參數的關系.通過實驗,研究了射流參數和鉆桿運動參數對擴孔效果的影響.結果表明:提高擴孔效果必須增大射流功率,在射流作用力大于土體臨界破壞力的條件下,增大射流流量比增大射流壓力更加有效;合理地匹配鉆桿運動參數更有利于擴孔效果的提高.工程應用證明,運用水射流擴孔技術制作多環擴孔型錨桿是可行的,錨桿承載力明顯提高.

變截面連續梁動力特性的半解析解法

張懷靜, 潘旦光

2008, 30(6): 590-593,619. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.019

[摘要](115)

[PDF 432KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
基于Bernoulli-Euler梁理論,分析了多跨變截面連續梁的動力特性.應用模態攝動基本原理,利用等截面連續梁的模態,將變截面連續梁微分方程的求解轉化為代數方程組求解.該方法對于梁的截面函數的連續性要求較少,既適用于截面變化為階躍形式的梁,也適用于截面函數連續的梁.通過算例分析表明,這一方法可有效地簡化計算,同時計算結果具有較高的精度.

高爐鐵水降硅的實驗研究

張雪松, 張建良, 郭豪, 趙霞, 宋建成

2008, 30(6): 594-599. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.002

[摘要](257)

[PDF 616KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
從理論上分析了降低鐵水中硅含量的三個途徑:控制硅源;降低滴落帶的高度;增加爐缸渣中的氧化性.在實驗室進行了降低鐵水中硅含量的實驗,得到了鐵水中硅含量的影響因素:提高二元堿度有利于降硅;增加渣中氧化物可降低SiO₂的活度有利于降硅;Al₂O₃和SiO₂不利于降硅;冶煉時焦炭中SiO₂的揮發量隨溫度的升高而增多,使鐵水中硅含量增加;隨著滴落帶高度的增加,鐵水中硅含量不斷增加.根據實驗室研究針對唐山建龍公司高爐特點提出降低鐵水中硅含量的措施,降硅效果明顯,鐵水中硅的質量分數由原來的0.55%左右降到了0.40%左右.

脫除馬口鐵表面漆層的無機堿性脫漆劑

李仁勇, 李建強, 楊競

2008, 30(6): 600-603. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.003

[摘要](271)

[PDF 481KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
研制了一種新型堿性脫漆劑.該脫漆劑以氫氧化鈉水溶液為主體系,其中氫氧化鈉的質量濃度為90~100g·L^-1,溴化十六烷基三甲基胺(CTMAB)的質量濃度為10g·L^-1,檸檬酸鈉的質量濃度10g·L^-1,甘油的質量濃度為10g·L^-1.在95℃使用該脫漆劑浸泡20min左右即可完全脫除馬口鐵表面漆膜,且不侵蝕金屬鍍錫層,錫的回收率大于99%.探討了該脫漆劑的脫漆機理.脫漆實驗結果表明:本脫漆劑可以循環使用,10mL脫漆劑可以脫除200cm²以上的漆層.該方法高效、無毒、使用安全、環境友好.

共析鋼溫變形過程的組織球化與超細化

劉濤, 楊王玥, 陳國安, 張湘義

2008, 30(6): 604-609. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.017

[摘要](152)

[PDF 1255KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
利用熱模擬壓縮變形、SEM和熱磁法實驗,研究了共析鋼在600~700℃變形過程的組織演變規律,探討了變形及隨后保溫過程對珠光體球化、組織超細化和滲碳體溶解、再析出的影響.實驗表明:共析鋼溫變形過程中發生珠光體片層溶斷,滲碳體逐漸球化,以及伴隨鐵素體動態回復再結晶的同時細小彌散滲碳體顆粒在基體析出的過程.提高溫度有利于上述復合過程的進行.形變組織經過保溫后,亞微米級別的等軸鐵素體晶粒和滲碳體顆粒彌散分布的復相組織的均勻性程度有所提高.溫變形過程中滲碳體溶解和在鐵素體內再析出的事實得到證實.

臨界區退火處理對0.15C-1.5Mn-1.5Al冷軋TRIP鋼相變和力學性能的影響

景財年, 劉在學, 王作成, 王明剛, 金成俊

2008, 30(6): 610-614. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.018

[摘要](162)

[PDF 809KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
利用熱膨脹儀、熱處理實驗、拉伸實驗和X衍射實驗研究了不同臨界退火溫度對0.15C-1.5Mn-1.5Al TRIP鋼相變、殘余奧氏體特征和力學性能的影響.結果表明:不同臨界退火溫度下的熱膨脹曲線具有相同的變化過程,兩相區奧氏體含量隨臨界退火溫度的升高而上升,而其碳含量則下降;臨界退火溫度影響試樣的殘余奧氏體特征和力學性能,820℃退火處理時殘余奧氏體的體積分數為14%,碳的質量分數為1.36%;力學性能也是820℃退火時最佳,強塑積可達25400 MPa·%,且變形過程中具有高的瞬時加工硬化指數(n值).

活化極化控制下合金表觀與真實腐蝕極化圖

孟琳, 何業東

2008, 30(6): 615-619. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.004

[摘要](327)

[PDF 526KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
提出了描述合金的腐蝕動力學存在兩種腐蝕極化圖:(1)合金的表觀腐蝕極化圖——以電極電位相對單位合金面積上的陽極電流和陰極電流為坐標系;(2)合金的真實腐蝕極化圖——以電極電位相對合金中各相的真實陽極電流密度和陰極電流密度為坐標系.研究了在活化極化控制下,陰陽極面積比對合金腐蝕動力學的影響,獲得了在兩種坐標系中合金腐蝕動力學的定量關系式,由此建立了表觀腐蝕極化圖與真實腐蝕極化圖之間的關系.將表觀和真實腐蝕極化圖兩者結合起來,既可以直觀地表示出合金的腐蝕速率,又可以清楚地分析控制腐蝕電池過程的機理.

TiO₂和Fe₂O₃直接電解還原制備TiFe合金

郭曉玲, 郭占成, 王志

2008, 30(6): 620-624. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.005

[摘要](228)

[PDF 874KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
在CaCl₂熔鹽中,直接從TiO₂和Fe₂O₃的混合陰極電解還原制備了TiFe合金.在1173 K和3.1 V電解條件下,電解10 h后可制得含氧量(質量分數)為0.43%的TiFe.電解過程可以大致分為兩個階段:反應初期鐵優先于鈦還原出來,鈦元素則以CaTiO₃的形式存在;隨著電解的進行,電極的外層首先被還原為TiFe,同時電極出現分層現象,外層為疏松的TiFe相,內層則較為致密,主要由Fe和CaTiO₃組成.由電解制備的TiFe無須活化,經電化學性能測試,放電容量為33 mA·h·g^-1,優于傳統方法制備的TiFe合金.

熱暴露對Al-Cu-Mg-Ag合金組織和性能的影響

夏卿坤, 劉志義, 李云濤, 胡冠昱, 劉延斌

2008, 30(6): 625-629,663. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.006

[摘要](342)

[PDF 862KB](16) [施引文獻] ()

摘要:
研究了Al-Cu-Mg-Ag合金經時效處理165℃×2h(欠時效態)后,在不同溫度(150~300℃)和不同時間(0~1000h)熱暴露后的顯微組織和性能.結果表明:在150℃熱暴露下,隨時間延長,其剩余強度先上升后下降,強度峰值出現在100h。在1000h后合金力學性能相對欠時效態無明顯下降;在200~300℃熱暴露時,合金的強度隨時間的延長而下降,延伸率隨著時間的延長而增大;在300℃熱暴露時,合金的強度明顯下降,暴露10h后其抗拉強度為272.5MPa,100h后其抗拉強度降至114.5MPa.欠時效狀態的合金組織主要為均勻細小分布Ω相;隨著暴露溫度的升高,Ω相長大并粗化,晶界無析出帶(PFZ)變寬.

石墨纖維增強鋁基復合材料表面稀土成膜過程

王春雨, 張強, 康鵬超, 姜龍濤, 武高輝

2008, 30(6): 630-635. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.007

[摘要](246)

[PDF 1044KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用含稀土Ce鹽的化學溶液浸泡工藝在石墨纖維增強鋁基(Gr/Al)復合材料表面制備無毒、無污染稀土耐蝕膜層,并對不同時間稀土Ce鹽在Gr/Al復合材料表面的成膜情況進行研究.鋁基體和石墨纖維表面均覆蓋稀土膜層,此類稀土膜呈現"干泥"狀,覆蓋于Gr/Al復合材料表面.EDS面掃描結果表明:Al、O、C、Si、Ce和Mg是組成膜的主要元素;成膜30 min,稀土Ce質量分數達14.44%;成膜120 min,稀土Ce質量分數增加到47.48%.通過對其成膜過程進行研究,提出了膜層微裂紋的形成機制,其電化學成膜機理符合"微陰極成膜機理".由于稀土轉化膜的存在,腐蝕過程中析氫和吸氧反應均受到抑制,同時還抑制陽極反應的發生.

爆炸焊接界面波形參數的影響因素

王建民, 朱錫, 劉潤泉

2008, 30(6): 636-639. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.008

[摘要](238)

[PDF 514KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
采用不同的爆炸焊接工藝爆炸復合了鋁合金/純鋁/鋼與鋁合金/鋼/鋼復合板,并對其結合界面形態進行了顯微觀察與分析,測量了爆炸焊接界面的波形參數,探討了不同爆炸焊接工藝及不同材料對爆炸復合界面波形參數的影響.結果表明:爆炸焊接界面波形受爆炸焊接工藝及材料性能的影響,當基、復板材料性能相差較大時,易形成平直界面,波形不明顯;當基、復板材料相同或相近時,界面易形成有規律的正弦波形.當焊接材料相同時,隨著爆炸焊接裝藥密度的增加,界面波長、波高均有所增加.

NbCl₅氫還原制備金屬鈮粉的熱力學模擬

曹戰民, 喬芝郁, 朱駿, 朱鴻民

2008, 30(6): 640-643. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.014

[摘要](153)

[PDF 666KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
基于過程模擬開發組件庫SimuSage開發了通過氫氣還原氬氣氣氛中的NbCl₅制備超細鈮粉的熱力學模擬程序,討論了蒸發溫度、載氣用量(Ar(g))、還原反應溫度、H₂(g)用量、收集區溫度等關鍵參數的影響.研究表明:NbCl₅(s)的蒸發率以及氣相中NbCl₅(g)的濃度取決于蒸發溫度及氬氣的用量;還原溫度為1000℃時固相產物為Nb(s)單一相所需的最小H₂(g)用量為20 mol/1 mol NbCl₅;提高收集區溫度有利于獲得高純度固相Nb粉產物.

放電等離子燒結制備超細WC-Co硬質合金

郝權, 何新波, 曲選輝

2008, 30(6): 644-647. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.015

[摘要](170)

[PDF 696KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用放電等離子燒結(SPS)技術制備了超細WC-10Co硬質合金.研究了燒結溫度及燒結氣氛對WC-Co硬質合金組織及性能的影響.研究發現:燒結體密度隨燒結溫度的升高而增大,但由于鈷的蒸發,合金的成分偏離了原粉末的成分,且隨著燒結溫度的升高及爐內氣壓的降低,鈷的蒸發速率加大.因此,通過提高爐內氣壓,可以使合金的成分基本接近原粉末成分,降低了合金的成分偏離.結果表明:爐內氣壓升高到200 Pa,燒結壓力為30 MPa時,在1250℃燒結WC-10.07Co粉末5 min,燒結體中鈷的質量分數可以控制在10.02%,密度和硬度分別達到了14.62 g·cm^-3和HRA 92.4.

SHS-離心法制備W-C-Fe金屬陶瓷內襯復合鋼管

高峰, 郭志猛, 林濤

2008, 30(6): 648-651. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.009

[摘要](248)

[PDF 711KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以Fe₂O₃、WO₃、Al和C為反應原料,采用SHS-離心法制備W-C-Fe內襯復合鋼管.利用X射線衍射分析內襯層的相組成,掃描電鏡觀察金屬陶瓷涂層的組織,利用能譜儀分析涂層與基體結合處的元素分布,顯微硬度儀測量內襯層硬度.結果表明:涂層與基體之間形成良好的冶金結合,涂層主要由Fe₃W₃C組成,還有少量的WC、W₂C、Fe₃C和Fe;涂層組織呈梯度分布,靠近基體處晶粒細小,遠離基體處晶粒呈粗大樹枝狀;涂層顯微硬度為13.5±1.6GPa,是基體的7~8倍.

在強加來流作用下二元系中枝晶生長的穩態解

李向明, 陳明文, 王自東

2008, 30(6): 652-658. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.010

[摘要](141)

[PDF 552KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了遠場來流作用下二元系中的枝晶生長.當Schmidt數很大時,應用漸近分析方法得到枝晶穩態生長的漸近解,其溫度場和濃度場的首級解、一級解均為相似性解,枝晶形狀為存在細微波動的旋轉拋物面.遠場來流的強弱影響著枝晶生長的Peclet數的大小,進而影響著枝晶的尖端半徑與生長速度.當過冷度一定時,在枝晶尖端或在枝晶前沿處的溫度隨著流場的增大而減小,而溶質濃度隨著流場的增大而增大.

磁場作用下大分子酸摻雜聚苯胺性能

馬利, 杜新勝, 鄭星, 馮利軍

2008, 30(6): 659-663. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.011

[摘要](167)

[PDF 566KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
研究了在0.2 T的磁場作用下,采用微乳液法以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)為乳化劑,過硫酸銨(APS)為氧化劑,大分子磺基水楊酸(SSA)為摻雜劑制備導電聚苯胺(PAn),并結合紅外光譜、X射線衍射、粒徑分析、電導率等手段對其結構及性能進行表征.結果顯示:磁場作用可以提高PAn的電導率、摻雜度和腐蝕電位,但對PAn基本單元結構沒有影響;與無磁場條件下合成的PAn相比,磁場條件下合成的PAn具有更高的結晶度和明顯的微觀取向結構,且反應時間從3 h減少到2 h,摻雜酸濃度(C_SSA)從0.4 mol·L^-1減小到0.3 mol·L^-1,乳化劑與苯胺單體的摩爾比(n_SDBS/n_An)從0.6減少到0.45,PAn的電導率從0.85 S·cm^-1增加到1.55 S·cm^-1.

高噴煤比時高爐爐塵灰中含碳物質研究

吳鏗, 陳洪飛, 徐萬仁, 張海濱, 周翔, 費三林

2008, 30(6): 664-668. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.012

[摘要](139)

[PDF 462KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
測定了高噴煤比的高爐爐塵(重力灰和瓦斯灰)中礦物組成,給出了在不同煤比條件下未消耗焦炭和煤粉面積比.分析了高噴煤比對高爐爐塵中碳質量分數和未消耗煤粉比例的影響.確定了寶鋼高爐在高噴煤比時高爐爐塵中未消耗煤粉量、焦炭顆粒量和煤粉在高爐內的利用率.通過試驗發現,隨著噴煤比增加,爐塵量增加,但在高噴煤比后,爐塵量波動較大.高爐爐塵中未消耗碳量和煤粉量隨著噴煤比的增加逐漸增加,而未消耗焦炭量不受噴煤比變化的影響,基本上保持在3 kg·t^-1的水平,表明寶鋼高爐焦炭品質很高.

熱輻射在介質表面反射及折射的微觀機理

夏德宏, 余濤, 盧嬌

2008, 30(6): 669-673. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.013

[摘要](132)

[PDF 644KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
通過建立熱輻射在介質表面散射的微觀物理模型,數值模擬了任意入射角下熱輻射散射的電場強度分布圖形,得到了在任一入射角下的反射角及折射角.模擬結果與經典公式推導的結果吻合得很好,表明所建立的模型揭示了熱輻射在介質表面反射及折射的微觀機理.

基于空間矢量脈寬調制的永磁同步電動機直接磁鏈控制

馬保柱, 李華德, 胡廣大

2008, 30(6): 674-679. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.020

[摘要](150)

[PDF 668KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對永磁同步電動機電流矢量控制及傳統直接轉矩控制的缺點,提出了一種基于定子磁鏈直接控制的速度和轉矩控制策略,通過直接控制定子磁鏈矢量的軌跡來實現磁鏈和轉矩的控制,具有恒定開關頻率及轉矩和磁鏈脈動較小等優點,并給出了直接磁鏈控制應用的必要條件.仿真證明,提出的控制方案適用于恒轉矩區和弱磁區的控制,且在較寬的速度運行范圍內改善了速度和轉矩控制的動態響應,明顯優于傳統的電流控制方案.

基于約束滿足方法求解熱軋帶鋼庫存匹配問題

孫樹慧, 肖擁軍, 李鐵克

2008, 30(6): 680-684. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.025

[摘要](123)

[PDF 455KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對現代鋼鐵企業生產管理中的客戶訂單與熱軋帶鋼庫存產品的匹配問題,在考慮規格、質量、等級以及生產工藝約束的基礎上,建立了旨在最大化訂單滿足率且最小化匹配損失的約束滿足模型.在對問題以及匹配對象特點進行分析的基礎上,引入匹配損失矩陣作為訂單與庫存余材屬性匹配差異的損失懲罰,考慮到問題的復雜性,采用基于變量選擇和值選擇的啟發式算法求解模型的近優解,并通過數值實驗對提出的算法進行了驗證.

一種改進的DyTrust信任模型

王少杰, 陳紅松, 鄭雪峰, 初俐君, 于真, 王熊彬

2008, 30(6): 685-689. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.016

[摘要](178)

[PDF 430KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
為了提高DyTrust模型信任評價的準確度,解決信任模型的粒度比較粗糙以及節點的個體經驗對信任評價帶來影響的問題,在DyTrust模型的基礎上,通過對節點所提供的服務進行細化和引入經驗因子的方法,提出了一種改進的信任評價算法.與DyTrust模型的比較和分析表明,改進后的模型精化了信任算法的粒度,提高了信任評價的準確度,體現了節點的個性化特性,在反饋可信度的算法方面有較大的改善,同時該反饋可信度算法具有較好的可擴展性.

仿射非線性系統狀態方程的任意階近似解

曹少中, 劉賀平, 涂序彥

2008, 30(6): 690-693. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.023

[摘要](134)

[PDF 311KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
針對典型的仿射非線性系統,采用常微分方程理論對其進行求解.首先將系統在平衡點附近進行展開,求得其齊次方程的解,然后利用常數變易法將非線性微分方程變為等價的第二類非線性Volterra積分方程.采用逐次逼近法,求得任意階近似解,并證明解的收斂性.

基于關系積的屬性約簡算法

焦吉成, 高學東, 鄧君堂, 鄂旭

2008, 30(6): 694-697. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.024

[摘要](128)

[PDF 376KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
粗糙集的屬性約簡是一個NP難問題,目前尚無高效的算法.基于集合理論,提出了關系積概念和基于關系積的屬性約簡算法,把決策表的屬性約簡過程轉化為關系積的運算,減小了對決策表的掃描次數,提高了屬性約簡的效率;算法采用自底向上和寬度優先的搜索策略,可確保找到最小屬性約簡集.結合實例,給出了算法的具體實現.

多語言機譯系統中高質量語義單元庫形成方法

胡玥, 高小宇, 高慶獅

2008, 30(6): 698-704. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2008.06.021

[摘要](132)

[PDF 715KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
討論構建多自然語言互譯機譯系統所需的高質量、可擴充、完備的、無可棄、無重復、無非正常歧義的多語統一語義單元知識庫.在構建過程中采用類型特征分類方法有效降低計算復雜性,使去重復的計算量降低一半,去可棄的計算量降到O(βN)(N是語義單元庫規模,β是有界數,β<C,C是常數).全部算法都可以在多核處理機上以常數效率地實現.同時討論了語義單元的再分解和自然語言種類的增多時語義單元知識庫的擴充方法.該知識庫不僅用于多自然語言互譯系統,還可作為自然語言理解和處理的基礎知識庫.