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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2015年第37卷第9期

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崩落法采礦中放出體流動特性的影響因素

孫浩, 金愛兵, 高永濤, 周喻, 楊振偉

2015, 37(9): 1111-1117. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.001

[摘要](372)

[PDF 2855KB](10) [施引文獻] ()

摘要:
基于顆粒元理論和PFC^3D程序,構建具有礦石散體細觀力學性質的放礦模型,開展崩落法采礦中放出體流動特性影響因素研究.運用統計學知識確定對放出體流動特性有顯著影響的主要因素及其敏感性,得出其與放出體流動特性的關系,并通過已有研究結論與模擬結果的對比分析,驗證了基于PFC^3D程序的放礦模型在放出體流動特性影響因素研究中的適宜性與可靠性.研究表明:放出體顆粒形狀、摩擦系數及放礦口尺寸三種因素是顯著影響崩落礦巖流動特性的重要參數.在放礦初始階段,放礦口尺寸對放出體形態影響最大,其次為摩擦系數,顆粒形狀對其影響最小;在之后的放礦過程中,顆粒形狀對放出體形態影響最大,其次為放礦口尺寸和摩擦系數.散體顆粒形狀越不規則、散體內摩擦角越大以及放礦口尺寸越小則放礦越困難.

基于固有振動頻率的滑坡安全評價新方法

杜巖, 謝謨文, 蔣宇靜, 李博, 劉秋強

2015, 37(9): 1118-1123. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.002

[摘要](399)

[PDF 1715KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
運用模型實驗,在保持下滑力不變的情況下,通過固有振動頻率對滑坡內部的黏結力、摩擦力等抗滑力指標進行分析.通過在弱穩定階段中實際靜摩擦力是否達到最大靜摩擦力的方法,科學地判識滑體的穩定情況.結果表明:計算的摩擦力可以有效分析滑坡在弱穩定階段期間的安全性,并證明固有振動頻率監測比位移監測更加敏感.同時,固有振動頻率的監測可對滑坡損傷做出定量判斷,并可以評估滑坡靜摩擦力指標,從而實現擾動后滑坡的安全評價.

增氮析氮法生成氣泡去除鋼液中顯微非金屬夾雜物

李康偉, 劉建華, 周劍波, 季益龍, 韓志彪, 何楊

2015, 37(9): 1124-1129. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.003

[摘要](487)

[PDF 858KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
為了進一步完善增氮析氮法生成氣泡去除鋼液中顯微非金屬夾雜物技術,研究了真空處理時間、充氮壓力、氣體類型等因素對鋼中全氧和顯微非金屬夾雜物的影響.結果表明:減壓處理過程中,鋼液中非金屬夾雜物可為過飽和氣體氮氣形成氣泡提供非均相形核核心;增氮析氮法可有效地降低鋼中全氧,去除鋼中顯微非金屬夾雜物;真空處理時間越長,鋼中全氧和顯微非金屬夾雜物數量越低,當真空處理時間為30 min時鋼中全氧去除率達到了81.6%,而且全氧質量分數最低達到7×10^-6.

基于激光共聚焦顯微鏡模擬微合金鋼連鑄過程中第二相的析出行為

唐萍, 羅琳青, 文光華, 劉江

2015, 37(9): 1130-1137. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.004

[摘要](314)

[PDF 8875KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
通過高溫激光共聚焦顯微鏡模擬了微合金鋼在不同冷卻工藝下的凝固過程,并原位觀察該過程樣品表面的變化,探討樣品表面變化與第二相析出的關聯性.研究結果表明:隨著微合金鋼鋼液的凝固冷卻,樣品表面會出現細小浮凸;該浮凸出現的溫度及分布位置與第二相的析出理論計算及透射電鏡表征結果一致;通過原位觀察該浮凸的產生,可間接表征第二相的析出,有利于分析第二相對基體組織演變的影響.

鐵礬渣微波硫酸化焙燒水浸液的深度除鐵

黎氏瓊春, 劉超, 巨少華, 周烈興, 彭金輝, 王涵睿

2015, 37(9): 1138-1142. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.005

[摘要](356)

[PDF 1586KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
采用微波低溫硫酸化焙燒-水浸和針鐵礦除鐵方法將Zn、Cu等富集到浸出液中,Pb和Ag富集到浸出渣中,使有價金屬得到清潔的回收利用.研究了上述工藝中浸出液除鐵的優化工藝條件,探究了反應體系的pH值、浸出液單次滴加量、浸出液的鐵含量等因素對除鐵效果的影響,并采用X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡觀察等手段對得到的沉淀渣進行了表征.研究獲得的優化實驗條件為:以200 mL的0.01 mol·L^-1ZnSO₄溶液為底液,晶種添加量為20 g·L^-1,除鐵體系pH值控制在3左右,溫度90℃,每隔5 min滴加3 mL水浸液(保持反應體系中鐵的濃度<1 g·L^-1).在此條件下,除鐵后溶液殘鐵量僅為0.065 g·L^-1,去除率可達99.3%,達到了深度除鐵效果.除鐵過程中,Zn的損失率僅為4.1%.

冷卻速率和奧氏體化溫度對40Cr鋼球化退火的影響

邱木生, 祭程, 朱苗勇, 徐東

2015, 37(9): 1143-1148. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.006

[摘要](352)

[PDF 6718KB](14) [施引文獻] ()

摘要:
為探究奧氏體化溫度和冷卻速率對40Cr鋼球化過程的影響,采用雙相區球化退火研究了熱軋態40Cr鋼的球化退火行為和力學性能.奧氏體化溫度從760℃提高到800℃,冷卻速率從10℃·h^-1上升到30℃·h^-1,組織硬度隨冷卻速度呈V形變化,碳化物球化率隨冷卻速度變化正好與前者相反.奧氏體化溫度為760℃,冷卻速率為20℃·h^-1所得到的球化組織球化率高,且碳化物細小,具有良好的冷成形性能,可大幅度縮短球化退火時間,顯著提高生產效率.提出了球化退火過程中離異共析轉變機制,控制好球化過程中奧氏體化溫度、冷卻速率及保溫時間有利于離異共析轉變的發生.

橫向預拉伸對17%Cr超純鐵素體不銹鋼表面抗皺性的影響

熊強, 陳雨來, 李靜媛

2015, 37(9): 1149-1156. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.007

[摘要](309)

[PDF 10908KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
以17%Cr超純鐵素體不銹鋼的冷軋退火板為原料,研究了3%、6%、9%和12%橫向預拉伸(即拉伸方向垂直于板材軋向)變形對其沖壓成形表面抗皺性的影響.采用電子背散射衍射技術及X射線衍射技術探究了橫向預拉伸前后板材內部織構取向和晶粒團簇的演變規律.結果表明,橫向預拉伸9%后實驗鋼板表面抗皺性獲得較大提高.由于在退火、橫向預拉及縱向拉伸后{001}<uvw>取向晶粒含量均非常少,因此基于厚向塑性應變比差異的Chao起皺機理不適用實驗鋼,而基于平面剪切應變的Takechi模型能較好地解釋實驗結果.在橫向預拉伸后,由于γ纖維織構晶粒簇的寬度降低、方向整體偏轉,使得板材抗皺性得到提高.

合金元素對316LN不銹鋼的力學性能和點蝕性能的影響

吳從風, 王心禾, 張海龍, 王西濤

2015, 37(9): 1157-1164. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.008

[摘要](448)

[PDF 6124KB](23) [施引文獻] ()

摘要:
研究了N、Cr、Mo和Ni四種合金元素含量的變化對核電主管道用固溶態316LN不銹鋼的晶粒尺寸以及常規力學性能和點蝕性能的影響.隨著N含量的升高,316LN的晶粒明顯細化,其在固溶處理過程中晶粒長大趨勢也減小.N含量的升高可改善316LN的力學性能和耐點蝕性能,但是當N質量分數達到0.20%時,其耐點蝕性能又開始變差.晶粒細化對316LN強度的影響遠小于N含量對316LN強度的影響.Cr及Ni含量對316LN的晶粒尺寸及抗拉強度、屈服強度等力學性能影響不大;Cr含量增加可輕微改善316LN的抗點蝕能力,Ni元素對316LN的耐點蝕性能影響不大,但可增大鈍態的腐蝕速度從而不利于鈍化膜的穩定.隨Mo含量增加,316LN的晶粒尺寸略有減小,強度增大,延伸率顯著降低,耐點蝕能力改善.

304L不銹鋼焊縫在混凝土模擬孔隙液中的點蝕行為

栗麗, 董超芳, 高書君, 姚紀政, 肖葵, 李曉剛

2015, 37(9): 1165-1173. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.009

[摘要](341)

[PDF 8887KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
采用動電位極化曲線、電化學阻抗譜、Mott-Schottky曲線等電化學方法研究了以308 L為焊絲的304 L不銹鋼焊接接頭在不同氯離子含量的混凝土模擬孔隙液中腐蝕行為和電化學規律.隨Cl^-增加,304 L不銹鋼焊接接頭的三個區域(母材、焊縫和熱影響區)在混凝土模擬孔隙液中的自腐蝕電位、點蝕電位及電荷轉移電阻降低,鈍化膜中載流子密度和焊接接頭的點蝕坑數量增加.在同濃度的腐蝕溶液中,308 L的焊縫區域耐蝕性最佳,熱影響區次之,304 L基體表現出低的電荷轉移電阻和高的摻雜濃度使得母材的耐蝕性最差.

老化方式對聚氨酯涂層鋼板失效行為的影響

丁敏貞, 盧琳, 高瑾, 李曉剛

2015, 37(9): 1174-1182. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.010

[摘要](203)

[PDF 6627KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
運用四種加速方法對聚氨酯有機涂層鋼板進行老化,并通過涂層的表觀性能和電化學特征對比研究了老化方式對涂層失效的影響.紫外老化對涂層光澤的影響最大,老化32 d失光度達85.7%.鹽霧實驗前期線性極化阻力R_p迅速下降,后期由于鹽膜的生成使得R_p保持穩定;氙燈和鹽霧混合老化的光澤度和R_p的變化規律都表現為實驗前期與光老化相似,后期則與鹽霧實驗相類似.此外,擬合不同老化方式的電化學交流阻抗譜發現:混合老化前期主要受氙燈影響,與單一氙燈老化的等效電路一致,表現為兩個時間常數;后期產生鹽膜,出現三個時間常數.

液壓鑿巖機雙緩沖系統性能參數優化設計

李葉林, 馬飛, 耿曉光

2015, 37(9): 1183-1190. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.011

[摘要](242)

[PDF 2169KB](13) [施引文獻] ()

摘要:
針對以往分析鑿巖機入射應力波為定值的情況,基于應力波在不同介質中傳遞原理,計算經過多次透射和反射到達緩沖活塞的應力波大小,并運用傅里葉級數推導入射應力波模型.采用應變片實驗法測試入射應力波波形,依據實驗結果對入射應力波模型進行修正.基于牛頓力學理論,構建雙緩沖系統的蓄能器等效剛柔耦合模型和雙緩沖機構模型.借助Matlab工具,分析緩沖活塞運動規律以及一、二級緩沖腔壓力變化規律.采用多目標優化方法對雙緩沖系統的性能參數進行優化,獲得雙緩沖系統性能參數的最優參量:緩沖流量8.5 L·min^-1、環形間隙0.017 mm、蓄能器初始充氣壓力2.3 MPa以及工作壓力7.6 MPa.

自振射流噴嘴振蕩腔內信號檢測方法

韓健, 柳靖, 汪暉, 馬飛, 蔡騰飛

2015, 37(9): 1191-1197. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.012

[摘要](150)

[PDF 2625KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
為了獲取噴嘴振蕩腔內的壓力脈動信號,提出一種新的檢測方法.首先分析自振射流的特性,設計了產生自振射流的噴嘴結構;結合計算流體動力學分析噴嘴腔內動壓分布,確定測壓點位置;運用流體網絡理論分析自振射流的頻率特性,在此基礎上確定用于實驗的微型高響應壓力傳感器;考慮到腔內振蕩信號的非平穩性,采用希爾伯特-黃變換（HHT）信號分析方法.實驗結果表明,腔內振蕩信號主要集中于40~60 Hz、110~150 Hz和200~310 Hz三個頻帶,且組成頻率成分所對應的幅值差異明顯;距離噴嘴出口較近處,自振信號振幅較大,頻帶窄.

化學氧呼吸器生氧裝置防護性能數值模擬

焦璐璐, 劉應書, 祝顯強, 余新昌

2015, 37(9): 1198-1205. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.013

[摘要](159)

[PDF 1708KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
以實驗室化學氧呼吸器生氧裝置為研究對象,建立了二維軸對稱數學模型,對生氧裝置防護性能進行了數值模擬.首先通過模型驗證實驗驗證了模型的合理性,其次對比研究了勞動強度、入口CO₂體積分數、生氧藥劑顆粒當量直徑以及入口管徑對生氧裝置防護時間和出口溫度的影響.結果表明:勞動強度和入口CO₂體積分數對生氧裝置防護性能影響顯著,高勞動強度和高CO₂體積分數均會引起防護時間縮短以及出口峰值溫度升高;顆粒當量直徑與防護時間近似呈負相關線性關系,12 mm顆粒的防護時間比6 mm顆粒少32.15 min,但是大粒徑顆粒會使得出口峰值溫度顯著降低;入口管徑對生氧裝置防護時間和出口溫度的影響均非常有限.

生物質焦油催化裂解過程中二次焦油成分

李永玲, 吳占松

2015, 37(9): 1206-1211. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.014

[摘要](223)

[PDF 563KB](16) [施引文獻] ()

摘要:
以秸稈熱解產生的焦油為原料,在固定床反應器實驗臺上進行了催化裂解實驗,研究了反應溫度和催化劑種類對生物質焦油的裂解反應產物——二次焦油成分的影響規律.在高鋁磚作為催化劑作用下,隨著溫度的升高,二次焦油構成有芳香化的趨勢,多環芳烴的種類和含量都在增加.反應溫度的提高有利于焦油的深度轉化,二次焦油產率降低;但是高溫下生成的二次焦油芳化程度更高,更容易引起催化劑積炭失活.當反應溫度為900℃時,堿性催化劑白云石和石灰巖作用下二次焦油成分相似,以復雜的大分子環烴為主,而且焦油成分種類減少到10種左右;酸性催化劑高鋁磚作用下焦油成分仍然很復雜,有將近30種,除了含有大分子環烴外,還含有部分石蠟烴,芳香族種類很多,多以雙環、三環以及四環的形式存在.

基于卷積神經網絡的連續語音識別

張晴晴, 劉勇, 潘接林, 顏永紅

2015, 37(9): 1212-1217. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.015

[摘要](276)

[PDF 270KB](24) [施引文獻] ()

摘要:
在語音識別中,卷積神經網絡(convolutional neural networks,CNNs)相比于目前廣泛使用的深層神經網絡(deep neural network,DNNs),能在保證性能的同時,大大壓縮模型的尺寸.本文深入分析了卷積神經網絡中卷積層和聚合層的不同結構對識別性能的影響情況,并與目前廣泛使用的深層神經網絡模型進行了對比.在標準語音識別庫TIMIT以及大詞表非特定人電話自然口語對話數據庫上的實驗結果證明,相比傳統深層神經網絡模型,卷積神經網絡明顯降低模型規模的同時,識別性能更好,且泛化能力更強.

基于圖像分割的噪聲方差估計

王志明

2015, 37(9): 1218-1224. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.016

[摘要](231)

[PDF 2422KB](16) [施引文獻] ()

摘要:
提出一種基于圖像分割的噪聲方差兩步估計算法.第一步,對含有噪聲的圖像進行平滑,再利用統計區域歸并算法對圖像進行分割,并計算每個區域的方差,根據統計規律選擇適當的區域估計圖像中噪聲方差.第二步,利用初始估計的方差,修正平滑濾波、圖像分割及噪聲估計的參數,進行新一輪的平滑、分割和方差估計,得出更為準確的估計結果.在大量圖像和不同噪聲情況下的實驗結果表明,該算法可以快速、準確地估計圖像中噪聲方差.

基于模糊保險箱的人臉-人耳融合模板保護

袁立, 李文明

2015, 37(9): 1225-1229. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.017

[摘要](182)

[PDF 1429KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
鑒于人臉與人耳兩種生物特征在圖像獲取上的相似性以及生理位置上的互補性,提出一種人臉-人耳多模態融合模板保護方法,將兩者在特征層進行融合,然后利用模糊保險箱算法對融合模板進行保護.該方案基本流程分為五部分:圖像預處理、Gabor-PCA特征提取、特征融合、融合模板加密以及融合模板解密.在由ORL人臉庫和USTB人耳庫3構成的人臉-人耳多模態圖像庫上的認證實驗結果表明所提模板防護方法的有效性,且基于融合模板保護的認證結果比基于單模板保護的認證結果在識別率和誤識率上均有所優化.

連梁裝置游間量設置對彎橋動力特性的影響

宋波, 黃付堂, 畢澤鋒, 王彥旭

2015, 37(9): 1230-1238. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.018

[摘要](155)

[PDF 2756KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
基于某兩聯曲線彎橋建立了計算模型,分析其在罕遇地震作用下碰撞反應特性,明確了該曲線彎橋的動力響應機制.基于梁間連梁拉索裝置的設置,研究游間量對曲線彎橋動力特性的影響.研究表明:地震波的頻譜特性對曲線彎橋碰撞反應影響顯著,在遠場地震作用下,梁間碰撞頻率增大,但碰撞沖擊力減小;隨著連梁裝置游間量的增大,游間量值對連梁拉索軸力的影響減弱,對梁間碰撞力的影響增強,梁間碰撞力增大,但碰撞次數基本無變化;游間量對墩底塑性開展影響顯著,隨著游間量的減小,曲率延性需求系數降低,較無連梁裝置時減少62.5%.

脫硫灰-FeCl₃聯合作用改善污泥的脫水性能

陳巍, 陳月, 邢奕, 王志強, 宋存義

2015, 37(9): 1239-1245. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.019

[摘要](174)

[PDF 1373KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以毛細吸水時間和濾餅含水率為評價指標,研究脫硫灰-FeCl₃對污泥脫水性能的影響.通過污泥各層胞外聚合物含量的變化以及紅外光譜分析,探討脫硫灰-FeCl₃調理污泥的作用機理.結果表明:脫硫灰和FeCl₃對污泥進行聯合調理的處理效果明顯好于這兩種調理劑單獨投加的處理效果.在調理過程中,脫硫灰-FeCl₃將大量緊密結合的胞外聚合物剝落,部分轉化為結合度更低的上清液層胞外聚合物和松散結合的胞外聚合物,部分被Fe(OH)3吸附而除去,有效降低毛細吸水時間和濾餅含水率.Pearson相關性分析表明,緊密結合的胞外聚合物與毛細吸水時間和濾餅含水率均存在顯著的正相關性,是影響污泥脫水性能的重要因素.污泥濾液紅外光譜分析表明,脫硫灰-FeCl₃使胞外聚合物剝落進入上清液的同時水解生成氨基酸、脂肪酸等小分子有機物.脫硫灰和FeCl₃的最佳投加量分別為300mg·g^-1和60mg·g^-1,毛細吸水時間和濾餅含水率分別降至14.3s和70.22%,相比于原泥分別降低98.48%和16.10%,脫水性能得到大幅改善.

商品價格偏好逆轉行為的案例研究

林玨壇, 劉正奎, 邢洪金, 汪波

2015, 37(9): 1246-1249. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2015.09.020

[摘要](160)

[PDF 189KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
以某商用汽車為研究對象,通過問卷調查的方式,測定了該商用汽車的偏好逆轉閾限價格、偏好逆轉閾限及偏好逆轉韋伯分數的均值和標準差,分析該商用汽車價格上漲和下降過程中價格偏好逆轉現象,并探討價格偏好逆轉的不對稱性.研究表明,商品價格調整應控制在價格偏好逆轉閾限范圍內,且在價格調整過程中應針對價格上漲和下降進行區別對待,慎重考慮調價策略.