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期刊信息

月刊,1955年创刊

主管单位:教育部

主办单位:北京科技大学

编  辑:《工程科学学报》编辑部

出  版:科学出版社

主任委员:杨仁树

副主任委员(主编):吴爱祥

地  址:北京市海淀区学院路30号

电  话:(010)62333436

传  真:(010)62333436

标准刊号:ISSN 2095-9389
CN 10-1297/TF

邮发代码:82-303

国内发行:北京报刊发行局

国内订阅:全国各地邮局

邮  箱:xuebaozr@ustb.edu.cn

单  价:40元/期,全年480元

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连铸控流模式对大方坯凝固结构与宏观偏析的影响
王璞, 铁占鹏, 肖红, 张壮, 唐海燕, 苗红生, 张家泉
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.27.007
[摘要](0) [PDF 2113KB](0)
摘要:
水口注流模式与电磁搅拌对大方坯铸态组织及宏观偏析分布特征有重要影响,进而影响轧材的致密性与均质性。以中碳结构钢大方坯及其热轧棒材为研究对象,通过对铸坯和轧材进行低倍侵蚀和成分分析,揭示了连铸控流模式对大方坯凝固组织与宏观偏析分布特征的影响及其铸轧遗传性。研究表明:常规直通水口浇注模式下,结晶器电磁搅拌(Mold electromagnetic stirring, M-EMS)电流由0A增加到800A,铸坯等轴晶率由6.06%仅可增加到11.71%,难以有效避免大方坯常见的中心缩孔缺陷与突出的中心线偏析。采用新型五孔水口浇注模式,即使不开启M-EMS,铸坯中心等轴晶率仍可达23.1%,大方坯中心缩孔级别可降至1.0级以下,满足后续热轧大棒材探伤要求。同时发现,五孔水口浇注模式下,大方坯铸态组织中往往会出现较为明显的柱状晶到等轴晶转变(Columnar to equiaxed transition, CET)区,铸坯断面碳偏析指数呈M型分布,表现为断面1/4位置CET区域碳偏析指数最高。大棒材轧制基本改变不了铸坯断面宏观偏析的分布形态,且可能导致中心线偏析指数增加。指出,基于连铸控流模式的作用规律和铸-轧遗传性特征,以及特殊钢长材热加工对中心致密度和偏析分布与程度的要求,实际生产中应从连铸工艺源头通过合理的控流模式来获得相应的铸态组织与宏观偏析分布形态。
20CrMo合金钢生产全流程钢中非金属夹杂物的演变机理
王伟健, 罗艳, 张立峰, 任英
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.17.003
[摘要](17) [PDF 2415KB](1)
摘要:
目前,关于钢中非金属夹杂物的转变研究大多数集中在精炼及连铸过程中,在热处理及轧制过程中夹杂物的转变研究则相对不足。为了进一步研究在生产全流程中夹杂物的演变机理,针对“BOF→LF→RH→钙处理→连铸→热轧”工序生产20CrMo合金钢全流程中非金属夹杂物的演变行为进行了研究。在LF精炼及RH精炼加钙前钢中非金属夹杂物含有70%以上的Al2O3。钙处理后,由于过量的钙加入到钢液中,夹杂物中CaS含量迅速增加至59%,Al2O3含量降低至21%。在连铸过程中由于二次氧化的发生,夹杂物转变为CaO-Al2O3,其中含有50%的Al2O3,39%的CaO和10%的CaS。在钢的冷却和凝固过程中,CaO含量降低至5%,CaS含量增加至57%。钢中夹杂物转变为Al2O3-CaO-CaS的复合夹杂物,同时含有少量大尺寸的CaO-Al2O3夹杂物。在钢的加热过程中,夹杂物中CaO含量进一步降低,CaS含量增加。
硼掺杂镍酸锂的改性研究 收稿日期:2020-11-30基金项目: 国家自然科学基金(51834004);国家自然科学基金(51774076);国家自然科学基金(51704062)
张宁, 厉英(通讯作者), 倪培远
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.30.004
[摘要](20) [PDF 1063KB](1)
摘要:
采用共沉淀-高温固相法制备了层状结构良好的LiNiO2和B掺杂LiNiO2,并对材料的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了表征。结果表明,B掺杂可以略微增大材料的晶格参数和晶胞体积,同时增大LiO6八面体的间距,进而促进锂离子运输。长循环数据表明B掺杂可以有效提高材料的循环容量保持率。微分容量曲线分析表明B掺杂可以有效抑制循环过程中的阻抗增长。
基于离散元法的磨矿设备及理论研究进展
戴惠新, 唐冬冬, 王飞旺, 谢佩, 赵明珠
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.05.004
[摘要](40) [PDF 580KB](4)
摘要:
磨矿是矿物加工的重要环节,矿石中有用矿物能否充分单体解离、粒度达到选别要求对选矿指标具有决定性的作用。在过去三十年中,离散元法(DEM)已成为了解磨矿机理并为磨矿设备的设计、优化和操作提供理论指导的重要工具。随着时间的推移,DEM在模拟矿石破碎、研磨以及设备磨损等方面的应用越来越广泛和复杂,这使得人们对磨矿过程的理解发生了重大变化。本文介绍了DEM在磨矿领域的应用背景及其基本原理,分类综述了DEM在球磨机、搅拌磨机、自磨机/半自磨机等三类磨矿设备中的应用现状,并进一步阐述了基于DEM的磨矿理论研究进展,指出了DEM在磨矿领域研究中的独特优势及其发展方向。
融合多特征嵌入与注意力机制的中文电子病历命名实体识别
巩敦卫, 张永凯, 王斌, 郭一楠
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.12.006
[摘要](36) [PDF 529KB](2)
摘要:
中文电子病历文本包含大量嵌套实体、句子语法结构复杂、句式偏短。为有效识别其医疗实体,提出一种融合多特征嵌入与注意力机制的命名实体识别算法,在输入表示层融合字符、单词、字形三个粒度的特征,并在双向长短期记忆网络的隐含层引入注意力机制,使算法在捕获特征时更加关注于医疗实体相关的字符,最终实现对中文电子病历中疾病、身体部位、症状、药物、操作等五类实体的最优标注。面向开源和自建糖尿病数据集的实验结果中所提算法的实体识别准确率、召回率和F1值都达到97%以上,表明其可以更加有效地识别中文电子病历中各类实体。
矿物晶粒解理特征对硬质岩石破坏过程的影响??
胡小川, 丁学正, 苏国韶, 廖满平
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.10.002
[摘要](27) [PDF 2380KB](0)
摘要:
本文基于块体离散单元数值模拟方法,以钾长石矿物颗粒为例,详细研究了矿物晶粒解理倾角、解理倾角围压效应及解理间距对硬质岩石力学性质、微观开裂过程及机理的影响,并探讨了解理特征在工程实际中可能带来的影响。数值研究结果表明:1) 晶粒解理具有明显倾角效应,当解理倾角由0°增加到90°时,岩石的弹性模量、单轴压缩强度及峰后脆延特征都会发生变化,穿晶总裂纹数受影响明显,主要体现在钾长石张拉穿晶裂纹显著增加,钾长石剪切裂纹数量在60°增加到最大值后减少,石英穿晶张拉裂纹数量也有明显变化,总体而言不断增加,而沿晶裂纹数量呈减少趋势,整个开裂过程仍以张拉沿晶主导;2) 晶粒解理倾角效应受围压影响,围压会导致沿晶裂纹和穿晶裂纹数量和二者比值发生变化,但不同倾角下围压对沿晶裂纹和穿晶裂纹数量和比值变化影响不一样;3) 当解理间距由2 mm增加到4 mm时,穿晶裂纹数量有增加趋势,而沿晶裂纹数量减少,总剪切和张拉裂纹数量比值不变,对岩石微观张拉、剪切破坏机制无明显影响。此外,具有解理结构的矿物晶粒含量较高且矿物晶粒本身性质对岩石性质及响应影响显著时,解理特征对板裂、岩爆等破坏的影响应给予重视。
真空条件下脱气过程的模拟研究
张国磊, 成国光(通讯作者), 代卫星, 张旭, 姜新岩
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.01.002
[摘要](26) [PDF 1223KB](1)
摘要:
本文基于相似的动力学机理,利用溶解氧在水溶液中释放过程模拟了钢液真空脱气过程. 在负压25 kPa条件下发现,容器壁面或测氧探头表面会析出大量细小气泡,这一现象与以往脱气数学模型假设的内部脱气反应非常类似;为了验证内部脱气位点的存在,通过引入机械搅拌,对熔池表面和内部脱气速率进行了分析计算. 实验结果表明,在整个脱气过程中熔池表面脱气速率很低,而内部脱气位点析出的气泡会极大的提高溶解氧的去除速率,尤其当真空压力P=25 kPa时,其脱气速率约为熔池表面的脱气速率10倍,但内部反应仅局限于脱气的初始阶段,即高溶解氧浓度范围内. 另外,水溶液中溶解氧的去除也为一级反应过程,其体积传质系数kA/V为常数, 因此可以利用溶解氧在水溶液中去除过程模拟钢液的真空脱气行为. 为了描述真空压力和吹氩流量对kA/V的影响,引入搅拌动能密度ε概念,通过回归得到了log(kA/V)与logε之间函数关系,并与以往的模拟研究进行了对比.
循环加卸载下闪长玢岩蠕变特性及损伤本构模型
刘振, 杨圣奇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.23.004
[摘要](26) [PDF 2068KB](0)
摘要:
分级加载蠕变试验未能充分考虑稳定蠕变中的黏塑性应变,故采用循环加卸载蠕变试验来实现岩石的黏弹、塑性应变分离,从而使岩石黏弹、塑性应变在岩石蠕变的各个阶段得以充分考虑。以句容水电站闪长玢岩为例,探讨该类岩石蠕变特性。在破坏前,岩石的瞬时弹性应变、黏弹性应变以及瞬时塑性应变随着偏应力逐级增大呈线性增长,随着偏应力的增加,黏塑性应变增长幅度越来越大。引入一个分数阶Abel黏壶与Kelvin模型串联形成新型黏弹性模型;用其代替传统的黏塑性模型中的线性牛顿体并基于损伤建立黏塑性损伤模型。然后将新型黏弹塑模型和黏塑性损伤模型与瞬时弹性模型和瞬时塑性模型串联组成一个新的岩石蠕变损伤模型。最后将该模型与岩石蠕变曲线进行拟合,从而证明该模型的适用性。
智慧医疗+基于ALBERT与双向GRU的中医脏腑定位模型
张德政, 范欣欣, 谢永红, 蒋彦钊
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.13.002
[摘要](27) [PDF 1111KB](2)
摘要:
脏腑定位,即明确病变所在的脏腑,是中医脏腑辨证的重要阶段。本文旨在通过神经网络模型搭建中医脏腑定位模型,通过输入症状文本信息,输出对应的病变脏腑标签,为实现中医辅助诊疗的脏腑辨证提供支持。本文将中医的脏腑定位问题建模为自然语言处理中的多标签文本分类问题,基于中医的医案数据,提出一种基于预训练模型ALBERT和双向GRU(门控循环单元)的脏腑定位模型。本文提出的模型最终在测试集上F1值达到了0.8013。进行对比实验和消融实验后,实验结果表明本文提出的方法在中医脏腑定位的问题上相比于多层感知机模型、决策树模型具有更高的准确性,以及使用ALBERT预训练模型进行文本表示相比使用Word2Vec方法有效提升了模型的准确率。
基于数据融合的智能医疗辅助诊断方法
张桃红, 范素丽, 郭徐徐, 李倩倩
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.12.003
[摘要](32) [PDF 675KB](2)
摘要:
针对医生诊断需要结合临床症状、影像检查等各种数据,本文提出了一种可以数据融合的医疗辅助诊断方法。该方法将患者的影像信息(如CT图像)和数值数据(如临床诊断信息)相结合,利用结合的信息自动预测患者的病情。基于该方法,提出了基于深度学习的医疗辅助诊断模型,模型以卷积神经网络为基础进行搭建,图像和数值数据作为输入,输出病人的患病情况。因此该医疗辅助诊断方法能够利用更加全面的信息,有助于提高自动诊断准确率和降低诊断误差;另外,仅使用提出的医疗辅助诊断模型就可以一次性处理多种类型的数据,能够在一定程度上节省诊断时间。在两个数据集上验证了提出的方法的有效性,实验结果表明,该方法是有效的,它可以提高辅助诊断的准确性。
冶金物理化学会议推荐+二氯甲烷和甲苯对咪唑离子液体电沉积铝的影响机制
田国才, 袁青香
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.03.002
[摘要](25) [PDF 1123KB](1)
摘要:
应用量子化学和分子动力学模拟研究了二氯甲烷(DCM)和甲苯(C7H8)对氯化-1-丁基-3-甲基咪唑/三氯化铝([BMIM]Cl/AlCl3)体系的微观结构,物理化学性质和电沉积铝的影响。发现DCM易与阴、阳离子形成氢键,分布在阴阳离子之间使得阴阳离子间距离增加、相互作用能减小, 导致阴阳离子扩散能力增强、铝配离子更倾向以Al2Cl7-形式存在,体系粘度降低电导率增加,因而对体系电化学性质提升很大,所得体系粘度和电导率与实验值吻合较好。C7H8主要分布在阳离子周围,与阳离子有较强相互作用,主要起到整平作用。体系中DCM扩散能力最强,可先到达电极表面而使电极有效面积减小,有利于促进铝晶核形成,因此DCM比C7H8更利于得到细腻铝沉积层。
一种基于卷积神经网络的CSI指纹室内
刘帅, 王旭东, 吴楠
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.09.003
[摘要](42) [PDF 835KB](1)
摘要:
针对提高Wi-Fi指纹室内定位技术性能,提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)的信道状态信息(Channel State Information,CSI)指纹室内定位方法。该方法利用CNN对定位环境参考点的幅度差和相位差信息联合作为离线阶段训练数据,保存CNN网络模型作为指纹;在线阶段,针对不同实验场景,对测试数据的幅度差信息和相位差信息进行加权处理,引入改进的基于概率的指纹匹配算法,将待定位点的CSI信息通过CNN网络模型估计出待定位点的坐标。此外,为增强算法普适性,针对复杂室内场景,提出了双节点定位方案来提高定位精度。在廊厅和实验室室内两种不同定位场景进行了实验,信息联合定位算法分别获得了28.4 cm和65.3 cm的平均定位误差,验证了所提算法的有效性。
智慧医疗-面向显微影像的多聚焦多图融合中失焦扩散效应消除方法
印象, 马博渊, 班晓娟, 黄海友, 王宇(通讯作者), 李松岩
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.12.002
[摘要](27) [PDF 1043KB](0)
摘要:
多聚焦图像融合是计算机视觉领域中的一个重要分支,旨在使用图像处理技术将同一场景下的聚焦不同目标的多张图像中各自清晰区域进行融合,最终获得全清晰图像。随着以深度学习为代表的机器学习理论的突破,卷积神经网络被广泛应用于多聚焦图像融合领域,但大多数方法仅关注网络结构的改进,而使用简单的两两串行融合方式,降低了多图融合的效率,并且在融合过程中存在的失焦扩散效应也严重影响了融合结果的质量。针对上述问题,本文在显微成像分析的应用场景下,提出一种最大特征图空间频率融合策略,通过在基于无监督学习的卷积神经网络中增加后处理模块,规避了两两串行融合中冗余的特征提取过程,实验证明该策略显著提高了多张图像的多聚焦图像融合效率。并且提出一种矫正策略,可有效缓解失焦扩散效应对融合图像质量的影响。
基于梯度压缩的YOLO v4算法车型识别方法研究
牟亮, 赵红, 李燕, 仇俊政, 孙传龙, 刘晓童
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.28.006
[摘要](43) [PDF 2085KB](3)
摘要:
为进一步提高交通智能系统对车辆及车辆不同车型识别的泛化性、鲁棒性与实时性。根据检测区域的特征有针对性的构建数据集,改变余弦退火衰减(Cosine decay with warmup CD)学习率的更新方式,提出一种基于梯度压缩(Gradient Compression GC)的Adam优化算法(Adam-GC)来提高YOLO(You Only Look Once) v4算法的训练速度、检测精度以及网络模型的泛化能力。为验证本文提出算法的有效性,对实际路况的车流进行采集后,利用训练完成的网络模型对不同密度车流进行定量的车型检测实验验证。经实验验证,改进后方法的整体检测结果要优于改进前,YOLO v4和YOLO v4-GC-CD训练得到的网络模型在阻塞流样本下检测得到的准确率分别为94.59%和96.46%;在同步流样本下检测得到的准确率分别为95.34%和97.20%;在自由流样本下检测得到的准确率分别为95.98%和97.88%。
超细全尾砂深锥动态絮凝浓密试验研究
王洪江, 王小林, 吴爱祥, 张玺, 王筱添, 郭佳宾
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.05.005
[摘要](74) [PDF 630KB](7)
摘要:
为探明超细全尾砂的浓密特性,开展量筒沉降实验、小型和半工业深锥动态浓密试验。结果表明,分子量1200万的非离子型絮凝剂最利于尾砂沉降,随絮凝剂单耗增加,溢流浊度降低,底流浓度基本不变。随固体通量增加,溢流浊度增加,底流浓度降低。固体通量0.4t/m2·h-1,给料浓度12%,絮凝剂单耗50g/t的最佳参数条件下,小型和半工业动态浓密试验的平均底流浓度分别为62.8%和74.4%,泥层高度对底流浓度影响显著。底流浓度随泥层高度增加成DoseResp函数增长,分为缓慢增长(泥层1~4m)、快速增长(泥层4~7m)和基本稳定(泥层超过7~8m)三个阶段,这跟尾砂絮团在不同泥层高度下的压缩性能有关。可根据底流浓度与泥层高度的函数关系,调节泥层高度来满足生产所需底流浓度。
基于大数据的矿山安全隐患数据分析与可视化展示 收稿日期:基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2018YFC0604400);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(No. FRF-TP-20-001A1)
郭对明, 李国清, 胡乃联, 侯杰
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.23.004
[摘要](100) [PDF 1333KB](6)
摘要:
安全生产是矿山企业重点关注的问题,为了有效管理生产,保证井下作业安全,很多矿山建立了安全大数据平台,但是由于缺乏有效的分析模型,很多平台只是单纯的储存数据,并没有真正有效利用隐患数据。因此,本文基于大数据分析技术,构建了矿山安全隐患多维度分析模型,分析了隐患在时间和空间两个维度上的分布规律;利用主题挖掘模型将众多隐患信息归类,得到了15个隐患主题;利用关联规则挖掘模型探究了不同隐患之间的内在联系,并利用R编程语言对上述结果进行可视化展示。通过对安全隐患的分析研究不仅充分利用了矿山隐患数据,避免了数据资源的浪费,同时也对矿山井下事故预防有一定的指导价值。
降雨和地震条件下浅层黄土滑坡三维稳定性评价
李泊良, 张帆宇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.08.002
[摘要](102) [PDF 2030KB](3)
摘要:
在我国西北黄土地区,受黄土遇水强度骤降的影响,浅层黄土滑坡分布广泛且频发,已造成大量人员伤亡和财产损失。通常降雨和地震是黄土滑坡最频繁和最活跃的触发因素。近年来,降雨和地震耦合作用诱发大量黄土滑坡的事件在黄土高原也时有发生。尽管地震和降雨耦合效应下会严重加剧浅层黄土滑坡的失稳概率和灾害风险,但是当前仍缺少对这类滑坡事件的定量灾害评价研究。因此,本文以兰州市大沙沟流域浅层黄土滑坡为研究对象,整合降雨渗透模型到黄土斜坡三维确定性模型中,评价不同降雨和地震耦合效应研究区浅层黄土滑坡稳定性,用混淆矩阵法和ROC曲线法评价稳定性评价预测的结果。本研究结果发现,整合降雨入渗和地震影响的三维确定性模型,对流域尺度浅层黄土滑坡稳定性评价具有较好效果,能作为降雨和地震诱发黄土滑坡灾害评价和早期预警的工具,对加强不同尺度极端事件下黄土滑坡灾害时空灾害评价和预测具有重要参考价值。
高磷鲕状铁矿石直接还原-磁选提铁降磷扩大试验研究
吴世超, 孙体昌
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.29.002
[摘要](85) [PDF 966KB](7)
摘要:
为给回转窑工业试验提供参数,以小型试验最佳结果为基础,进行了高磷鲕状铁矿煤基直接还原-磁选提铁降磷扩大试验。结果表明,在最佳的条件下可获得铁品位94.17%、铁回收率77.47%以及磷含量0.08%的粉末还原铁,推荐的回转窑工业试验初始条件为:石灰石用量28%、无烟煤用量16%、还原温度1300℃,还原时间3h。采用XRD以及SEM-EDS研究了无烟煤的作用机理,发现无烟煤用量增加,促进了浮氏体、镁铁尖晶石的还原以及铁颗粒长大从而提高了铁的回收效果,但过多的无烟煤通过增强还原气氛及其带入的灰分会消耗石灰石,使Fe3PO7以及磷灰石被还原成单质磷进入铁颗粒中。
基于NARX动态神经网络的锂离子电池剩余寿命间接预测
魏孟, 王桥, 叶敏, 李嘉波, 徐信芯
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.22.005
[摘要](93) [PDF 1698KB](7)
摘要:
锂离子电池剩余寿命(remaining useful life, RUL)预测在电池管理系统中起到十分重要作用,RUL的准确预测是保证电池系统安全可靠的前提。然而,锂离子电池的直接健康因子难以实现在线测量,针对此问题,本文提出一种基于动态神经网络时间序列的RUL间接预测方法。首先根据锂离子电池的放电数据,提出放电截止时间,恒流放电时间以及放电峰值温度时间三种间接健康因子并进行灰色关联分析(grey relation analysis, GRA)。然后,基于非线性自回归(nonlinear autoregressive models with exogenous inputs, NARX)动态神经网络建立锂离子电池RUL预测模型。最后通过与经典的粒子群优化前馈神经网络(back propagation neural network based on particle swarm optimization, BPNN-PSO),最小二乘支持向量机(least square support vector machine, LS-SVM),Closed-loop NARX以及Open-loop NARX进行对比分析,验证了所提方法的优越性。
双电弧集成冷丝复合焊中冷丝位置对焊接过程的影响
向婷, 李桓, 高莹, 吴世品, 娄丽艳
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.10.001
[摘要](100) [PDF 111628KB](10)
摘要:
搭建了双电弧集成冷丝复合焊接系统,研究了冷丝不同位置对焊接过程的影响机理,其中包括冷丝作用位置对其加热熔化作用及表面成形的影响。试验结果表明:冷丝从两引导焊丝正前方送入时,熔池前端对冷丝的加热熔化作用不充分,冷丝末端会顶触熔池底部,随着冷丝的持续送进和母材的向后移动,某一时刻冷丝回弹,焊丝末端的熔滴弹出落在母材表面形成大颗粒飞溅。当冷丝从侧面送入时,熔池一侧的温度较低,影响熔池金属的流动,导致最终的焊缝成形不对称分布。当冷丝从两引导焊丝正后方送入熔池时,冷丝始终插入熔池中,焊接过程稳定,是理想的冷丝作用位置。此外,随着冷丝送丝速度的增加,两种脉冲电流模式(同相和反相)下,熔敷率均随之增加,且相差不大。同相脉冲电流下电弧对冷丝的加热熔化作用最强烈,反相脉冲电流下次之,直流模式下最弱。
锂离子电池富锂正极材料的包覆改性研究进展
杨溢, 何亚鹏, 张盼盼, 郭忠诚, 黄惠
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.04.003
[摘要](97) [PDF 1398KB](8)
摘要:
随着新能源汽车及储能行业的快速发展,传统正极材料难以满足人们对电池高能量、高密度锂电池的要求。富含Li和Mn的层状氧化物xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Ni,Mn,Co),其高比容量可超过250mAh/g,有希望成为下一代锂离子电池最理想的正极材料。但是,富锂材料仍存在首次循环不可逆容量高、循环性能差、倍率容量低等问题,为解决这些问题,本文阐述了富锂正极材料的结构和电化学反应之间的构效关系,讨论了金属氧化物、金属氟化物、碳、导电聚合物和锂离子导体等涂层材料对富锂正极材料电化学性能的影响规律,同时还对以上涂层在富锂正极材料的作用机理的研究进展进行了总结。最后,我们对锂离子电池富锂正极材料的包覆改性的未来发展发现作出展望。
基于六端网络法的压电超声换能器优化设计研究
刘世杰, 冯平法, 查慧婷, 冯峰
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.24.008
[摘要](115) [PDF 617KB](13)
摘要:
压电超声换能器传统四端网络设计方法将压电陶瓷晶堆等效为电学四端网络,忽略了压电陶瓷晶堆内部的机电耦合过程,增加了压电超声换能器的设计误差。为了提高压电超声换能器输出的超声振动幅值,本文将考虑压电陶瓷晶堆内部机电耦合作用的六端网络引入到压电超声换能器的设计中,分别采用四端网络法和六端网络法设计得到两个不同尺寸的压电超声换能器A和B,通过有限元方法对比分析了两个换能器的固有频率和输出振幅,并进一步通过实验验证了设计理论与仿真分析的有效性。研究结果表明,在相同激励电压下,采用六端网络法设计得到的压电超声换能器B输出的超声振幅是换能器A输出振幅的1.5倍,六端网络法设计压电超声换能器可以提高所设计换能器的振动性能。
卤盐载体无机盐阻化煤自燃机理及性能研究
张嬿妮, 侯云超, 刘博, 邓军, 刘春辉, 杨晶晶, 温心宇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.25.001
[摘要](92) [PDF 1839KB](2)
摘要:
为了研究卤盐载体无机盐阻化剂对煤自燃的阻化机理及性能,采用差示扫描量热仪(DSC)测试了在稀土水滑石、MgCl2和卤盐载体无机盐三种不同阻化剂作用下,煤自燃过程中分阶段特征、特征温度、热效应和表观活化能等参数变化规律。测试结果表明,稀土水滑石层板的-OH与煤分子中的-COOH等酸性官能团可产生弱氢键,形成稳定的络合物;Mg2+与煤分子间发生络合作用使得C=O活性官能团含量减少是卤盐载体无机盐抑制煤自燃的主要机理。煤样中添加卤盐载体无机盐后DSC曲线吸热峰均出现双峰或多峰,且较原煤的峰值温度后移了50~60℃、T1温度后移了90~100℃、总放热量降低了19-27 kJ?g-1、而且有效的提高了煤体各阶段的表观活化能。研究表明卤盐载体无机盐阻化剂可有效抑制煤自燃反应进程。
抗生素菌渣水热催化产油及特性研究
郑子轩, 洪晨, 邢奕, 李益飞, 杨健, 秦岩, 李再兴, 赵秀梅
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.17.003
[摘要](90) [PDF 541KB](1)
摘要:
由于抗生素菌渣富含有机质和菌体蛋白,热值与低阶煤相当,因此被认为是一种良好的再生能源。本研究探究了菌渣的水热液化转换成生物油燃料的过程。结果表明,抗生素菌渣在260℃、保留时间是135min时,获得最大的生物油产率(28.01%)。通过六种不同的催化剂进行催化,加入催化剂后,生物油产率最大的是Na2CO3(36.06%)和NaOH(36.31%)。碱催化的生物油的含氮化合物的量在41.16%-49.74%之间,而酸催化产生的生物油含氮化合物的量在57.62%-59.32%之间。通过调节催化剂Na2CO3、NaOH的添加量发现,在投加量为8%时,生物油含氮量最低,Na2CO3和NaOH催化产生的生物油组分的含氮化合物含量分别为29.12%和35.67%。在投加量为10%时,对氧的脱除效果都最好,分别为32.12%和29.02%,此时产生的生物油的热值达到最大(达到33.322MJ/kg和34.732MJ/kg)。
基于磁记忆检测的桥钢箱梁翼缘损伤状态力磁研究
苏三庆, 秦彦龙
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.10.002
[摘要](100) [PDF 1129KB](0)
摘要:
为推进金属磁记忆技术在桥钢箱梁损伤检测方面的应用,对桥钢箱梁进行了静力受弯试验,提取其变形最严重的上翼缘磁信号分布,建立了损伤区域应力与磁信号和磁信号梯度的量化关系,并提出用磁场梯度指数来表征钢梁的应力和损伤状态。结果表明:上翼缘磁信号曲线与应力变化形态正好相反,磁信号曲线在进入塑性后发生反转变为负值,且随应力变化的速度增快,可以判断构件进入塑性状态,即将发生损伤;磁场梯度曲线在损伤最严重的区域出现最大值,且随着荷载的增大,磁梯度最大值点不断向钢梁中间移动,由此可以进行破坏状态的预警;磁场梯度与应力关系曲线可将构件整个受力过程明显的区分为初始、屈服、塑性、损伤四个状态;可以用磁场梯度指数来进行构件应力状态与损伤状态的表征。该研究可为金属磁记忆检测技术在桥钢梁损伤状态的定量评估和预警方面的应用提供依据和参考。
不同层理页岩常规三轴压缩力学特性离散元模拟
杨圣奇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.12.005
[摘要](103) [PDF 2746KB](4)
摘要:
基于页岩室内常规三轴压缩试验结果,采用离散元程序PFC2D对不同层理倾角页岩在常规三轴压缩下进行颗粒流模拟研究,以此来分析层理倾角及围压对页岩力学特性的影响。研究结果表明:(1)页岩的峰值强度、粘聚力随层理倾角的增加整体呈“U”形变化,其中峰值强度在不同围压下的变化趋势有所区别;内摩擦角随层理倾角的增大呈非线性变化。(2)不同层理倾角页岩破坏模式不尽相同,β = 30°~45°试样易发生沿层理的剪切破坏,β = 0°~15°与β =60°~90°试样易发生共轭剪切破坏。(3)同一层理倾角试样最终破坏时的微裂纹总数随着围压的升高有所增加;在同一围压下,试样最终破坏时的微裂纹数目随着层理倾角的增加呈现先减少后增多的趋势。(4)同一层理倾角页岩的脆性随围压的增长整体呈下降趋势;低围压情况下,页岩脆性随层理倾角的增加呈两端大中间小的规律。
多孔介质中流动细观理论研究进展
朱维耀, 王玉普, 邓庆军, 马启鹏, 刘雅静
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.30.005
[摘要](180) [PDF 1039KB](13)
摘要:
多孔介质细-微观流动理论是揭开纳微米级孔隙介质流动的神秘钥匙,随着世界石油工程技术的进步,非常规油气藏已成为石油界开发的主攻领地,非常规油气储层存在大量的纳米级孔隙,现有的达西与非达西渗流宏观统计方法不能揭示细微孔隙中流体非线性流动机理和有效动用机制。急切需开展多孔介质细-微观流动理论研究,为非常规油气开发提供理论基础。本文归纳了该方面(包括作者在内)的研究成果,首先从理论分析、实验研究和数值模型三个方面概述了当前多孔介质细微观流动的研究现状,重点围绕纳微米尺度流体流动界面作用与细观力学特性关系及表征、细观-宏观网络仿真模拟、细微尺度流体(油/水、气/水)流动细观动力学机制及数学模型等关键问题展开论述。在此基础上介绍了当前对细微米尺度流体流动界面作用与细观力学特性研究情况、细微观尺度流体非线性流动机理、构建反映微观力作用下的细微尺度流动数学模型并形成网络仿真模拟方法的重要性。将为非常规油气开发过程中揭示影响流动细观成因,进一步阐明不同条件下的动用机理,确定高效开发方法提供指导,同时促进渗流力学学科的发展,具有重要的理论和现实意义。
碱性体系选择性回收废旧锂离子电池的研究进展
龚海强, 彭德招, 欧星, 张佳峰
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.18.003
[摘要](128) [PDF 3460KB](7)
摘要:
废旧锂离子电池的回收是锂离子电池发展不可避免的问题,有效回收废旧锂离子电池对实现锂资源可持续发展和行业正向循环至关重要。目前锂离子电池的回收方法以湿法为主,其中碱浸对废旧电池中的金属具有较高的的选择性浸出能力,且回收工艺高效、清洁,具备良好的工业化潜力。本文着重介绍了碱性浸出的几种方法,包括氨浸-热加工-还原剂体系、氨浸-还原剂-电沉积体系、氨浸-还原剂-锂吸附体系,氨浸-还原剂-氧化分离体系。最后,对废旧锂离子电池的回收方法及前景进行总结。
污酸中有价成份的综合利用及有害元素As的去除工艺试验研究
张二军, 周康根, 张雪凯, 陈伟, 彭长宏
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.09.005
[摘要](106) [PDF 1135KB](7)
摘要:
目前我国大型冶炼企业在两转两吸工艺制备硫酸的过程中产生的污酸均是将其当做“高浓度重金属废水”来处置,处置成本高且会产生大量的废水处理渣(属于危险废物),本文结合污酸的主要成份,利用需要酸浸且含括污酸重金属的次氧化锌烟灰来将其中的酸“吃干榨尽”,并将其中重金属与被浸出的Zn、Cu、As汇合,综合回收其中的Zn、Cu,一同处置其中的砷。这样既综合回收了污酸中的有价成份,又集中处理了有害元素砷,消减了危险废物的产生量,从而达到了节能减排的目的。通过试验研究表明,污酸综合利用后由原来的高酸度废水变为中性废水,其中的重金属As、Cu、Zn分别降至3.26mg/L、2.63 mg/L、50.63 mg/L,稍加处理即可达到污水综合排放标准。
铁尾矿两步法制备多级孔ZSM-5分子筛
张鹏, 李素芹, 郭鹏辉, 赵鑫, 赵泽坤
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.05.002
[摘要](111) [PDF 1180KB](2)
摘要:
以铁尾矿(IOT)为原料替代纯化学试剂,采用两步法制备含有介孔-微孔复合孔的多级孔ZSM-5分子筛。首先在介孔模板剂(CTAB)作用下合成介孔分子筛(MCM-41),然后以MCM-41为硅源,通过固相转换法将MCM-41晶化转变为多级孔ZSM-5分子筛。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和氮气吸附脱附测试(BET)等技术对样品进行表征。实验结果表明,由于体系中没有液态水相参与,成功避免了CTAB与微孔结构导向剂(TPABr)在水溶液中相互竞争,从而得到高结晶度的多级孔ZSM-5分子筛。因此,本文为IOT制备多级孔ZSM-5提供了一种全新方法。
演化博弈与资源配置综述
张艳玲, 莫廷钰, 李松涛, 张妍, 李擎
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.26.002
[摘要](105) [PDF 582KB](4)
摘要:
复杂网络上集群行为的研究是多学科交叉的热点,行为学实验不仅证实集群行为的普遍存在性,而且证实了利用演化论解释集群行为涌现的合理性。复杂网络上演化博弈理论已取得长足发展,特别是在两策略竞争理论分析方法上取得突破性进展。本文首先介绍了演化博弈框架下合作演化机制的相关研究,详细总结了近来被广泛关注的个体异质性和环境反馈对于合作演化的影响研究;其次阐述了五种复杂网络上演化博弈的理论分析方法,包括最近提出的适用于任意网络结构和更新规则的溯祖随机游走理论;再次给出了基于最后通牒博弈模型的资源配置问题研究;最后总结了复杂网络最后通牒博弈所面临的挑战及未来发展趋势。
四足机器人软硬地面稳定过渡的腿部主动变刚度调节策略
刘帅, 刘清宇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.23.001
[摘要](238) [PDF 1262KB](13)
摘要:
四足机器人以动步态在变刚度地面过渡时产生的姿态不稳定问题,提出了一种机器人腿部主动变刚度实时调整策略,该策略根据机器人着地后的机身和腿部的运动状态实时估计出着地腿和地面的耦合刚度,并将前后腿与地面耦合刚度的差值补偿到相应的着地腿上。该策略能够使机器人着地后迅速适应不同刚度特性的地面,特别是地面刚度变化较大的情况,同时能够保证控制性能优于单独通过机身姿态反馈的稳定控制方法。通过搭建Simulink-SimMechanics实验平台对该姿态调整策略进行了仿真验证,结果表明,通过腿部主动变刚度的实时调整,四足机器人能在软硬地面过渡时实现对机身俯仰角和滚转角的补偿修正,证明了控制策略是有效的。
三元锂离子动力电池热失控及蔓延特性实验研究
王淮斌, 李阳, 王钦正, 杜志明, 冯旭宁
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.27.002
[摘要](234) [PDF 3581KB](19)
摘要:
本文以电动汽车车用额定容量为42Ah的三元方壳锂离子电池单体和模组为研究对象,研究其在加热条件下单体的绝热热失控特性及成组后侧向加热热失控蔓延特性。结果表明,锂离子电池在发生热失控时,内部最高温度接近1000℃,电池表面和内部最大温差可达450℃;热失控首先在迎向热流的面触发,随后蔓延至整个电池;满电状态下的锂离子电池内部热失控蔓延时间介于8-12s;热失控蔓延过程中锂离子电池的温度特征与绝热热失控测试相比存在较大差异性;热失控喷发颗粒物中,LiF及石墨占比80%以上;模组中失控电池产生的总能量用于自身加热和喷发损失占90%左右,热失控释放总能量的10%足以触发热失控蔓延。本文为研究三元锂离子电池模组级安全设计、热失控蔓延抑制及新能源汽车的火灾事故调查提供了参考。
结合多尺度分割和随机森林的变质矿物提取
唐淑兰, 曹建农, 王国强, 卜涛
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.08.004
[摘要](175) [PDF 1995KB](5)
摘要:
为提高遥感影像变质矿物提取精度,提升变质带的识别效果,以甘肃北山ASTER影像为研究区,结合了比值运算、多尺度分割、随机森林分类法进行变质矿物提取。首先,通过矿物特征性光谱特征构造比值运算公式、进行影像增强;然后,对增强影像进行基于光谱及变差函数的多尺度分割;接着,采用随机森林法提取目标矿物;最后,通过野外勘查、采样、薄片鉴定进行精度评价。结果表明,黑云母、白云母、角闪石在ASTER影像上具有鉴定性特征,提取精度分别为85.4088%、84.7640%、85.7308%;其他含量较少的变质矿物提取精度可达到60%以上。多尺度分割能充分利用矿物的丛集特征;变差函数纹理能增强形态特征对矿物的区分能力;随机森林分类法对矿物混合引起的噪声不敏感、提取结果稳定。
石粉对赤泥基注浆材料影响机制研究
李召峰, 陈经棚, 齐延海, 张健, 张晨
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.01.005
[摘要](150) [PDF 3011KB](1)
摘要:
为明确石粉掺合料对地聚物材料的作用机理,本文以赤泥基注浆材料为研究对象,系统研究了石粉掺量和粒径分布对赤泥基注浆材料浆体性能、力学性能和微观结构的作用规律,并结合XRD、MIP和SEM等微观测试手段分析其作用机理。研究表明,结石体力学强度随石粉掺量的上升先增大后减小,当石粉掺量为5%时抗压强度最高,3d时可达5.65MPa,提升幅度18.94%,同时浆液泌水率上升幅度仅为8.97%,且28d结石体孔隙率降低了18.35%,因此,5%为石粉在赤泥基注浆材料中的最佳掺量。在最佳石粉掺量下,随着石粉平均粒径减小,浆液凝结时间及泌水率均呈现下降的趋势;当石粉平均粒径达到8μm时,浆液黏度突升,且3d和28d试样强度分别提升了11.86%和10%,这是浆液水化过程中石粉的“填充效应”和“成核效应”双重作用的结果;微观分析证实,石粉在浆液水化历程中以物理特性参与其中,为N-A-S-H, C-A-S-H和C-S-H等凝胶提供成核位点,供地聚物凝胶沉淀和生长,加速浆液水化。
二氧化碳相变致裂技术研究进展与展望
周盛涛, 罗学东, 蒋楠
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.05.006
[摘要](237) [PDF 1210KB](9)
摘要:
二氧化碳相变致裂作为一种环境友好的绿色破岩技术,具有破岩效率高、振动小、无污染等优点,近年来已成为了岩石破碎与开挖领域的热门研究课题,相关研究发展迅速。大量学者运用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对二氧化碳相变致裂技术进行了广泛探究,并取得了一些有益的进展。本文通过对现有相关研究成果的调研分析,阐述了二氧化碳相变致裂技术的破岩机理,回顾了二氧化碳相变致裂荷载特征与其测试手段,归纳了不同的相变致裂荷载表征方法,比较了致裂荷载与致裂效果主要影响因素,分析了二氧化碳相变致裂的有害效应,总结了二氧化碳相变致裂技术在多领域的应用,并探讨了二氧化碳相变致裂当前存在的问题与未来挑战,以期为二氧化碳相变致裂技术的理论研究和工程应用推广提供参考。
SiC半导体不同晶面氧化机理及动力学的研究进展
赵春阳, 王恩会, 侯新梅
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.10.001
[摘要](174) [PDF 1078KB](4)
摘要:
SiC作为一种综合性能优异宽禁带半导体,在金属氧化物半导体场效应晶体管中具有广泛的应用。然而SiC热氧化生成SiO2的过程具有各向异性,导致不同晶面上的氧化速率差异较大,这会对半导体器件的性能产生不利影响,因而研究SiC各个晶面上SiO2的生长规律尤其重要。本文针对基于Deal-Grove模型提出的两种代表性修正模型即Song模型和Massoud经验关系式,从模型计算结果与实验数据的拟合情况和氧化生长速率常数随温度变化的关系等两方面进行讨论。在此基础上,分析已有修正模型的优缺点,为SiC不同晶面氧化动力学的准确描述提供进一步优化和修正思路。
基于鲁棒H∞滤波的锂离子电池SOC估计
潘凤文, 弓栋梁, 高莹, 寇亚林
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.21.002
[摘要](180) [PDF 1076KB](10)
摘要:
针对锂离子电池温度影响模型参数,进而导致SOC估计不准确的问题,本文提出了基于鲁棒H∞滤波的SOC准确估计方法。首先,以二阶Thevenin等效电路模型做为锂离子电池基础模型。并将温度对电池模型参数的影响建模为标称电阻值和电池总容量的加性变量,视温度变化为系统的外部扰动。其次,采用滑动线性法对电池模型进行线性化;并在此基础上运用线性矩阵不等式技术设计了对SOC进行估计的鲁棒H∞滤波器。最后,分别采用脉冲放电电流激励和实验数据电流激励,并将SOC的估计结果与kalman滤波对SOC的估计结果进行对比,其结果表明针对SOC估计所设计的鲁棒H∞滤波器能够实现对SOC的准确跟踪,同时对外部扰动具有较好的鲁棒性。
养护温度对半水磷石膏胶凝性能影响
王志凯, 王贻明, 吴爱祥, 李根, 李剑秋
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.13.001
[摘要](227) [PDF 1417KB](16)
摘要:
针对半水磷石膏(HPG)长期堆存状态下,胶凝性能出现下降现象。以室内结晶水转化和单轴压缩试验为基础,通过设定4种不同养护温度,分别为20,40,60和80℃,探究不同养护温度作用下堆体HPG结晶水转化情况和堆存养护后制备的充填胶凝材料(HCM)抗压强度发展规律,并采用SEM等微观分析手段研究养护温度对其强度影响机制。结果表明,养护温度对堆存状态下HPG胶凝性能影响显著,高的养护温度会加快HPG结晶水转化,而且会抑制堆存后制备的HCM强度发展。采用数据标准化对养护温度作用后的试样抗压强度提出预测,被证实与实测值较吻合。微观分析发现,养护温度主要影响体系的过饱和度,而使各养护温度作用下的HCM微观形态表现差异。
铜锡合金激光选区熔化非平衡凝固组织与性能
李小璇, 王曾洁, 贺定勇, 刘轩, 薛济来
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.29.006
[摘要](292) [PDF 1533KB](12)
摘要:
对具有重要工程应用价值的Cu-5wt.%Sn合金进行激光选区熔化(SLM)成形,在激光功率160W、扫描速度300mm/s、扫描间距0.07mm条件下,合金样品致密度可达99.2 %,熔池层与层堆积密实,表面质量良好。研究发现所获合金具有非平衡凝固组织特征,其中以α-Cu(Sn)固溶体相为主,且涉及具有超结构的γ相、δ相。显微组织主要由柱状晶与富锡网状晶构成,伴随有不同尺度界面Sn元素偏析及晶界、晶内纳米尺度超结构合金相颗粒析出。所获合金的力学性能与同成分铸态合金或较低Sn含量SLM合金相比得到显著强化,表面硬度可达133.83HV,屈服强度324MPa,抗拉强度460 MPa及延伸率21.3%。
自支撑二维Ti3C2Tx(MXene)薄膜电化学性能研究
武伟, 王恩会, 杨涛, 侯新梅
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.05.001
[摘要](200) [PDF 1300KB](4)
摘要:
采用LiF-HCl混合溶液刻蚀法刻蚀Ti3AlC2得到Ti3C2Tx(MXene)胶体溶液,通过真空抽滤法抽滤MXene胶体溶液得到柔性MXene薄膜。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)等方法表征MXene的物相、形貌及化学元素,并采用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗法等电化学测试手段研究MXene薄膜电极的电化学性能。研究显示:当电解液采用H2SO4时, MXene薄膜的厚度为6.6 μm时,在5 mV·s-1扫度下质量比电容达到228 F·g-1;同时随着扫速从5 mV·s-1提升至100 mV·s-1时,电容保持率可达51 %,是40.2 μm厚度MXene薄膜电极的3倍。该研究展示了MXene作为超级电容器电极材料具有巨大的应用前景。
温度、其他可燃气体对甲烷爆炸特性及动力学特性研究
罗振敏, 刘利涛, 王涛, 张江, 程方明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.22.002
[摘要](205) [PDF 46064KB](7)
摘要:
为量化爆燃的潜在严重性提供信息,从而设计出能够在气体燃料加工,储存和运输过程中承受爆炸危险的容器。运用20 L球形气体爆炸系统,在不同初始温度(298 K-373 K)和其他四种可燃气体(CO、H2、C2H4、C2H6)浓度(0.4%-2.0%)条件下,获取了7%与11%甲烷的爆炸压力特性参数。此外,采用 CHEMKIN-PRO 软件,模拟分析了不同组分混合气体在爆炸过程中H·、O· 和·OH自由基体积分数的变化趋势, 并进行了敏感性分析。结果表明,在恒定的其他四种可燃气体浓度下,随初始温度的增加最大爆炸压力呈线性降低,最大爆炸压力上升速率几乎恒定或下降。同一初始温度,对于7%甲烷-空气混合物,随着以CO为主要成分的其他四种混合气体的浓度增大到2%,其最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率均呈增大的趋势,而11%甲烷-空气混合物均呈减小趋势。随着多元可燃气体浓度的增加, 7%甲烷-空气混合物在爆炸过程中H·、O·和·OH自由基摩尔分数上升。O·和·OH自由基在11%甲烷-空气混合物中呈下降趋势。关键基元反应步R53均对气体混合物中甲烷的产生、自由基(O·和 H·)的消耗起促进作用。
基于环境语义信息的同步定位与地图构建方法综述
李小倩, 何伟, 朱士强, 李月华, 谢天
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.09.006
[摘要](269) [PDF 1207KB](15)
摘要:
同步定位与地图构建技术(SLAM)是当前机器人领域的重要研究热点,传统的SLAM技术虽然在实时性方面已经达到较高的水平,但在定位精度和鲁棒性等方面还存在较大缺陷,所构建的环境地图虽然一定程度上满足了机器人的定位需要,但不足以支撑机器人自主完成导航、避障等任务,交互性能不足。随着深度学习技术的发展,利用深度学习方法提取环境语义信息,并与SLAM技术结合,越来越受到学者的关注。本文综述了环境语义信息应用到同步定位与地图构建领域的最新研究进展,重点介绍和总结了语义信息与传统视觉SLAM在系统定位和地图构建方面结合的突出研究成果,并对传统视觉SLAM算法与语义SLAM算法做了深入的对比研究。最后,展望了语义SLAM研究的发展方向。
无人驾驶车辆路径跟踪控制现状与挑战
白国星, 孟 宇, 刘立, 顾青, 王国栋, 周碧宁
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.12.003
[摘要](365) [PDF 468KB](32)
摘要:
路径跟踪控制是分层递阶式无人驾驶系统中的一项关键技术,其作用是根据感知定位系统给出的车身位姿控制车辆沿着路径规划系统给出的参考路径行驶。近年来路径跟踪控制的发展十分迅猛,研究者们发表了大量的研究成果。考虑到在相同或相近工况下的路径跟踪控制存在一些共性的技术问题与解决思路,从低速路径跟踪控制和高速路径跟踪控制两个角度对近年来的研究成果进行了回顾。低速路径跟踪控制面临的挑战主要来自于前轮转角速度约束,在该系统约束下控制器在参考路径出现曲率突变时无法快速响应。目前常见的解决思路是对参考路径进行曲率平滑、引入预瞄控制和采用非线性模型预测控制等,此外还可以通过增大转向机构功率、降低车速等手段解决这个问题。高速路径跟踪控制面临的挑战主要来自于车速较高或地面附着系数较低时离心力可能会大于侧向力合力的极限值,从而产生较大的侧向速度,导致路径跟踪精确性降低甚至车辆行驶稳定性丧失。目前常见的解决思路是采用基于动力学模型的线性模型预测控制等能够将侧向速度影响纳入考虑的控制方法设计路径跟踪控制器。不过当车速较高时,路径跟踪精确性和车辆行驶稳定性之间存在矛盾,而基础的动力学路径跟踪控制难以解决这个问题,为此一些研究者在路径跟踪控制中加入了速度调节或博弈控制。此外在高速路径跟踪控制中,地面附着系数、轮胎特性的影响也较大,所以还需要进一步深入研究地面附着系数、轮胎特性等参数的在线估计与辨识。
RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果分析
袁保辉, 刘建华
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.10.002
[摘要](274) [PDF 1712KB](17)
摘要:
西昌钢钒厂由于转炉热量不足而以BOF-LF-RH-CC工艺生产IF钢,为探究RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果,本文采用生产数据统计、氧氮分析、夹杂物自动扫描、扫描电镜和能谱分析等手段进行了详细研究。结果表明:强制脱碳工艺RH结束渣中平均T.Fe含量比自然脱碳工艺低1.3%,强制脱碳工艺可降低钢包顶渣氧化性;在保证RH脱碳效果前提下,尽量提高转炉终点碳含量、降低钢液氧含量,通过RH精炼时采用强制吹氧脱碳工艺弥补钢中氧,可显著降低顶渣氧化性。自然脱碳工艺与强制脱碳工艺控制热轧板T.O含量均比较理想;与自然脱碳工艺相比,强制脱碳工艺可有效降低IF钢[N]含量,这与强制脱碳工艺真空室内碳氧反应更剧烈使CO气泡更多和气液反应面积更大有关。脱碳工艺对IF钢热轧板中夹杂物类型、尺寸及数量没有明显影响,夹杂物均以Al2O3夹杂为主,Al2O3-TiOx与其他类夹杂物较少,平均尺寸分别为4.5 μm、4.4 μm、6.5 μm,且钢中75%以上夹杂物尺寸在8 μm以下。在RH精炼过程中,尽量降低RH脱碳结束钢中[O]含量,有利于提高钢液洁净度。
一类离散动态系统基于事件的迭代神经控制
王鼎
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.28.002
[摘要](268) [PDF 512KB](4)
摘要:
本文面向离散时间非线性动态系统, 提出一种基于事件的迭代神经控制框架. 主要目标是将迭代自适应评判方法与事件驱动机制结合起来, 以解决离散时间非线性系统的近似最优调节问题. 首先, 构造两个迭代序列并建立一种事件触发的值学习策略. 其次, 详细给出迭代算法的收敛性分析和新型框架的神经网络实现. 这里是在基于事件的迭代环境下实施启发式动态规划技术. 此外, 通过设计适当的阈值以确定事件驱动方法的触发条件. 最后, 借助两个仿真实例验证本文控制方案的优越性能, 尤其是在通信资源的利用方面.
充填型单缝煤岩水力脉动解堵试验研究
叶功勤, 曹函, 高强, 孙平贺(通讯作者)
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.17.001
[摘要](234) [PDF 1223KB](6)
摘要:
煤层气开采过程中,产生了大量的煤粉。煤粉聚集于裂隙中,成为影响煤层气渗透性能的重要因素之一。利用室内自行研制的可调频脉动水力压裂系统及预制充填型单缝的煤岩,开展不同频率条件下水力脉动解堵试验,研究脉动作用下解堵水压演化过程和解堵效果。试验结果表明:水力脉动解堵压力演化过程可分为三个阶段:压力上升阶段、压力下降阶段和压力波动稳定阶段。脉动作用下解堵压力阀值比定常流作用下更低、压降持续时间更短、压降幅值更小。定常流作用下煤粉运移集中在压力下降阶段,脉动压力作用下煤粉在压力下降阶段和压力波动稳定阶段均有运移,但煤粉总的运移量和定常流作用下的相当。脉动作用和定常流作用下径向渗透主要发生在压力上升至压力峰值阶段,但脉动流的解堵时间短,则滤液渗透半径小,储层伤害小。在3Hz的频率条件下,解堵效果最好,且其解堵压力阀值较低,解堵路径最为平直,压裂液渗流半径最小。
基于云理论的大坝整体性态评价模型
姜振翔, 陈辉, 陈柏全
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.15.001
[摘要](231) [PDF 1065KB](5)
摘要:
现有的大坝整体性态评价方法以定性评价为主,主观性较强。针对这一问题,以单测点监控模型的计算值与监测仪器实测值之间的残差为基础,提出采用多测点融合残差表征大坝整体性态。结合信息熵理论研究了不同测点的残差变化规律,从而对各测点残差的融合权重进行了分配。通过对融合残差进行分布分析,利用逆向云发生器、正向云发生器建立了概念云,即评价标准。在此基础上,基于云相似度算法,建立了大坝整体性态的评价模型。算例表明,该模型能够有效识别大坝监测资料中的异常测值,并能够定量、客观地评价大坝整体性态,评价结果合理、可靠,可为保障大坝安全运行提供参考。
催化材料服役行为的同步辐射原位X射线研究
李然, 谢勇, 孙瑜, 康卓, 汪莉, 张跃
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.03.004
[摘要](292) [PDF 1820KB](10)
摘要:
服役条件下催化材料的原子级别动态解析对于理解和设计高性能催化剂具有重要指导意义。如今X射线技术已成为材料研究中必不可少的表征手段,而同步辐射先进光源较普通的实验室光源具有高能量、高通量、高准直性等特点,能够实现对材料微观结构的精确捕获。本文介绍了基于同步辐射的原位X射线吸收谱、原位X射线衍射谱和原位X射线光电子能谱的基本原理及功能,重点综述了原位X射线技术在电解水催化材料服役行为动态研究中的应用进展,列举了多种典型电解水催化剂在反应条件下结构动态变化的研究实例,为实现催化材料全生命周期动态构效关系的精准构建提供了技术基础。最后,分析总结了原位X射线技术在面临复杂电化学服役环境时所遇到的问题及挑战,并提出了对先进同步辐射技术及原位X射线谱学的未来展望。
巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究
乔兰, 刘建, 李庆文, 赵国彦
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.28.006
[摘要](382) [PDF 3408KB](20)
摘要:
为揭示巴西圆盘起裂模式的变化规律及其破裂演化过程,运用连续介质弹塑性分析开展巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究。通过开展二维模拟研究,探究压拉比及加载角对试样起裂破坏模式的影响;通过三维模拟研究,探究圆盘试样三维破裂面的形成及扩展过程。研究结果表明:接触加载角及压拉比越大,巴西圆盘试样越容易发生中心起裂;端部起裂由剪切破坏引起,而劈裂裂纹进一步扩展则由张拉破坏驱动。三维数值模拟结果表明,初始起裂点位于三维圆盘端面,随加载角增大其逐渐向端面圆心移动;当圆盘发生端面中心起裂时,三维破裂面以弧形边界向试样内部发散扩展。无论圆盘试样发生中心起裂还是端部起裂,由于三维效应巴西劈裂试验可能都会低估岩石的抗拉强度。
不同打印角度SLM-Ti6Al4V组织结构及其在含氟离子溶液中的腐蚀行为研究 收稿日期:2020-XX-XX基金项目:国家自然科学基金(51901216);中国博士后科学基金(2019M652471, 2020T130620)
王尧(通讯作者), 阎笑盈, 满成, 张宏伟, 董超芳, 王昕
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.29.001
[摘要](255) [PDF 1555KB](2)
摘要:
选择性激光熔化(SLM)钛合金在生物医学领域有非常广泛的应用空间。许多学者对SLM钛合金的组织结构和力学性能进行了深入的研究,但是对其腐蚀行为的研究相对较少,对组织结构与腐蚀行为之间的相关性尚缺少系统地认识。本文研究了打印角度为30°、45°和60°的SLM-Ti6Al4V试样组织结构和在NaF溶液中的腐蚀行为。利用金相显微镜和扫描电子显微镜等对组织结构进行表征,通过电化学实验和浸泡实验对腐蚀性能进行了研究。组织结构分析结果表明,三种SLM-Ti6Al4V试样都是原β晶粒内部交叉分布针状α’相,其中打印角度为45°试样的原β晶粒更趋于等轴晶,针状α’相尺寸最小;三种试样都有一定程度的晶格畸变,其中打印角度为45°试样的晶格畸变程度最小。腐蚀行为研究表明:三种试样在NaF溶液中的腐蚀行为特征都是随着NaF浓度增加,由自发钝化逐渐转变为活性溶解,其临界氟离子浓度分别处于0.0005 – 0.00075 M、0.00075 – 0.001 M和0.0005 – 0.00075 M;另外,通过对比三种试样的电化学测试和浸泡实验结果可知,打印角度为45°试样具有最优的耐腐蚀性能。
烧结烟气中Zn对V2O5-WO3/TiO2催化剂同时脱除NOx和二噁英的中毒作用
丁龙, 钱立新, 杨涛, 张洪亮, 余正伟, 张晓霞, 龙红明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.08.001
[摘要](337) [PDF 1090KB](16)
摘要:
V2O5-WO3/TiO2(VWTi)催化剂可以同时脱除铁矿烧结烟气中的NOx和二噁英,但复杂的烟气成分会导致催化剂失活。采用浸渍法对VWTi 催化剂进行ZnCl2,ZnO和ZnSO4中毒实验。在模拟烧结烟气条件下,研究了不同形态Zn中毒对VWTi 催化剂上同时脱除NOx和二噁英(CB作为模拟物)活性的影响,并分析了中毒前后催化剂表面活性物质理化性质。结果表明:负载不同Zn物种对催化剂同时脱除NOx和CB均具有失活作用。Zn物种会造成催化剂表面颗粒轻微团聚,表面酸性位点数量减少,表面V的还原性减弱,表面化学吸附氧比例和n(V5+)/n(V4+)物质的量比值降低。SO42-的引入为NH3和CB的吸附转化提供新的酸性位点。再生实验结果表明:酸洗可以一定程度上恢复中毒催化剂的催化活性,但水洗不能恢复中毒催化剂的活性。最后,提出了烧结烟气中不同形态Zn对VWTi 催化剂的中毒机理。
基于LinuxCNC系统的六关节机器人位置域控制技术
崔旭东, 邓少丰, 王平江(通讯作者)
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.07.002
[摘要](340) [PDF 5221KB](6)
摘要:
在多轴联动下的多关节工业机器人的轮廓跟踪过程中,保证各关节单独良好的跟踪性能并不能保证理想的轮廓跟踪轨迹,这说明运动同步非常重要。针对LinuxCNC的一个数控系统,分析了减少末端轮廓跟踪误差的运动控制算法。结合工业机器人现有的运动学和动力学基础以及传统的PD控制理论,提出了一种基于Linux CNC系统的六关节机器人位置域控制算法,并在华数机器人HSR-JR605上进行了实验,验证了理论的有效性。
古砖塔子结构压剪复合受力性能分析
卢俊龙, 范金鑫, 王振山, 贠作义
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.12.004
[摘要](331) [PDF 1830KB](6)
摘要:
古塔结构多采用砖墙筒体形成空间抗侧力体系,地震作用下古塔砌体处于压剪复合受力状态,塔体的砖筒子结构压剪复合受力性能是影响其抗震能力的关键因素之一。为研究古塔子结构的受力性能,以西安兴教寺玄奘塔为原型,设计制作了3个不同楼层的子结构缩尺模型试件,进行低周反复加载试验,观察试件的开裂、变形及破坏现象;建立数值模型进行计算,得到了试验荷载作用下各试件的等效塑性应变、荷载-位移曲线,将计算结果与试验结果进行对比,分析竖向压应力对古塔砌体破坏特征、滞回性能、延性、耗能能力等抗震性能的影响。结果表明,特征荷载的计算值相对试验值的误差均小于21%,等效塑性应变的分布与试件开裂破坏区域一致;当竖向压力保持恒定时,随着水平荷载的增大,塔体沿砌筑缝逐渐开裂破坏,裂缝宽度亦随之增大,在塔体洞口周围的破坏更为明显,试件残余变形增大;当增大竖向压力后,对试件开裂及残余变形均有限制作用,但试件的破坏过程特征变化不大;随着压剪比的增大,古塔砌体开裂破坏的范围减小,抗剪承载力、刚度以及耗能能力均有所提高,但延性和变形能力略有降低。研究结果为砖石古塔建筑结构损伤及抗震能力评定提供参考。
褐铁矿在烧结工艺的优化配置研究
张国成, 罗果萍(通讯作者), 柴轶凡, 田硕, 郝帅, 任强
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.29.001
[摘要](309) [PDF 1299KB](4)
摘要:
为了探究全进口矿条件下褐铁矿在烧结工艺的合理配置,针对S钢500m2大型烧结机实际原燃料条件,在基于试验用铁矿粉的常规理化性能和高温基础特性的基础上,开展了配加不同褐铁矿配比的烧结杯试验研究,并结合Factsage 7.1热力学计算软件模拟计算了不同褐铁矿配比条件下的黏附粉含量和理论液相生成量及性能。研究表明:澳大利亚褐铁矿具有矿粉粒度粗、矿化能力弱,同化温度低、粘结相强度差、吸液性强的特点,当褐铁矿配比由45%增加至55%时,提高磁铁矿OD矿配比至15%,同时控制OC矿配比降低至10%,烧结矿转鼓强度和低温还原粉化指标等性能达到最优,这是由于一方面提高磁铁精矿OD矿配比具有增加黏附粉比例、改善液相生成数量和性能的作用,可以均匀液相分布,消除过熔现象;另一方面,增加OD矿配比可以改善烧结料球的粒度组成,减少褐铁矿吸液量,提高烧结矿强度,因此,在高褐铁矿配比条件下,增加适宜的磁铁精矿配比有利于稳定烧结矿质量,改善烧结性能。
塑管-混凝土界面密闭性能改善措施的研究
王俊颜, 周田, 吕梁胜, 杨全兵
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.21.002
[摘要](296) [PDF 996KB](5)
摘要:
为改善塑管混凝土结构的界面密闭性能,研究了在塑管-混凝土界面粘贴一种双面压敏胶带——Preprufe胶带的作用。通过界面粘结强度、界面渗水高度和界面透气性实验,测得塑管混凝土结构的界面粘结强度、界面渗水高度、气体压力-时间衰减曲线,推导出界面渗透指数。试验结果表明,界面粘结强度与粘贴胶带的宽度呈线性增长关系,压敏性粘合剂胶层与液态混凝土在硬化过程中形成的粘结强度远大于普通粘性层与塑管间的粘结强度。粘贴Preprufe胶带可显著提高塑管-混凝土界面抗渗能力。界面渗透指数随粘贴胶带的宽度增大呈明显的递减趋势,粘贴220mm胶带的塑管混凝土试件界面渗透指数仅为基准塑管-混凝土试件的2.86%。粘贴Preprufe双面胶带宽度达到470mm及以上有望使塑管混凝土结构的界面气密性达到混凝土气密性等级,考虑到成本问题,在工程应用中胶带宽度在220~300mm之间是比较理想的范围。
基于有向权值网络的航班运行风险传播与控制
王岩韬
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.15.002
[摘要](377) [PDF 846KB](6)
摘要:
为了分析航班运行风险传播过程,进而有效控制保障飞行安全,基于复杂网络理论,首先参照民航局咨询通告选取机组、航空器、运行环境共29个终端因素作为网络节点,统计民航安全监察记录,根据事件中节点关系,构建无向网络;统计前后节点间的作用关系和发生概率,提出一种有向带权的航班运行风险网络;然后,引入改进感染率和改进恢复率概念,构建一种适用于航班运行风险传播分析的改进SIR模型;定义感染起始范围,最后采取多参数控制方式,对有向与无向网络传播和控制进行大规模仿真计算。结果表明:有向网的平均最短路径为1.788,属于小世界网络;使用民航常规管控措施,有向网节点感染下降幅度相比无向网络高出13.7%;对总度值和入度值排序前3节点控制后,感染节点峰值下降率高达50.6%。结果证实在有向带权值网络中,根据入度值控制节点对抑制风险传播最为有效。
FeCrVTa0.4W0.4高熵合金氮化物薄膜的微观结构与性能
王子鑫, 张勇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.28.004
[摘要](328) [PDF 1270KB](23)
摘要:
本实验利用单靶射频磁控溅射技术,在单晶硅基底上,制备了两个系列FeCrVTa0.4W0.4高熵合金氮化物薄膜,即FeCrVTa0.4W0.4氮化物成分梯度多层薄膜和(FeCrVTa0.4W0.4)Nx单层薄膜,其中,多层薄膜用于太阳光谱选择性吸收薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、纳米力学探针、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计、接触角测量仪和四探针测试台对FeCrVTa0.4W0.4高熵合金氮化物薄膜进行微观结构分析以及性能表征。结果表明:在不通入氮气时,薄膜为非晶结构,当氮气含量升高后,转变为面心立方固溶体结构;当表层氮气流量为15sccm时,FeCrVTa0.4W0.4氮化物多层薄膜及单层薄膜均具有最佳的力学性能,随着表层氮气含量的继续增加,力学性能下降;FeCrVTa0.4W0.4氮化物成分梯度多层薄膜在300-800nm波长范围内均具有太阳光谱选择吸收性,当氮化物薄膜层数较少时具有较好的疏水性;(FeCrVTa0.4W0.4)Nx单层薄膜随着氮气含量的增加,薄膜方块电阻增加。
特殊钢渣超微粉改性废弃核桃壳制备钢渣基生物质活性炭及其吸收氯气的性能
孙大为, 邓军
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.04.004
[摘要](302) [PDF 487KB](3)
摘要:
氯气泄漏应立即对其进行应急处置,同时日常也要加强对含氯尾气的及时回收和净化处理,这已经成为氯气安全生产和使用的焦点问题。本研究以特殊钢渣超微粉与废弃核桃壳为研究对象,利用特殊钢渣超微粉的化学成分对废弃核桃壳进行改性处理制备钢渣基生物质活性炭。研究废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比、特殊钢渣超微粉细度和吸附环境温度对钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能的影响。利用X-射线荧光光谱仪(XRF)、比表面积及孔径测定仪(BET)、激光粒度仪(LPSA)和扫描电子显微镜(SEM)测试特殊钢渣超微粉的化学成分、钢渣基生物质活性炭的孔结构、特殊钢渣超微粉的粒径分布和钢渣基生物质活性炭的微观形貌。结果表明:废弃核桃壳超微粉与特殊钢渣超微粉的质量比分别为100:6,特殊钢渣超微粉的细度为600目,吸附环境温度为30℃时钢渣基生物质活性炭吸收氯气性能较好。特殊钢渣超微粉中Fe2O3具有磁性有利于氯气在钢渣基生物质活性炭表面形成富集,提高其吸附能力,CuO和MnO具有催化性可以协助促进钢渣基生物质活性炭的吸附能力。特殊钢渣超微粉细度过大,会造成小粒径颗粒团聚,从而影响钢渣基生物质活性炭对氯气的吸附能力进一步提高;在特殊钢渣超微粉粒径较小时,均匀性较好的特殊钢渣超微粉对提高钢渣基生物质活性炭吸附氯气较小。较高的吸附环境温度可能导致钢渣基生物质活性炭对氯气出现解析现象;同时钢渣基生物质活性炭表面没有出现特殊钢渣超微粉团聚与沉积的现象,具有层状结构特征,为吸附氯气提供了空间。
胀断连杆用高碳微合金钢连铸大方坯铸态组织研究
夏勇, 李亮, 李根, 王璞, 兰鹏, 唐海燕, 张家泉
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.03.001
[摘要](328) [PDF 35901KB](5)
摘要:
胀断连杆是汽车精密传动用高端产品,需具高强高韧和裂解加工脆性解理断裂特性。连铸化生产高碳易切削胀断连杆用微合金非调质钢是当前的发展方向。基于典型大方坯连铸生产工艺及其铸态组织、成分均匀性分析,研究了胀断连杆加工过程常见断口形貌不合的钢坯遗传性因素。以德系典型C70S6钢为例,采用250mm×280mm断面弧形连铸机,解析其在常用结晶器电磁搅拌条件下所浇铸大方坯的铸态低倍结构和枝晶形貌,并分析其不同晶区的成分分布特点。结果表明,当前连铸条件下大方坯中心缩孔和后续热轧棒材探伤合格率可控,但铸坯初凝坯壳凝固前沿出现明显的C、S负偏析白亮带区及其柱状晶偏转现象。金相试样图像分析和相场法凝固模拟表明,铸坯中柱状晶具有逆流生长特征,其偏转角是一次枝晶尖端向旋流方向逆向生长的结果,自铸坯角部至宽、窄面中心,实测柱状晶区的一次枝晶偏转角约在-7°到27°之间。利用EDS进一步检测了钢中主要合金元素Si、Mn、Mo在铸坯不同晶区的分布,揭示了其铸态偏析特征与差异性。据此,探讨了这种铸态组织和成分偏析对后续热轧棒材和连杆成品组织的遗传性,以及对其胀断加工断口不合的影响,指出基于连铸源头铸态质量控制对这类高等级特殊钢产品开发与应用的重要性。
碱金属改性对ZSM-5结构和吸附甲苯特性的影响及机理研究
崔永康, 邢奕, 苏伟, 王嘉庆
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.25.001
[摘要](410) [PDF 1182KB](12)
摘要:
ZSM-5是一种常用来吸附甲苯的微孔吸附剂,本文选择三种碱金属Li、Na和K对ZSM-5进行改性,结合表征手段和数学模型的方式研究引入ZSM-5中的碱金属对微孔结构和吸附甲苯的影响。在此实验中,分别从吸附容量、放热能量、扩散阻力和脱附活化能四方面深入探讨碱金属对吸附甲苯的影响规律。基于实验结果得知:碱金属的引入改变了ZSM-5分子筛的微孔结构并呈现出一定的规律。随着离子半径(Li+<Na+<K+)的升高,ZSM-5的孔径、比表面积和孔体积随之降低,影响规律为Li?ZSM-5 > Na?ZSM-5 > K?ZSM-5。静态饱和吸附量呈Li?ZSM-5 (0.363mmol/g)>Na?ZSM-5 (0.360mmol/g)>K?ZSM-5 (0.325mmol/g)排序。恒定浓度波模型很好的描述甲苯在ZSM-5上的吸附扩散行为,空间位阻和静电束缚力分别在高低进气浓度条件下对甲苯在ZSM-5孔道中的扩散占据主导作用,较高进气浓度(155mg/m3)条件下,碱金属改性对扩散阻力影响规律为Li?ZSM-5<Na?ZSM-5<K?ZSM-5;较低进气浓度 (25mg/m3)条件下,影响规律为Li?ZSM-5>Na?ZSM-5>K?ZSM-5。结合脱附动力学分析,Na?ZSM-5因具有较大的孔径和适中的吸附强度表现出更好的再生潜能。本研究从空间位阻和吸附强度两方面系统阐述了碱金属改性对甲苯吸附行为的影响机理,为在复杂的实际环境应用中选择合适的吸附剂提供了一定的参考意义。
空间机械臂在轨部件替换插、拔孔操作力/位姿阻抗控制分析、设计
曾晨东, 陈力
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.31.002
[摘要](462) [PDF 983KB](6)
摘要:
讨论了空间机械臂在轨部件替换插、拔孔操作相关力学及阻抗控制问题。为此,结合系统动量守恒关系,空间机械臂替换部件末端输出插、拔孔主动力与孔内所受摩擦阻力作用关系,以及第二类拉格朗日方程;推导得到了载体位置、姿态均不受控制情况下,空间机械臂在轨部件替换插、拔孔操作过程系统动力学方程。同时,根据相关操作控制系统设计需要,利用系统位置几何关系分析、建立了空间机械臂替换部件末端相对基联坐标系的相对运动雅可比关系。之后,由空间机械臂替换部件末端位姿与末端输出插、拔孔主动力之间的动态关系并结合阻抗控制原理,建立了二阶线性阻抗力学模型。在上述工作基础上,针对空间机械臂在轨部件替换插、拔孔操作过程同时存在运动学与动力学不确定性的情况,设计了空间机械臂替换部件末端力/位姿跟踪指数型阻抗控制策略;并通过李雅普诺夫理论,证明了控制系统的稳定性。提到的控制策略具有结构简单、收敛速度快、稳定性好的特点。系统数值仿真,验证了上述控制策略的有效性。
基于CEEMDAN-LSTM组合的锂离子电池寿命预测方法
史永胜, 施梦琢, 丁恩松, 洪元涛, 欧阳
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.30.007
[摘要](624) [PDF 969KB](12)
摘要:
锂离子电池进行准确的寿命预测在电池健康管理中具有重要意义。针对目前锂离子电池寿命预测方法预测结果不准确的问题,文中在单一LSTM预测模型的基础上,采用了自适应噪声完全集成的经验模态分解(CEEMDAN)算法将容量分为主退化趋势和若干局部退化趋势,然后使用长短期记忆神经网络(LSTMNN)算法分别对所分解的若干退化数据进行容量预测,最后将若干容量预测结果进行叠加组合后得到锂离子电池的寿命预测结果。验证结果表明,所提出的CEEMDAN-LSTM锂离子电池组合预测模型较之EMD-LSTM预测模型平均预测精度提高了4.86%。
高压直流干扰大幅值管地电位产生原因及影响因素分析
袁洵, 杜艳霞, 梁毅, 秦润之
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.02.002
[摘要](501) [PDF 910KB](4)
摘要:
近年来,随着高压直流输电工程的大规模建设,高压直流接地极对金属设施的干扰影响日益凸显,其中埋地管道在高压直流干扰下会产生大幅值的管地电位,但国内外对于大幅值管地电位产生的原因缺乏系统的分析。本文基于实际的工程参数建立了高压直流干扰电场计算模型,利用数值模拟计算技术对高压直流干扰大幅值管地电位的产生原因进行探究。考察接地极与管道之间的间距、管道防腐层类型、管道长度及土壤结构等因素对高压直流干扰下管地电位的影响规律,得到高压直流干扰大幅值管地电位是在接地极与管道距离较近、绝缘性能防腐层较高、管道长度较大及上低下高的土壤电阻率分层结构共同作用下产生的。
一种改进的lp -RWMKE-ELM
刘星, 赵建印, 朱敏, 张伟
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.09.001
[摘要](411) [PDF 643KB](4)
摘要:
本文针对装备各类故障样本分布不平衡、现有算法故障诊断精度较低的问题,定义了一种p范数约束下正则化加权多核集成超限学习机的故障诊断模型。该模型在p范数约束下,基于各类故障样本自身规模,分别进行了两种自适应的样本权重分配;同时将多核学习(Multiple Kernel Learning,MKL)的多源数据融合能力和超限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)运算高效的特点相结合,将样本的权重W融入到多核超限学习机的优化目标函数中;通过Adaboost集成策略,自适应提升富含信息的样本在模型中的权重,从而显著提升故障诊断的精度。以6个UCI公共数据集以及1个实装案例为例,进行了故障诊断实验。结果表明,模型与KELM、WKELM(W(1)和W(2)加权方式)以及多核超限学习机l1-MKELM、lp-MKELM、TRMKELM相比,诊断精度有显著提升;范数约束形式对模型的诊断性能影响有限。
MgO含量和来源对球团焙烧特性及冶金性能的影响
朱德庆, 刘震, 杨聪聪, 潘建
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.02.006
[摘要](486) [PDF 782KB](17)
摘要:
本文分别以五种不同的含镁添加剂(高镁磁铁矿、镁橄榄石、白云石、菱镁石和氧化镁粉)制备镁质球团,阐述MgO含量和来源对磁铁矿球团焙烧特性及冶金性能的影响。研究结果表明:不同的含镁添加剂对于生球的落下强度有着一定影响,其中氧化镁粉与高镁磁铁矿均能够提高球团的落下强度。在相同的预热焙烧制度下,提高MgO含量会增加球团孔隙率,降低预热和焙烧球团的抗压强度。在配加不同镁添加剂的焙烧球团中,白云石对球团强度的不利影响最小。增加预热球团的氧化度有利于促进镁质焙烧球团固结,提高其抗压强度。而配加不同种类的含镁添加剂,均能不同程度改善球团的还原膨胀性、低温还原粉化性和还原性。
楔横轧内直角小台阶精确轧齐曲线研究
张凯利, 王宝雨, 沈谨霞
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.25.003
[摘要](464) [PDF 890KB](6)
摘要:
内直角台阶的轧齐一直是楔横轧的关键技术之一,一般内直角台阶的轧齐曲线公式和算法不适合小台阶的生产应用。为了解决这一问题,通过改进几何模型,针对内直角小台阶的螺旋体体积提出一种新的计算方法。根据楔横轧工艺的特点,比较轧件初始半径与对应辅助圆半径的大小关系,指出了二辊轧齐过程中内直角小台阶的初步判断条件。根据轧件大端半径与旋转角度的关系,将轧齐过程分成了三个阶段。通过对小台阶螺旋体的分块,将其近似成三个规则体积的合体,推导出了轧齐过程中各个阶段的体积公式。依据体积平衡原理和楔横轧模具特点,得到了二辊楔横轧内直角小台阶随轧件旋转角度变化的轧齐曲线。最后采用刚塑性有限元软件Deform-3D对一定断面收缩率范围内的大直径轴类件数值模拟,验证了本文所提出的轧齐曲线计算方法的适用性。同时通过对比分析,发现在大直径轴类件小台阶成形时展宽角应尽量取小。
基于快速SR-UKF的锂离子动力电池状态联合估计
章军辉
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.30.002
[摘要](493) [PDF 907KB](14)
摘要:
针对标准UKF 算法本身存在着因状态误差协方差矩阵无法实现Cholesky分解而导致滤波发散的隐患,以及在电池状态估计过程中由离线标定的电池等效模型参数而造成的累积误差的问题,本文发展了一种平方根无迹卡尔曼滤波(square-root unscented Kalman filter, SR-UKF)算法,并设计了一种电池状态联合估计策略。① 快速SR-UKF算法通过对观测方程进行准线性化处理,降低了每次无迹变换时的计算开销;② 在迭代过程中,用状态误差协方差矩阵的平方根代替状态误差协方差矩阵,该平方根是由QR分解与 Cholesky因子的一阶更新得到,解决了UKF 算法迭代过程中可能由计算累积误差引起状态误差协方差矩阵负定而导致滤波结果发散的问题,保证了电池荷电状态(state of charge,SOC)在线滚动估计的数值稳定性;③ 采用联合估计策略,对电池等效模型参数进行实时辨识,保证了电池等效模型的准确性与有效性,从而提高了电池SOC的估计精度。仿真对比结果验证了快速SR-UKF算法以及电池状态联合估计策略的可行性与鲁棒性。
溜井储矿段矿岩散体运移轨迹及速度预测模型 收稿日期:2020-04-01基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51774176)
马驰, 路增祥, 殷越, 曹朋
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.31.002
[摘要](516) [PDF 947KB](17)
摘要:
为准确预测溜井储矿段内矿岩散体运移状态,建立了溜井储矿段矿岩运移轨迹和速度预测模型。首先,根据筒仓卸载过程中颗粒运动特点和理想流体流动单元流动特点的相似性,分析储矿段内矿岩运移规律;其次,引用流动网络概念和Beverloo经验公式,建立了储矿段矿岩运移网络,分析了储矿段矿岩运动截面与矿岩运移速度的关系;最后,在一定的假设条件下,根据流线和等位面分布特征,建立了矿岩位移、运移轨迹和速度方程。研究结果表明:(1)矿岩进入储矿段后依次经过匀速区、变速区,分别进行匀速直线下向运动、变速曲线运动;(2)当放矿口倾角较小时存在平衡区,该区域下矿岩不发生位移,导致“空环效应”;(3)单位时间内放出矿岩质量和穿过同一等位面的矿岩质量相等。所建立的预测模型表明,匀速区内矿岩运移状态与储矿段和放矿口断面直径、矿岩粒径等有关,变速区内矿岩运移状态还与矿岩所处位置、放矿口倾角等有关。
复杂应力路径下裂隙泥岩渗透演化规律试验研究
张玉
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.27.005
[摘要](575) [PDF 762KB](17)
摘要:
油气主要储集在岩石孔隙和缝洞内,深部复杂应力环境下储层岩石裂隙渗透演化直接影响油气的运移规律,是油气勘探开发的重要研究对象。为了解复杂应力路径下含裂隙岩石的渗透演化特性,利用高精度渗流-应力耦合三轴实验设备,对含随机分布裂隙泥岩开展了单试样-复杂应力路径加卸载过程中的渗透性演化试验研究,试验方案依次为 (i) 围压递增条件下渗透性测试;(ii) 渗透压力递增条件下渗透性测试;(iii) 偏应力循环加卸载条件下渗透性测试;(iv) 围压、偏应力同步增长条件下渗透性测试。结果表明裂隙泥岩中的渗流可视为低渗流速度的层流;裂隙发育丰富岩样(R2)渗透率及应力敏感性明显较高。渗透率随渗透压力、围压分别呈正、负的指数函数变化。偏应力加载导致渗透率降低,卸载引起渗透率上升,但整体呈不可逆降低;围压、偏应力同步增长引起渗透率呈下降趋势,并逐步趋于稳定;围压10.3MPa作用下,渗透率基本保持恒定。由此基于裂隙双重介质模型,考虑泥岩变形过程中裂隙系统和基质系统的相互作用以及外部应力作用下的裂隙膨胀变形,构建了裂隙泥岩渗透率演化力学模型;模型模拟结果与试验结果具有较好的一致性。相关成果可为裂隙泥岩渗透性演化预测和油气高效开采提供重要的理论依据。
低合金钢海水腐蚀监测中的双率数据处理与建模
陈亮, 付冬梅
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.17.003
[摘要](584) [PDF 927KB](14)
摘要:
随着物联网技术的发展,前端传感器的使用使得低合金钢的海水腐蚀监测成为了现实,从而获得了大量的腐蚀数据。针对传统均值法处理双率腐蚀数据带来的数据信息损失以及建模精度下降问题,提出了一种基于综合指标值(CIV)和改进相关向量回归(IRVR)的双率腐蚀数据处理和建模算法(CIV-IRVR)。首先,通过构建CIV表征输入数据的综合影响并采用天牛须搜索(BAS)算法对其参数进行寻优;然后,建立最优CIV序列与输出数据间的线性回归模型将双率数据转化为建模用的单率数据,能够更多地保留原始数据信息;最后,给出了一种BAS算法优化的具有组合核函数的改进相关向量回归建模方法(IRVR),并建立了针对低合金钢海水腐蚀双率数据的CIV-IRVR预测模型。结果表明:相比于均值方法处理双率腐蚀数据,所提方法将建模样本数量由196提升到了1834;相比于海水腐蚀建模领域常用的ANN和BP建模方法,所提模型的平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和决定系数(CD)分别为1.1914、1.5729以及0.9963,在各项指标上均优于对比算法,说明所提模型不仅减少了信息损失还提高了建模精度,对于双率海水腐蚀数据建模具有一定现实意义。
陶瓷膜孔道内尘粒沉积及脱附的模拟研究
熊瑞, 张佳钰, 闫明伟, 孙广超, 刘开琪(通讯作者)
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.08.002
[摘要](556) [PDF 3499KB](4)
摘要:
陶瓷膜是过滤高温含尘烟气最有效的材料之一,其过滤性能和再生性能与尘粒在陶瓷膜孔道内的沉积和脱附机制相关。本文建立了不同孔隙率的陶瓷膜物理模型,然后结合连续性方程、动量方程和能量方程,设定边界条件以及沉积条件,模拟了陶瓷膜过滤和脉冲反吹时,高温烟气的流动以及尘粒的沉积与脱附过程。结果表明,过滤速度较低和陶瓷膜孔隙率较高时,易于沉积在陶瓷膜孔道内;脉冲反吹时,增加反吹压力,延长反吹时间,尘粒易于从陶瓷膜孔道脱附。采用厚度为20 mm,长度为1.5 m,孔隙率为40%的陶瓷膜管过滤温度为1000 ℃,流速为1 m·min-1,压力为0.1 MPa的含尘烟气时,反吹气压力应不低于0.3 MPa,反吹时间不短于0.02 s,尘粒脱附时间在13 s,脉冲反吹时间间隔应高于452 s。
基于分形理论无腹筋混凝土梁的受剪性能试验研究
于江, 吕旭滨, 秦拥军
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.19.003
[摘要](657) [PDF 2443KB](10)
摘要:
基于裂缝的发展及分布形态,探究无腹筋混凝土梁在不同剪跨比和纵筋配筋率作用下的剪切性能,采用剪跨比λ分别为1.5、2、2.5和纵筋配筋率分别为1.28%、1.62%、1.99%的9组无腹筋混凝土梁进行四点加载受剪试验,通过应用分形几何理论对试验梁表面的裂缝进行分析,使用盒计数法计算得到分级荷载及极限荷载作用下梁表面裂缝的分形维数D,探讨了梁表面分形维数D与极限荷载、分级荷载及跨中挠度y之间的关系。结果表明:剪跨比λ与极限荷载及开裂荷载成反比,而纵筋配筋率ρ与极限荷载成正比,但其对于开裂荷载的影响较小。无腹筋混凝土梁不论在分级加载作用下还是极限荷载作用下都具备明显的分形特征,在分级荷载作用下的分形维数D在0.964~1.449,在极限荷载作用下的分形维数D在1.33附近。分级荷载、跨中挠度与分形维数D之间呈现较好的对数关系,分级荷载与分形维数的变化曲线受剪跨比λ及梁纵筋配筋率ρ的影响具有一定的规律性,而跨中挠度受剪跨比的影响较小,在纵筋配筋率作用下,其曲线的曲率呈现出先增大后减小的趋势,但极限荷载与分形维数D之间的关系具有一定的差异性,极限荷载会随着剪跨比λ的增大呈现出先增大后减小的趋势,随着纵筋配筋率ρ的增大呈现出的差异性较大。
电化学修复后钢筋混凝土粘结性能演变规律
樊玮洁, 吴云涛, 毛江鸿, 金伟良, 陈锦森
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.01.004
[摘要](697) [PDF 992KB](13)
摘要:
电化学修复技术是利用电场迁出钢筋混凝土结构中的有害氯离子,来提升混凝土结构耐久性的修复技术。针对电化学修复后钢筋混凝土粘结性能退化现象,通过拉拔试验,以电化学修复参数作为关键变量,具体讨论电化学修复前后钢筋混凝土极限粘结强度变化趋势,探究电化学修复参数对钢筋混凝土粘结性能的影响规律。具体分析了不同电流密度和通电时间对混凝土粘结性能的影响,以此为基础建立包含这两个电化学参数的修复后钢筋混凝土粘结性能的劣化模型,可根据不同电化学修复参数计算钢筋混凝土结构粘结强度折减值。经国内外试验数据对比,具有较好的一致性,能够分析电化学修复后钢筋混凝土结构的粘结性能退化程度,并为电化学系数优化研究提供一定理论基础及试验数据。
基于S-LRCN的微表情识别算法研究
李学翰, 胡四泉, 石志国, 张明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.15.006
[摘要](791) [PDF 627KB](28)
摘要:
面部表情识别是人机交互研究的热点,广泛应用于各方面,涉及信息学、心理学等,在教学评价方面具有很好的研究前景。区别于一般的静态人脸表情识别,微表情识别不但需要提取图像中人脸表情形变的空间特征信息,还需要考虑到连续图像序列的时间运动信息。本文基于面部动态表情序列,针对静态表情缺少时间信息等问题,将空间特征与时间特征融合,利用神经网络在图像分类领域良好的特征,对需要进行细节分析的表情序列进行处理,提出基于S-LRCN(Separate Long-term recurrent Convolutional Networks)的微表情识别方法。首先选取微表情数据集提取面部图像序列,引入迁移学习的方法,通过预训练的卷积神经网络模型提取表情帧的空间特征,降低网络训练中过拟合的危险,并将视频序列的提取特征输入长短期记忆网络(Long Short-Team Memory, LSTM)处理时域特征。最后建立学习者表情序列小型数据库,将该方法用于辅助教学评价。
能源桩三维螺旋线热源瞬态传热模型研究
李庆文, 乔兰, 郑明阳, 隋智力(通讯作者)
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.03.003
[摘要](674) [PDF 1271KB](16)
摘要:
能源桩因其换热效率高、结构稳定、无需额外钻孔等优点而得到快速发展。其长期运行中,除了承受上部荷载外,还需承受温度场变化所引起的温度荷载。因此,准确评估能源桩及周围岩土体温度场是能源桩设计与应用中的关键问题之一。然而现有能源桩温度场解析模型多过于简化,无法准确表征螺旋埋管能源桩的温度场特性。本文在现有传热模型的基础上,将螺旋埋管视为三维螺旋线热源,结合螺旋埋管能源桩的传热过程,建立高精度三维螺旋管传热模型。其中,对于瞬时线热源温度场,运用格林函数和第一型曲线进行积分,求解给出螺旋埋管能源桩的温度场解析解。并通过在数值模拟软件中建立螺旋埋管能源桩三维模型,依据边界条件,将地面设为Dirichlet边界,其他边界设为Neumann边界,求解得出三维螺旋埋管能源桩温度场数值解。对比结果表明:所建立的能源桩三维螺旋线热源模型具有很高的解析精度。最后,基于解析模型讨论了螺旋埋管能源桩的空间分布和时间效应。
基于深度循环神经网络的协作机器人动力学误差补偿
徐征, 张弓, 汪火明, 侯至丞, 杨文林, 梁济民, 王建, 顾星
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.30.003
[摘要](778) [PDF 861KB](20)
摘要:
机器人动力学模型的建立及其参数辨识对优化控制和人机交互的实现具有重要意义。针对协作机器人动力学模型难以建立与辨识,导致机器人计算预测力矩误差较大的问题,提出在考虑重力、Coriolis力、惯性力和摩擦力等的基础上,采用深度循环神经网络中的长短期记忆模型对自主研发的六自由度协作机器人动力学模型进行误差补偿。计算与实验结果表明,补偿后的协作机器人动力学模型对实际力矩具有良好的预测效果,各轴预测力矩与实际力矩的均方根误差相比于未补偿的传统模型降低了61.8%至78.9%,表明了文中所提出补偿方法的有效性。
单轴压缩条件下裂隙粗糙度对渗透系数的影响
王帅
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.26.001
[摘要](665) [PDF 1294KB](15)
摘要:
裂隙粗糙度是影响裂隙岩体渗流特性的重要因素,为了深入研究单轴压缩条件下粗糙度对渗透系数的影响,采用3D打印技术和数字建模方法制备了粗糙度不同的裂隙试样,通过自制地试验装置对不同法向压力下的裂隙试样进行了试验。结果表明,在没有法向压力的条件下,随着粗糙度的增加,渗透系数以负指数函数形式减小,采用Forchheimer方程定量地分析了渗流流量与水力梯度之间的非线性关系,线性项系数随着粗糙度的增大而减小,非线性项系数随着粗糙度的增大而增大;在恒定法向压力且大于水压的条件下,裂隙试样的渗透系数随着粗糙度的增大线性减小,随着水压的增大,粗糙度对渗透系数的影响作用增强;定义了系数,分析了在有无法向压力条件下,粗糙度对渗透系数影响的差异性,随着水力梯度的增加而增加,随着法向压力的增加而减小。
含氟连铸保护渣粘度检测与预测模型分析 收稿日期:2020-05-03基金项目:国家自然科学基金资助项目(51674185, 51674186)
赵忠宇, 赵俊学, 谭泽馨, 屈波樵, 崔雅茹
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.03.002
[摘要](704) [PDF 1045KB](14)
摘要:
采用旋转柱体法对含氟连铸保护渣粘度检测,基于Arrhenius方程并通过非线性回归分析建立了新的粘度预测模型。对比多种传统粘度模型对不同类型含氟连铸保护渣的拟合效果,本模型对粘度的预测值相对检测值偏差率在10%以内。基于该粘度预测模型分析组元变化对保护渣粘度影响,其中,CaF2含量的增加可以显著降低保护渣粘度,而Al2O3与Na2O对炉渣粘度的作用机理都受到渣系中CaF2含量的制约。依据模型计算与实验检测绘制了CaF2-Na2O-Al2O3-CaO-SiO2-MgO渣系粘度等值图,低粘度区CaF2质量分数接近14%。
基于虚拟材料复模量非均匀分布的螺栓连接薄板结构半解析建模
刘晓峰, 孙伟, 孙悦
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.20.005
[摘要](650) [PDF 762KB](13)
摘要:
在进行螺栓连接结构动力学建模时,对螺栓结合部的模拟影响着整个结构动力学特性的分析精度。本文基于复模量非均匀分布的虚拟材料来模拟螺栓连接薄板搭接部分的力学特性,建立了螺栓连接薄板结构的半解析模型并对其进行了动力学分析。首先,描述了建模理念,将虚拟材料分别假定了三种复模量非均匀分布形式来模拟螺栓搭接部分的力学特性,提出用反推辨识技术确定虚拟材料储能模量与耗能模量的方法。接着,基于能量法并用正交多项式假定模态,推导了螺栓连接薄板的半解析分析模型,并创新性地给出了求解频响函数的公式。最后,以一个具体的螺栓连接薄板结构为对象进行了实例研究,结果表明:用所创建的半解析模型计算出的固有频率、模态振型以及频响函数值与实测值均较为接近,从而证明了利用复模量非均匀分布的虚拟材料模拟螺栓搭接部分可有效简化螺栓结合部建模,亦可达到较高的仿真计算精度。
基于FBRM和PVM技术的尾矿浓密过程絮团演化规律
周旭, 吴爱祥, 王洪江, 王贻明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.02.004
[摘要](644) [PDF 2495KB](14)
摘要:
在初始泥层高75cm时耙架转速为0rpm、0.1rpm、1rpm和10rpm条件,以及耙架转速为0.1rpm时初始泥层高度为75cm、45cm和25cm条件下,采用FBRM和PVM实时在线监测技术,对动态浓密系统泥层脱水过程絮团结构演化进行原位连续观测,获得了泥层脱水过程中,絮团尺寸、分布特征和实时图像。研究结果表明,尾矿浓密过程中絮团尺寸和数量随剪切时间呈现先增长后降低,再保持稳定状态,絮团密实化过程可分为絮团生长期、絮团重构期和絮团破碎期3个阶段。合理的剪切速率有利于絮团尺寸生长和絮团快速破裂重构,有利于絮团密实化,但过高的剪切速率作用相反。初始泥层高度大条件下絮团的生长阶段时间更长,絮团尺寸峰值更高,重构期较长。剪切速率的增加造成絮团尺寸减小,絮团尺寸减小的速率随剪切速率上升而增大,絮团尺寸随初始泥层高度增加而增大。尾矿絮团分形维数逐渐上升反映了絮团封闭水释放排出,孔隙率降低,密实化程度提高的过程。根据絮团直径观测和分形维数计算,分析了流体动力应力和絮团强度对絮团破裂程度的影响,解释了尾矿浓密过程中的絮团密实化规律。
螺纹插装式溢流阀阀套内锥面制造误差控制研究
张祝
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.05.002
[摘要](941) [PDF 572KB](178)
摘要:
基于碳氮共渗后磨削的制造工艺,溢流阀阀套内锥面自身角度和轴向位置的制造误差,不仅影响溢流阀的静动态特性,还直接决定其使用寿命。对内锥角建立制造误差模型并应用分析,确定误差范围及内锥角误差与磨削量之间的关系。设计专用的检测装置并进行检测原理和测量误差分析,利用三坐标测量仪或内锥角标准块校对检测装置的测量误差,提高检测精度。对热处理后的阀套进行轴向尺寸分组,并采用基准统一原则,保证磨削制造精度的稳定性。根据检测原理并利用误差模型对试磨件误差计算,并据此调整磨削参数,使制造误差合格,后续用检测装置快速测量阀套的检测密封圆轴向尺寸,使制造误差均落在误差范围内,保证批量制造产品的质量。研究表明,通过对内锥角误差及测量分析,确定了误差范围并提供了可靠的制造和测量方法;基于某型溢流阀设计及工艺参数,经分析得内锥面自身角度误差以±1°为宜,密封圆轴向最大磨削公差为0.186mm,最小磨削公差为0.052mm,检测装置角度测量误差为±0.03°,密封圆轴向尺寸测量误差可忽略。
印尼典型海砂矿的工艺矿物学及固态还原特性
易凌云
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.20.003
[摘要](853) [PDF 1185KB](22)
摘要:
以经典工艺矿物学研究方法为基础,结合化学物相分析、MLA、X射线衍射、光学显微镜、SEM-EDS等手段对印尼典型海砂矿的矿物学及其固态还原特征进行了系统研究。结果表明:印尼海砂矿的矿物组成主要为钛磁铁矿、次为少量假象赤铁矿、赤铁矿、钛铁矿以及辉石等。绝大部分钛磁铁矿呈致密单体或铁的富连生体产出,偶有由固熔体分离析出形成的微细钛铁矿片晶。赋存于钛磁铁矿中的铁占总铁的89.79%、钛为85.42%、钒则高达97.97%。海砂矿在mol(C/Fe)=1.2、温度1300 oC条件下还原60min可较好实现金属化。其还原历程遵循:Fe2.75Ti0.25O4 → FeTiO3, (Fe,Mg)Ti2O5 → (Fe,Mg)Ti2O5 → Fe,稳定的黑钛石相是影响金属化程度的主要因素。经固态还原处理Fe元素最终富集于金属相,V、Ti则赋存于渣中富钛相,为后续的分离提取创造了有利条件。
循环扰动荷载作用下花岗岩裂隙扩展特征的颗粒流模拟
张杰, 郭奇峰, 蔡美峰, 张英, 汪炳锋, 吴星辉
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.15.003
[摘要](975) [PDF 2126KB](27)
摘要:
裂隙岩体广泛存在于地下工程中,对循环扰动荷载十分敏感,研究其裂隙的产生和扩展是岩体稳定性分析的重要基础。从微观角度,采用颗粒离散元法开展预制裂隙花岗岩循环加卸载试验,首先以MATLAB图像处理技术识别花岗岩细观组分,结合室内单轴压缩试验结果对细观力学参数进行标定。通过编制颗粒流代码追踪裂隙的类型和扩展过程,分析岩石破坏过程中裂隙发展的阶段性特征。研究结果表明:不同倾角裂隙岩石的新生裂隙走向与预制裂隙贯通方向基本一致;根据新生裂隙的优势倾向分组得到裂隙起裂角与预制裂隙倾角的关系:倾角β ≤45°时剪切和张拉裂隙的起裂角单调递减,倾角β ≥60°时剪切和张拉裂隙的起裂角单调递增;循环扰动荷载增加了裂隙岩体的轴向变形,轴向累积残余应变曲线呈反S形,随应力上限的提高更快进入加速阶段;模型试件的峰值强度随裂隙倾角的增大表现出先减小后增大的趋势,峰值强度为实验室完整岩石单轴抗压强度的63%~89%,反映出明显的岩石劣化现象;在循环荷载作用下,剪切裂隙和张拉裂隙增长曲线表现出明显的变化特点,对合理界定岩石变形破坏阶段具有一定的参考意义。
基于空间近邻关系的非平衡数据重采样算法
李睿峰, 李文海, 孙艳丽, 吴阳勇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.05.002
[摘要](728) [PDF 817KB](14)
摘要:
为了提高非平衡数据集的分类精度,提出了一种基于样本空间近邻关系的重采样算法。该方法首先根据数据集中少数类样本的空间近邻关系进行安全级别评估,根据安全级别有指导的进行SMOTE升采样;然后对多数类样本依据其空间近邻关系计算局部密度,从而对多数类样本密集区域进行降采样处理。通过以上两种手段可以均衡测试数据集,并控制数据规模防止过拟合,实现对两类样本分类的均衡化。采用十折交叉验证的方式产生训练集和测试集,在对训练集重采样之后,以超限学习机作为分类器进行训练,并在测试集上进行验证。在UCI非平衡数据集和电路故障诊断实测数据上的实验结果表明,所提方法在整体上优于其他重采样算法。
带有限缓冲区的混合流水车间多目标调度问题
袁庆欣, 董绍华
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.26.002
[摘要](766) [PDF 1181KB](21)
摘要:
考虑混合流水车间中车间空间、运载设备运输能力、机器易于搬运程度、各阶段机器生产率及生产节拍等因素,每台加工设备前后都会设置缓冲区。本文研究对象是带有限缓冲区混合流水车间中的多目标调度问题。以各机器前置后置缓冲区容积有限、工件以批量形式运输、运载设备的运载能力有限等作为资源限制因素,以最小化完工时间、最小化物料运输时间、最小化并行机前置缓冲区空间占用率均衡指数为目标,建立调度模型。分别采用NSGA-II、 NSGA-III算法求解该模型,并对比两者之间的差别,最后以某船用管类生产企业的实际生产案例作为对象,通过对比优化结果与实际生产数据,验证了算法有效性。
碱激发水泥-磷渣固化性能及与含硫尾砂相容性研究
吴爱祥, 姜关照, 王贻明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.12.19.002
[摘要](871) [PDF 1494KB](17)
摘要:
基于磷渣材料水化特性和矿山充填应用条件,研究碱激发水泥-磷渣共同作为胶凝材料(CPCM)胶结含硫尾砂的可行性。选取生石灰、NaOH、Na2SiO3作为激发剂,开展CPCM固化性能试验,并评价CPCM与含硫尾砂相容性。研究结果表明:磷渣掺量为水泥的100%,生石灰为3%时,CPCM终凝时间300 min,28 d抗压强度40.6 MPa,基本可等量替代P.O 42.5水泥应用于矿山嗣后充填。Na2SiO3掺量4%时,CPCM终凝时间比水泥缩短39.3%,7 d强度提高31.1%。与水泥相比,CPCM使充填体凝结时间缩短8 h左右,且固化28 d后强度未出现劣化,表明CPCM与含硫尾砂相容性好。XRD、SEM和EDS分析表明,CPCM水化产物主要为Ca(OH)2和C-S-H。磷渣不断水化,导致Ca(OH)2含量下降,逐渐形成致密的低Ca/Si比C-S-H,这不仅保证了CPCM后期强度增加,而且避免了充填体强度劣化。
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金属层合板板形翘曲变形行为
王春海, 张清东, 李豪, 张立元, 张勃洋
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.03.001
[摘要](360) [HTML全文](110) [PDF 1636KB](20)
摘要:
采用经典弹性力学方法建立了金属层合板翘曲解析计算力学模型,获得了厚度方向不均匀延伸与板形翘曲之间的定量关系;并分别建立了在线和离线两种状态下金属层合板翘曲变形的有限元数值模拟模型,对解析计算力学模型进行了验证;在此基础上,揭示了金属层合板产生板形翘曲缺陷的力学根源以及各因素对金属层合板板形翘曲缺陷演变的影响规律,同时对比分析了双层和三层结构层合板与均质板的翘曲变形差异以及铜/碳钢层合板与不锈钢/碳钢层合板二者之间的翘曲变形差异。研究表明,金属层合板翘曲高度与延伸差、厚度比呈正比关系,与厚度呈反比关系,且基层与覆层的切变模量相差越大,厚度比对金属层合板翘曲变形的影响越大。基于数值模型,模拟研究了层合板在理想均匀分布的初始温度下,历经去应力退火过程时,其板形翘曲的变形行为及规律,并与均质板进行比较。最后,在工业生产现场取样已翘曲层合板,通过测量其弯曲变形量进而反求其初始延伸差,验证了解析计算力学模型的准确性。
经济型耐腐蚀钢中氧作用的研究
陈学群, 张万灵, 陈珊, 刘建容, 曹国良, 李国明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.29.001
[摘要](688) [HTML全文](221) [PDF 813KB](5)
摘要:
为了冶炼不同氧含量的碳素船体钢,通过机械性能试验和周浸试验研究了钢中氧含量对钢材腐蚀性能和机械性能的影响。结果表明,在连铸生产许可的氧范围内,随着钢水脱氧程度的减弱,钢中氧质量分数增加,钢材的平均腐蚀率略有下降,而耐点蚀性能有较明显增强,变化曲线的高氧端比低氧端平均点蚀深度下降约22.7%。弱脱氧钢的机械性能符合规范要求,可达到D级钢水平。分析认为,氧提高钢材耐蚀性的原因主要是固溶氧可提高铁的热力学稳定性,提高了蚀孔内铁的腐蚀电位,降低了蚀坑扩展速度。氧作为耐蚀元素应用可以显著降低耐蚀钢的成本,提高经济性。
高疲劳寿命轴承钢洁净度现状及研究进展
顾超, 王仲亮, 肖微, 王敏, 刘宇, 黄永生, 包燕平
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.09.005
[摘要](361) [HTML全文](108) [PDF 1449KB](17)
摘要:
对比了国内外高疲劳寿命轴承钢主要杂质元素、主要夹杂物特征等冶金性能的差异,并对比了不同冶金质量下,轴承钢的疲劳性能及诱发疲劳断裂的因素,总结了国产轴承钢洁净度现状及与国外优质轴承钢的差距。在此基础上,围绕高疲劳寿命轴承钢,以进一步提高国产轴承钢质量为目的,分析梳理了国产轴承钢冶炼技术及夹杂物控制方法的发展轨迹,探讨了国产轴承钢进一步提高疲劳寿命及质量的发展方向。
热喷涂制备非晶合金涂层性能的研究进展
辛蔚, 王玉江, 魏世丞, 王博, 梁义, 袁悦, 徐滨士
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.20.001
[摘要](178) [HTML全文](74) [PDF 1545KB](6)
摘要:
首先介绍了非晶合金的理论基础,然后从耐磨性和耐蚀性两个方面入手,详细地阐述了国内外对于热喷涂非晶合金涂层性能研究进展情况,并系统地总结了非金合金涂层在耐磨性和耐蚀性上的本质联系和根本矛盾,最后指出热喷涂非晶合金涂层性能研究上的局限性,提出三点问题:对于非晶合金基础理论的研究还处在起步阶段、热喷涂制备非晶合金涂层的合金体系种类少、制备非晶合金涂层的热喷涂技术有待开发,并针对以上三点问题提出热喷涂制备非晶合金涂层性能研究的未来发展方向。
基于人机协同的车道保持辅助系统研究进展
秦增科, 郭烈, 马跃, 岳明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.13.001
[摘要](708) [HTML全文](113) [PDF 856KB](13)
摘要:
基于人机动态协同控制的车道保持辅助系统有助于兼顾汽车的安全性与驾驶员的舒适性,分析了该系统在车道偏离决策模型、驾驶权动态分配及性能评估等方面的研究现状和发展趋势。在车道偏离决策模型方面,应根据驾驶员的状态制定不同的决策模型,既可以建立自适应调节的决策模型,又应允许驾驶员根据自己的喜好和外部驾驶环境手动调整决策模型中预设的参数;在驾驶权分配方面,应探索更加合理的驾驶权动态分配方式,设计智能的优化算法或控制模型;在性能评估指标方面,应加入与降低人机冲突及减少驾驶员控制量相关的评估指标,制定科学完善的主观评估体系。未来研究应该深度融合驾驶员因素,实时发出警报与主动干预,并能够对系统进行完善的测试与评估。
强降雨条件下孔隙气压作用的高台阶排土场渗流与稳定性
崔博, 王光进, 刘文连, 胡斌, 艾啸韬, 崔周全, 王孟来, 周宗红
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.01.005
[摘要](308) [HTML全文](118) [PDF 1792KB](8)
摘要:
强降雨作用下排土场非饱和带中的孔隙气压力会阻碍散土体的雨水入渗,从而进一步影响排土场的安全稳定。然而传统分析方法往往将孔隙气压力视为大气压力而忽略其对排土场安全的影响。本文依托江西某矿山高台阶排土场工程,基于现场实验和调查结果,结合水平分层的排土场典型剖面,分析了传统方法与考虑孔隙气压力的高台阶排土场渗流规律及其安全稳定性,探讨了强降雨条件下孔隙气压对高台阶排土场湿润锋、孔隙水压力和边坡安全系数的影响。研究结果表明:降雨入渗初期的孔隙气压不显著,其对高台阶排土场稳定性不产生直接影响;但随着降雨的持续,孔隙气压作用开始显现,使得高台阶排土场的入渗速率降低,湿润锋下移速度变慢,孔隙水压上升变缓,强降雨对高台阶排土场稳定性的影响也出现一定延时;在降雨入渗中期,孔隙气压将保持恒定,延时效应会随入渗深度的增加而增强;在降雨入渗后期,当湿润锋下移至分层临界面时,孔隙气压平衡被破坏,将继续增大直至新的恒定值,对高台阶排土场的影响加剧;在湿润锋下移至相同深度时,孔隙气压作用下的高台阶排土场安全系数明显降低。研究成果将为强降雨条件下的高台阶排土场的长期安全运行和灾害监测预警提供理论依据。
高强度低合金钢中纳米析出相对腐蚀行为影响的研究进展
黄运华, 陈恒, 赵起越, 张施琦, 李晓刚
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.09.004
[摘要](248) [HTML全文](99) [PDF 1307KB](21)
摘要:
高强度低合金钢中Nb、V和Ti等微合金化元素的纳米析出相对于调控钢的组织和性能具有重要作用,它可以确保钢基体同时拥有较高的力学性能和较强的耐蚀性能。本文基于国内外最新研究现状,系统阐述了纳米析出相在高强度低合金钢中的存在形态以及其对钢中氢扩散、均匀腐蚀、应力腐蚀开裂以及各类氢损伤等腐蚀行为的影响规律和机制。研究表明,纳米析出相对钢基体腐蚀行为的影响受其尺寸、数量和分布状态的控制。细小且与基体共格或半共格的纳米析出相不仅可以通过改善钢的微观组织(包括亚结构)提高耐蚀性能,其导致的不可逆氢陷阱及对氢扩散的强烈抑制作用还可以极大提高抗应力腐蚀和各类氢损伤的能力。而大尺寸的非共格析出相则可能恶化钢基体的耐蚀性能和促进氢损伤。最后展望了目前关注较少的纳米析出相对腐蚀疲劳影响的相关研究。明确纳米析出相对高强度低合金钢腐蚀行为的影响规律与机制将有助于更高品质耐蚀钢的开发和应用。
非光滑带钢在粗糙轧辊平整轧制过程中表面微观形貌的转印行为与演变规律
张勃洋, 张煜东, 李嘉琪, 李瑞, 张清东
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.25.004
[摘要](444) [HTML全文](105) [PDF 1999KB](10)
摘要:
针对平整轧制过程不同用途带钢对表面微观形貌的特殊要求,在批量跟踪电火花毛化轧辊、磨削轧辊和冷轧后带钢表面微观形貌的基础上,建立工作辊与带钢都可考虑真实表面粗糙峰的带钢表面微观形貌轧制转印生成模型,采用工业实验验证了仿真模型的准确性,并据此模型分析轧制前带钢已经具有表面粗糙度分别大于、等于、小于轧辊表面粗糙度时,带钢表面微观形貌的轧制转印行为与遗传演变规律。提出了负转印和转印饱和的概念,定义了两种极限轧制转印状态的描述指标— —负转印最大和转印饱和,研究发现当带钢表面粗糙度小于或等于轧辊表面粗糙度时,存在负转印最大点和转印饱和点;当带钢表面粗糙度大于轧辊表面粗糙度时,负转印最大点和转印饱和点重合。在此基础上,采用负转印最大点与转印饱和点对应的临界板宽轧制力,描述带钢表面微观形貌的遗传及演变规律,并系统仿真分析带钢屈服强度、带钢轧前表面粗糙度、轧辊表面粗糙度等工艺条件参数对于负转印最大点与转印饱和点对应的临界单位板宽轧制力的影响规律,发现随着带钢屈服强度增大和轧辊表面粗糙度增加,该临界单位板宽轧制力均增大;随着带钢表面粗糙度增大,负转印最大点对应的临界单位板宽轧制力增大,但转印饱和点对应的临界单位板宽轧制力却减小。
射频磁控溅射制备(In, Co)共掺ZnO薄膜的电学和磁学性质
刘芬, 代明江, 林松盛, 石倩, 孙珲
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.11.002
[摘要](993) [HTML全文](362) [PDF 1557KB](32)
摘要:
(In, Co)共掺的ZnO薄膜(ICZO薄膜)在100 ℃下通过射频(RF)溅射沉积至玻璃基板上。沉积过程采用In、Co、Zn三靶共溅射。通过调节靶功率,获得了不同In含量的ICZO薄膜。研究了不同In含量下薄膜电学性质和磁学性质的变化。分别使用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)、原子力显微镜(AFM)、电子探针扫描(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、霍尔测试(Hall measurement)和振动样品磁强计(VSM)对薄膜的成分、形貌、结构、电学特性和磁学特性进行了表征和分析。详细分析了薄膜中载流子浓度对磁学性质的影响。实验结果表明,随着薄膜中In含量的提高,薄膜中载流子浓度显著提高,薄膜的导电性得到优化。所有的薄膜均表现出室温下的铁磁特性。与此同时,束缚磁极化子(BMP)模型与交换耦合效应两种不同的机制作用于ICZO半导体材料,致使薄膜的饱和磁化强度随载流子浓度发生改变,并呈现在三个不同的区域。
Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni, Mg, Cu)Fe2O4的影响
刘雅贤, 陈婷, 韩星, 张梅, 郭敏
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.002
[摘要](413) [HTML全文](119) [PDF 1718KB](17)
摘要:
以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni, Mg, Cu)Fe2O4异相类Fenton催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni, Mg, Cu)Fe2O4催化剂/H2O2/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg, Ni)Fe2O4催化活性的增强机制。结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体。当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni, Mg, Cu)Fe2O4在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg∙L−1的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%。究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni, Mg, Cu)Fe2O4八面体位的Fe3+和Cu2+的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe3+和Cu2+数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%。
非均质土中海上风电单桩基础动力响应特性
孔德森, 刘一, 邓美旭, 李亚洲
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.19.004
[摘要](452) [HTML全文](196) [PDF 1464KB](7)
摘要:
采用有限元分析软件ABAQUS建立了非均质土中海上风电单桩基础数值计算模型,将桩基础受到的波浪、洋流及风荷载等效成双向对称循环荷载,对水平循环荷载作用下桩身水平位移、桩身剪力、桩身弯矩和桩侧土抗力进行了研究,并对不同循环次数下桩身水平位移进行了对比分析。研究表明,桩身水平位移随时间变化逐渐累积,随着循环次数的增加,泥面处桩身最大位移发生的时间点滞后;桩身剪力出现负值;桩身弯矩最大值发生在浅层土体;桩身外壁土抗力曲线随时间的变化在埋深约2/3处出现分界点,分界点上下范围内土抗力变化规律正好相反,在淤泥土和粉砂土分界面处增加显著;不同时间点桩身内壁沿埋深承担的荷载基本不变。
钙处理对20CrMnTiH齿轮钢中非金属夹杂物的影响
季莎, 张立峰, 罗艳, 王伟健, 王新东, 张建元
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.14.004
[摘要](740) [HTML全文](231) [PDF 2192KB](13)
摘要:
铝脱氧齿轮钢中易生成大量的高熔点Al2O3类夹杂物,容易导致水口结瘤及钢材性能恶化,目前较常采用钙处理将钢中高熔点的Al2O3类夹杂物改性为低熔点的钙铝酸盐类夹杂物。合理的钙处理可以减轻水口结瘤并提高连铸过程钢液的可浇性,工业试验研究了喂钙前钢液中T.Ca含量、喂钙速度、喂钙量、净空高度及渣厚等参数对齿轮钢中钙收得率的影响,并在1.5 m·s−1的喂钙速度条件下研究了不同喂钙量对钙处理过程中齿轮钢中非金属夹杂物改性的影响。研究结果表明,当喂钙前钢液中T.Ca的质量分数小于10×10−6,喂钙速度为1.5 m·s−1,适当降低喂钙量和净空高度和渣厚,钢液中钙收得率均高于20%。当钢液中T.Ca的质量分数高于17×10−6时,钢中生成大量高熔点CaS型夹杂物,三元相图中夹杂物的平均质量分数远离液相区。随着齿轮钢中T.Ca含量的增加,夹杂物的平均尺寸和数密度逐渐增加。热力学计算结果与工业试验钙处理对钢中非金属夹杂物改性效果具有较好的一致性。
基于3参数Weibull分布钢筋混凝土盐腐蚀环境中可靠性寿命分析
路承功, 魏智强, 乔宏霞, 李刊
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.04.001
[摘要](705) [HTML全文](226) [PDF 1127KB](16)
摘要:
为研究钢筋混凝土在耦合盐环境中的腐蚀劣化规律及寿命分布,将钢筋混凝土试件置于0.32 mol·L−1 NaCl和0.4 mol·L−1 MgSO4盐溶液中,利用电化学工作站定期无损检测,以极化曲线、交流阻抗图谱及电化学参数指标进行耐久性分析,选择3参数Weibull进行可靠性建模,通过Anderson-Darling法(A-D)进行先验假设检验,采用相关系数优化法(CCOM)、极大似然法(MLM)及矩估计法(MEM)进行参数估计,综合可靠度曲线、密度曲线、失效率曲线对钢筋混凝土在氯盐、硫酸盐、镁盐腐蚀环境中的寿命进行分析,研究结果表明:腐蚀离子综合作用下,极化曲线逐渐向腐蚀电流密度增大和负电位方向移动,交流阻抗图谱不断左移并向阻抗实部收缩,钢筋锈蚀发生的阻力逐渐减小,概率逐渐增大。可靠性寿命曲线初期保持不变,后期加速下降,密度曲线呈单峰对称状,失效率曲线初始基本保持不变,后期线性增加。3种参数估计方法中,CCOM和MLM参数估计值相近且稳定准确,所得可靠性寿命曲线相似,MEM参数估计值误差较大,对于钢筋混凝土加速试验得到的小样本失效数据建议用CCOM和MLM进行参数估计,并进行可靠性寿命分析。C35钢筋混凝土在硫酸镁及氯化钠腐蚀环境中的可靠性寿命周期约为760 d。
石墨烯基超疏水材料制备及其应用研究进展
王鑫磊, 魏世丞, 朱晓莹, 王博, 郭蕾, 王玉江, 梁义, 徐滨士
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.25.001
[摘要](339) [HTML全文](132) [PDF 2097KB](20)
摘要:
超疏水表面是具有独特性能的一类表面,本身就具有广泛应用前景。石墨烯材料作为理化性质出众的一类材料,由于其高电导率、高导热系数、高比表面积、高透光率和有优异的机械性能,广泛应用于航空航天、石油化工、海洋船舶等领域。目前,基于石墨烯材料构建超疏水表面,是超疏水表面研究中一个较新的方向。本文对超疏水表面的原理进行了概述,重点总结归纳了石墨烯基超疏水材料制备技术的研究现状,包括表面修饰法、沉积改性法、激光诱导法、涂覆法、层层自组装法等,简要介绍了石墨烯超疏水材料在自清洁、油水分离、防覆冰、耐腐蚀、抗菌等领域的应用,并对石墨烯超疏水材料的下一步研究方向进行了展望。
制备类石墨相氮化碳多孔光催化剂的模板法发展
巩正奇, 闫楚璇, 宣之易, 陈颖芝, 李静媛, 王鲁宁
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.07.003
[摘要](374) [HTML全文](139) [PDF 1856KB](16)
摘要:
氮化碳作为一种具有高催化性能的光催化剂,具有无毒无害,自然环境下稳定的性质,在水解制氢气氧气以及降解有机污染物领域得到了广泛的关注. 其中类石墨相氮化碳(g-C3N4)因其特殊的片层结构而具有较高比表面积,常配合孔结构的构造,提供光生载流子及反应物质的运输通道以及大量活性位点用于氧化还原反应,是具有高光电性能的一种光催化剂.制备该种催化剂孔结构的方法有硬模板法,软模板法与非模板法,其中硬模板法需要在实验后除去模板,软模板法的模板会随着高温除去,非模板法的制备过程没有模板的参与。本文根据近年文献的整理,着重阐述和比较各制备方法的优劣,结合常用的修饰手段总结各制备方法的变化趋势和发展方向,并对后续研究中制备方法的使用前景做出判断.
总氧含量对齿轮钢中非金属夹杂物的影响
何肖飞, 胡成飞, 徐乐, 王毛球
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.05.001
[摘要](866) [HTML全文](239) [PDF 1709KB](31)
摘要:
为了保证齿轮钢中非金属夹杂物的控制,并确定齿轮钢经济合理的总氧含量控制目标,开展了总氧含量对齿轮钢中非金属夹杂物的影响研究。以三种不同总氧含量的Mn–Cr系齿轮钢为研究对象,利用Aspex扫描电镜、极值法、疲劳测试等不同方法研究了齿轮钢中非金属夹杂物数量、分布、尺寸等,获得了夹杂物与齿轮钢总氧含量的对应关系。在本文实验条件下,随着总氧含量的降低,钢中氧化物夹杂数量不断减小,其中5~10 μm的小尺寸夹杂物减小最明显,而10 μm以上的大尺寸夹杂物数量变化规律不明显。另外,极值法和疲劳试验结果表明,总氧含量高时(质量分数为0.0013%),钢中最大氧化物夹杂尺寸也较大,比总氧质量分数为0.0010%和0.0005%的实验钢的最大夹杂物尺寸高10 μm以上,且当总氧含量比较低时(质量分数≤0.0010%),实验钢总氧质量分数变化(0.0010%、0.0005%)对钢中最大夹杂物尺寸影响不大。
H2/H2O气氛下Fe‒C合金薄带气固脱碳反应动力学
艾立群, 侯耀斌, 洪陆阔, 周美洁, 孙彩娇, 孟凡峻, 周玉青
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.17.003
[摘要](694) [HTML全文](203) [PDF 1513KB](7)
摘要:
为对H2/H2O气氛下Fe‒C合金薄带的气固反应脱碳进行动力学研究,在保证快速脱碳而铁不氧化的前提下,利用可控气氛高温管式脱碳炉,研究了不同的脱碳温度、薄带厚度、脱碳时间对Fe‒C合金薄带脱碳效果的影响。结果表明延长脱碳时间、提高脱碳温度、减少薄带厚度均可提高脱碳效果。当脱碳温度为1353 K,在脱碳过程中,薄带可以分成明显的3层,由表面到内部依次是完全脱碳层、部分脱碳层和未脱碳层。完全脱碳层的组织为铁素体,此部分碳含量最低;部分脱碳层由铁素体、渗碳体和少量石墨相组成,未脱碳层由珠光体和大量石墨相组成,此部分碳含量最高。脱碳层的厚度随着脱碳时间的延长而增加,脱碳层的厚度y与时间t平方根满足良好的线性关系,可用函数y =kt0.5函数描述,碳原子扩散所需扩散激活能为122.36 kJ·mol−1,脱碳反应为表观一级反应,表观活化能为153.79 kJ·mol−1
硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征
张广泰, 陈勇, 鲁海波, 李雪藩
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.10.001
[摘要](339) [HTML全文](115) [PDF 1413KB](9)
摘要:
为探究新型混凝土受硫酸盐侵蚀后的力学性能,采用质量分数为5%的硫酸盐溶液全浸泡加速侵蚀法,对11组聚丙烯纤维混凝土(PC)试块、11组聚丙烯纤维锂渣混凝土(PLiC)试块、8根PC大偏心受压柱和8根PLiC大偏心受压柱进行侵蚀试验,得到了不同侵蚀时间下混凝土的力学性能。基于分形理论分析了试块及构件破坏时表面裂缝分布的分形特征,详细讨论了试块及构件表面裂缝分形维数与其侵蚀时间、抗压强度、极限承载力之间的关系。研究表明,PC和PLiC立方体抗压强度随侵蚀天数先增加后降低,在120 d达到最大;试块及构件破坏时表面裂缝分布具有分形特征,试块表面裂缝分形维数随侵蚀天数的增加呈现先增加后减少再增加的规律,随试块抗压强度的提高而减少;PC及PLiC混凝土大偏心柱极限承载力随侵蚀天数的增加先增加后减少,锂渣的掺入可以提高聚丙烯纤维混凝土柱的抗硫酸盐侵蚀能力,构件破坏时表面裂缝分形维数随硫酸盐侵蚀天数呈现震荡上升的趋势;因此混凝土表面裂缝的分形特征可作为判定构件损伤程度的指标之一,可为今后对在役混凝土结构承载力和寿命预测提供参考。
面向船舶多种余热梯级利用的TEG-ORC联合循环性能
柳长昕, 叶文祥, 刘健豪, 吕冠澎, 赵庭祺, 董景明
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.23.001
[摘要](996) [HTML全文](372) [PDF 1163KB](16)
摘要:
传统的温差发电(TEG)和有机朗肯循环(ORC)等技术难以兼顾船舶多种性质余热的不同特点,且利用率较低。本文提出了一种TEG-ORC联合循环船舶余热梯级利用系统,研究了ORC底循环蒸发压力变化对系统输出功率、热效率、多级余热利用量和成本等重要性能的影响。结果表明,TEG-ORC联合循环实现了发电成本和热效率的优化,在TEG/ORC底循环比为0.615的工况下,主机烟气余热利用率随ORC蒸发压力的增加在小区间波动,系统的余热利用功率、输出功率和热效率均随ORC蒸发压力的增加而增大,系统单位发电成本随ORC蒸发压力的增加而降低。在ORC蒸发压力达到0.9 MPa时,主机烟气余热利用率为62.15%,余热利用功率为1919.68 W,输出功率为139.22 W,热效率为7.25%,单位发电成本为3.09 ¥·(kW·h)–1
基于面投影微立体光刻技术的三维模拟储层岩心模型制造
孟思炜, 孙大兴, 俞佳庆, 莫翌, 邵广斌, 薛伟杰, 周德开, 郑立臣
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.10.001
[摘要](657) [HTML全文](246) [PDF 1005KB](22)
摘要:
首先搭建具有高精度面投影微立体光刻设备,通过理论分析和实验相结合的方法获得最优打印工艺参数,然后提出一种可用于模拟地层岩心的微球堆叠岩心模型,并通过分析岩心模型成型机理,选取具有更高成型精度的堆积方式对岩心模型进行设计。该模拟岩心制造方法具有对特殊岩心结构制造的高适应性,为实验室显微镜下研究多种EOR技术微观驱替机理提供了新思路。
1300 MPa级Nb微合金化DH钢的组织性能
梁江涛, 赵征志, 刘锟, 韩赟, 潘辉, 惠亚军, 曹荣华, 路洪洲, 郭爱民
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.13.002
[摘要](988) [HTML全文](302) [PDF 1820KB](38)
摘要:
设计了不同相构成的超高强DH钢,抗拉强度均大于1300 MPa,组织由铁素体、马氏体、残留奥氏体和极少量碳化物构成。对比了不同相构成对超高强DH钢力学性能和应变硬化行为等的影响,并深入研究了残留奥氏体在超高强度DH钢中的作用机制。结果表明:随着马氏体和残留奥氏体体积分数的增大,铁素体体积分数的减小,实验钢屈服和抗拉强度同时升高,而延伸率呈先增大后减小趋势。软韧相铁素体体积分数的减小和硬相马氏体体积分数的增大导致屈服强度和抗拉强度增加。相对于回火马氏体,淬火马氏体对强度的提升更显著,在拉伸过程中转变的残留奥氏体的量是引起延伸率变化的主要原因,组织中显著的带状组织会造成颈缩后延伸率的明显降低。通过对应变硬化行为的分析表明,随着真应变的增大,应变硬化率呈减小的趋势,在真应变大于2%后的大范围内,对于应变硬化率,DH1>DH2>DH3,主要与铁素体体积分数有关;在真应变大于5.73%后,DH2钢的应变硬化率高于DH1钢和DH3钢,主要与DH2钢中更显著的TRIP效应有关。除了残留奥氏体体积分数,残留奥氏体中的碳含量对TRIP效应同样有显著的影响。较高比例的硬相马氏体组织结合适当比例的软韧相铁素体和残留奥氏体有助于DH2钢获得最良好的强塑积13.17 GPa·%,其中屈服强度达880 MPa,抗拉强度达1497 MPa,均匀延伸率为6.71%,总伸长率为8.8%,颈缩后延伸率为2.09%,屈强比0.59。
絮凝沉降对浓缩超细尾砂料浆屈服应力的影响
阮竹恩, 吴爱祥, 王贻明, 王勇, 王建栋
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.01.002
[摘要](529) [HTML全文](202) [PDF 928KB](13)
摘要:
深锥浓密机内底部料浆的屈服应力过高容易导致压耙,为此通过对不同絮凝沉降条件下获得的浓缩超细尾砂料浆的屈服应力进行原位测量,并通过对絮凝前后料浆总有机碳的测试来分析超细尾砂颗粒表面的絮凝剂吸附量,进而分析了絮凝沉降对浓缩超细尾砂料浆屈服应力的影响规律。研究发现,絮凝沉降对浓缩超细尾砂料浆的屈服应力有显著影响,pH和絮凝剂单耗通过影响尾砂颗粒表面的絮凝剂吸附量进而影响浓缩超细尾砂料浆的屈服应力,屈服应力随着pH和絮凝剂单耗的增大均不断增大。综合考虑尾砂料浆的絮凝沉降效果和所得浓缩超细尾砂料浆的屈服应力,最佳絮凝条件是pH值为11和絮凝剂单耗为15 g·t−1,在此最优条件下料浆固液界面的初始沉降速率为0.4565 mm·s−1,沉降后上清液浊度为143 NTU,底部沉积尾砂料浆的固相质量分数为51.56%、屈服应力为243.18 Pa。初步建立了适用于超细人造尾砂的基于絮凝剂吸附量的屈服应力模型,屈服应力随尾砂颗粒表面单位面积的絮凝剂吸附量的增大而增大,为实际生产中控制全尾砂絮凝沉降参数提供参考。
基于支持向量回归与极限学习机的高炉铁水温度预测
王振阳, 江德文, 王新东, 张建良, 刘征建, 赵宝军
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.28.001
[摘要](667) [HTML全文](234) [PDF 1294KB](28)
摘要:
选取某4000 m3级别高炉2014年至2019年时间范围内的日平均数据,以铁水温度为目标函数,首先对铁水温度的特征参量进行线性与非线性相关性分析、特征选择与规范化处理,获取了显著影响铁水温度的正负相关性特征参量。在此基础上,基于支持向量回归与极限学习机两种算法对铁水温度构建预测模型,模型均可对铁水温度实现有效预测,基于支持向量回归算法构建的预测模型较优,预测平均绝对误差为4.33 ℃,±10 ℃误差范围内的命中率为94.0%。
飞机机翼缘条紧固孔细节原始疲劳质量评估方法
高志刚, 何宇廷, 马斌麟, 张天宇
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.13.005
[摘要](814) [HTML全文](223) [PDF 1223KB](13)
摘要:
为了对飞机机翼缘条紧固孔细节原始疲劳质量进行评估,本文首先对飞机机翼缘条结构中常用的BXXX铝合金紧固孔试件分别开展了高、中、低3种应力水平下的疲劳试验,通过断口判读和反推得到3组关于裂纹长度a和疲劳寿命t的(at)数据,在此基础上应用当量初始缺陷尺寸(EIFS)控制方程对每个试件的EIFS值进行计算并初步评估,验证了在不同应力水平下紧固孔结构细节的EIFS无显著性差异;得到了紧固孔结构细节的裂纹萌生时间(TTCI)分布,在指定应力水平下对紧固孔结构细节95%置信水平下的经济寿命进行预测,并与设计寿命进行对比,提出了一种不同超越概率P下的结构细节当量初始缺陷尺寸模型,基于给定5%的裂纹超越概率,对结构细节的通用EIFS分布进行评估。通过以上对飞机机翼缘条紧固孔细节原始疲劳质量的三重评估,得到综合评估结果:飞机机翼缘条紧固孔细节原始疲劳质量满足要求。
浸入式水口内壁特征对边界层流场结构和氧化铝夹杂物运动行为的影响
华承健, 王敏, 张孟昀, 郑瑞轩, 包燕平
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.05.001
[摘要](721) [HTML全文](273) [PDF 2260KB](18)
摘要:
铝镇静钢液浇注过程中,浸入式水口耐材内壁特征受到钢液侵蚀和夹杂物聚集影响,从近光滑壁面逐渐向多孔耐火材料壁面和含结瘤物的粗糙结瘤壁面转变,壁面形貌的变化影响边界层流场结构和氧化铝夹杂物的输运。采用物理模拟的方法在浸入式水口模型内壁镶嵌多孔耐火材料结构和含结瘤物耐材壁面结构,结合粒子图像测速技术研究不同特征壁面附近流场边界层。使用MATLAB耦合流场测速结果和氧化铝夹杂物运动数学模型,研究了不同特征壁面的流场边界层中氧化铝夹杂物的运动轨迹。使用象限分析法确定了浸入式水口边界层流场存在上抛和下扫事件。氧化铝夹杂物位于下扫事件区域时,朝向壁面运动,粒径为1 μm的氧化铝夹杂物在下扫事件中运动轨迹更接近壁面,增加了沉积的可能性;氧化铝夹杂物位于上抛事件区域时,远离壁面运动。多孔耐火材料壁面和结瘤壁面边界层内氧化铝夹杂物运动幅度大于光滑壁面边界层流场内氧化铝夹杂物运动幅度。壁面状态由近光滑壁面转变为多孔耐火材料和结瘤壁面时,流场边界层中下扫事件平面占比由10.17%增加到39.77%,上抛事件平面占比由32.96%减小到9.24%;同时,流场边界层中下扫事件发生的概率由25.83%增加到28.24%,这将加速氧化铝夹杂物在多孔耐火材料和结瘤壁面的沉积进程。
PH13-8Mo不锈钢在半乡村大气环境中长周期腐蚀行为
赵起越, 赵晋斌, 刘彦宁, 黄运华, 程学群, 李晓刚
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.08.001
[摘要](548) [HTML全文](193) [PDF 1415KB](9)
摘要:
在北京半乡村大气环境中对未经预钝化及硝酸预钝化后的PH13-8Mo不锈钢进行5 a的长周期暴晒试验,通过表面形貌观察、质量损失分析、表面钝化膜及腐蚀产物膜层分析、力学性能检测及断口分析等方法,研究了硝酸预钝化处理对PH13-8Mo长周期腐蚀行为的影响规律及机理。结果表明,经5 a大气暴晒试验,硝酸预钝化处理减轻了PH13-8Mo不锈钢的点蚀、降低其均匀腐蚀速率,通过降低PH13-8Mo不锈钢钝化膜中的氢氧化物含量、提高Cr/Fe原子比并提高大气暴晒后表面的Kelvin电位,延迟了Cl对钝化膜的破坏及点蚀的形核,进而提高了表面膜层对基体的保护作用。硝酸预钝化处理能减少在半乡村大气环境中PH13-8Mo不锈钢力学性能的下降,但对试样的断裂方式几乎没有产生影响,二者均为韧性断裂,断口均呈现典型的“杯锥状”。
基于改进差分进化算法的加热炉调度方法
闫祺, 李文甲, 王稼晨, 马凌, 赵军
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.19.004
[摘要](817) [HTML全文](264) [PDF 1418KB](21)
摘要:
提出一种以燃料消耗量最小为优化目标的加热炉生产调度新方法。首先基于热力学第一定律分析了流入及流出加热炉的各项能量,并对燃料消耗量的计算式进行了理论推导。进而根据加热炉区实际生产调度特点归纳各约束条件,以多台加热炉总燃料消耗量最小为优化目标,构建调度优化数学模型。采用自适应差分进化算法搭配禁忌搜索算法进行综合求解,并通过9组实际钢坯生产案例模拟验证了该算法的可行性和有效性。同时,为了探究加热炉燃料消耗量的影响因素,提出了分别衡量加热炉区缓冲等待、炉内加热两部分时间同理想生产时间匹配程度的评价参数μ1μ2,并分析了燃料消耗量对二者的敏感性,结果表明:当连铸坯到达加热炉节奏与热轧工序出坯节奏之比由0.5增至2时,燃料消耗量对两评价参数的敏感性逐渐减弱。
小方坯齿轮钢连铸过程中的宏观偏析模拟
王亚栋, 张立峰, 张海杰
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.27.001
[摘要](978) [HTML全文](301) [PDF 1387KB](54)
摘要:
基于国内某厂齿轮钢小方坯连铸生产过程,利用ProCAST软件建立移动切片模型,能够高效模拟连铸过程中的宏观偏析,模型分别模拟研究了不同过热度、二冷水量和拉坯速度等对宏观偏析的影响。模拟结果与碳偏析检测结果吻合良好,验证了移动切片模型模拟连铸坯宏观偏析的准确性。由于溶质浮力的影响,内弧侧的宏观偏析强于外弧侧。随着过热度的增加,铸坯中心碳偏析度从1.06增加至1.15。过热度控制在25 ℃范围内,可以保证铸坯的宏观碳偏析度控制在1.10范围内。随着连铸二冷水量的增加,铸坯中心偏析改善程度较小,铸坯中心碳偏析度从1.16降低至1.13。随着拉坯速度的增加,铸坯中心偏析呈现加重的趋势,铸坯中心碳偏析度由1.14增加至1.21,拉坯速度控制在1.4 m·min-1范围内,可保证铸坯中心碳偏析度低于1.15。
金属镁中去孪晶过程与自间隙原子交互作用的分子动力学
马志超, 汤笑之, 郭雅芳
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.18.004
[摘要](1049) [HTML全文](332) [PDF 1683KB](22)
摘要:
采用分子动力学方法研究了镁中\begin{document}$\left\{ {10\bar 12} \right\}$\end{document}拉伸孪晶在剪切载荷下的去孪晶过程,并探讨了去孪晶过程中孪晶界面与自间隙原子的交互作用。研究结果表明:去孪晶过程中共格孪晶界对自间隙原子具有吸附作用,自间隙原子被共格孪晶界吸附并随之迁移,且随着共格孪晶界的消失而被释放。通过吸收和释放这两种交互作用,去孪晶过程将导致自间隙原子分布更为密集。研究进一步给出了共格孪晶界对自间隙原子的吸附机理,即共格孪晶界存在一个自间隙原子的自发吸收区,0 K下宽度约为0.752 nm,273 K下约为3.59 nm。去孪晶过程与自间隙原子的交互作用也将导致自间隙原子构型的变化。由于自间隙原子的密集分布可在更长时间尺度上诱发位错环等晶体缺陷,这一研究有助于深入理解镁及镁合金的疲劳力学性能。
生物质替代焦粉铁矿石烧结过程中的碱金属迁移行为
周昊, 邢裕健, 周明熙, 马鹏楠
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.20.002
[摘要](842) [HTML全文](279) [PDF 2364KB](12)
摘要:
通过挥发–冷凝实验装置进行小型烧结实验,运用X射线荧光光谱(XRF)、扫描电镜–能谱仪(SEM–EDS)及电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP–OES)等分析检测手段,结合Factsage热力学模拟,对比研究了以木炭和焦粉为燃料,配加含铁粉尘的铁矿石烧结过程中,床层碱金属随烟气挥发迁移的规律、烧结前后的碱金属脱除率以及工艺措施对碱金属脱除的影响。结果表明,K相对于Na更容易被脱除,挥发至烟气中的碱金属化合物主要是KCl,其次为NaCl。增加燃料配比促进了碱金属元素的脱除;在燃料配比相同的条件下,木炭烧结的碱金属脱除效果不及焦粉烧结。烧结过程中,排入废气中的碱金属化合物被下部混合料层大量捕获、吸附,下部床层内捕集的碱金属氯化物促进了碱金属的氯化脱除。添加CaCl2后,以木炭为燃料时K和Na的脱除率高于焦粉工况,且产物中K和Na的含量较低。配合氯化脱除工艺将生物质应用于铁矿石烧结是烧结生产发展的可行方向。
应变幅对H13热作模具钢等温疲劳行为的影响
朱振强, 宁辉, 左鹏鹏, 吴晓春
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.01.003
[摘要](710) [HTML全文](189) [PDF 1576KB](12)
摘要:
对H13热作模具钢试样进行600 ℃等温疲劳实验,通过显微维氏硬度计、金相显微镜(OM)、超景深显微镜和扫描电子显微镜(SEM)等设备研究了0.7%,0.9%和1.1%三种不同应变幅对疲劳行为的影响。结果表明:应力应变滞后回线呈现对称性,应变幅越大,滞回环面积越大。H13钢在实验中呈现循环软化的特征,应变幅越大,疲劳寿命越短,1.1%应变幅试样寿命约为0.7%应变幅试样的61.2%。应变幅的增加对裂纹萌生和扩展起促进作用,1.1%应变幅试样裂纹扩展最明显。高温非真空实验条件下,材料表面产生的氧化物也会促进裂纹扩展。疲劳后试样微观组织发生明显的长大和粗化,较大应变幅对碳化物析出有更大的助力,还会加速材料软化。有应变幅试样显微硬度远低于无应变幅试样。
常规卤化物和高分子材料抑制尾矿库扬尘的试验
赵筠康, 魏作安, 杨永浩, 路停, 王文松, 李世龙
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.23.002
[摘要](801) [HTML全文](290) [PDF 1123KB](15)
摘要:
选取溶液质量浓度、溶液喷洒量以及外部风速作为变量,通过室内试验考察了常规卤化物和高分子材料对扬尘控制的效果。以抗风蚀能力和结壳抗破坏能力为响应变量。结果表明,随着抑尘剂浓度的增加和喷洒量的增加,结壳的抗风蚀性和抗破坏性可以得到提高。在卤化物溶液中,CaCl2的抑尘性能最好。在风速为7.5 m·s−1的条件下,CaCl2喷洒量为4.5 L·m−2,且其质量浓度为50 g·L−1时,尾矿质量损失量为0.75 g·m−2·min−1,贯入阻力为466 kPa。在高分子材料中,聚丙烯酰胺的抑尘效果最好。在风速为7.5 m·s−1的条件下,聚丙烯酰胺喷洒量为4.5 L·m−2,且其质量浓度为0.5 g·L−1时,尾矿质量损失量为0.30 g·m−2·min−1,贯入阻力为248 kPa。抑尘剂的选取可根据当地年均风速确定,年均风速较大时,可选择聚丙烯酰胺作为尾矿库抑尘剂,反之则可选择CaCl2为尾矿库抑尘剂。
高锰酸钾强化海藻酸钠抑制闪锌矿浮选的作用及机理
冯博, 钟春晖, 张良柱, 彭金秀, 郭宇涛, 王涛, 宁湘菡, 汪惠惠
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.16.002
[摘要](949) [HTML全文](304) [PDF 1048KB](18)
摘要:
通过浮选试验、X射线光电子能谱(XPS)分析和吸附量测试分析,研究了高锰酸钾和海藻酸钠对黄铜矿、方铅矿和闪锌矿三种硫化矿物浮选的影响,考察了高锰酸钾强化海藻酸钠抑制闪锌矿浮选的作用机理。浮选试验结果表明,单独使用高锰酸钾或海藻酸钠均无法实现对闪锌矿的选择性抑制。同时添加适量高锰酸钾和海藻酸钠对闪锌矿具有选择性的协同抑制作用,而对黄铜矿和方铅矿浮选的影响较小。XPS分析结果表明,海藻酸钠与闪锌矿表面氧化产生的氧化锌、氢氧化锌或硫酸锌等氧化物发生化学吸附,而不与未氧化的闪锌矿表面发生吸附。吸附量测试结果表明,高锰酸钾对闪锌矿的预先氧化作用显著增加了海藻酸钠在闪锌矿表面的吸附量,因此高锰酸钾可以强化海藻酸钠对闪锌矿的抑制作用。
基于DL-T及迁移学习的语音识别研究
张威, 刘晨, 费鸿博, 李巍, 俞经虎, 曹毅
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.12.001
[摘要](1516) [HTML全文](499) [PDF 1107KB](65)
摘要:
为解决RNN–T语音识别时预测错误率高、收敛速度慢的问题,本文提出了一种基于DL–T的声学建模方法。首先介绍了RNN–T声学模型;其次结合DenseNet与LSTM网络提出了一种新的声学建模方法— —DL–T,该方法可提取原始语音的高维信息从而加强特征信息重用、减轻梯度问题便于深层信息传递,使其兼具预测错误率低及收敛速度快的优点;然后,为进一步提高声学模型的准确率,提出了一种适合DL–T的迁移学习方法;最后为验证上述方法,采用DL–T声学模型,基于Aishell–1数据集开展了语音识别研究。研究结果表明:DL–T相较于RNN–T预测错误率相对降低了12.52%,模型最终错误率可达10.34%。因此,DL–T可显著改善RNN–T的预测错误率和收敛速度。
全尾砂膏体流变学研究现状与展望(下):流变测量与展望
吴爱祥, 李红, 程海勇, 王贻明, 李翠平, 阮竹恩
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.29.002
[摘要](1174) [HTML全文](573) [PDF 1150KB](53)
摘要:
膏体充填是推动金属矿绿色开采发展的关键技术,并可为资源的深部开采提供安全、绿色、高效的技术支撑。全尾砂膏体流变学是膏体充填技术的基础理论,本文在综述膏体流变概念、特性与模型的基础上,进一步对流变测量技术现状进行了系统梳理,概述了现阶段常用的浆式旋转流变仪、坍落筒、L管、倾斜管及环管法进行流变测量的原理及应用,针对膏体这一屈服型非牛顿流体,重点分析了屈服应力的测量,并对以上方法的适用性进行了综合论述。流变测量深刻地影响着膏体流变理论及膏体充填工艺的发展,为此,对测量技术的关键问题进行了探讨,指出构建膏体流变测量标准及加强流变测量技术与充填工艺的结合是重点,并对膏体流变学研究的发展趋势进行了展望。
基于DEM的高频振网筛多参数优化
陈兵, 燕纪威, 尹忠俊, 孙志辉, 肖有鹏
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.16.005
[摘要](840) [HTML全文](400) [PDF 2235KB](26)
摘要:
利用离散单元法(Discrete element method,DEM)对球形颗粒群以及非球形颗粒群的筛分过程进行了仿真并开展了实验研究,结果表明球形和非球形颗粒的仿真与实验中筛分效率的变化是一致的,但非球形颗粒的仿真结果与实验结果更接近。正交设计多组模拟试验,分析了各振动参数(振动频率、振幅以及筛面倾角)对颗粒分布曲线、筛分效率以及物料平均运输速度的影响规律。对正交试验表中的数据进行多元非线性拟合,得到筛分效率与振动参数间的关系式;并在此关系式的基础上,对振动参数进行优化设计,得到了最优振动参数且在仿真中得到了验证。研究内容不但为高频振网筛振动参数的设计提供了理论依据,而且为研究高频振动系统的筛分机理提供了实验和仿真数据支持。
卷渣类夹杂物在结晶器钢液中成分转变的动力学模型
王举金, 张立峰, 陈威, 王胜东, 张月鑫, 任英
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.13.003
[摘要](867) [HTML全文](340) [PDF 2193KB](14)
摘要:
国内某厂镀锡板缺陷处夹杂物主要来自结晶器保护渣的卷入,但其成分与结晶器保护渣有明显差别。为了进一步研究这种成分差别的原因,建立了耦合热力学平衡和动力学扩散的结晶器卷渣类夹杂物的成分转变动力学模型,明确了卷渣类夹杂物的尺寸和密度对其成分转变的影响规律,并通过对结晶器和液相穴内的钢液流动和夹杂物运动的数值模拟研究了夹杂物在钢液中的停留时间。结果表明:结晶器保护渣卷入钢液后与钢液不断发生反应,成分会发生明显改变。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需要的时间与夹杂物尺寸以及夹杂物密度有关,夹杂物的尺寸和密度越大,转变为缺陷处夹杂物成分所需的时间越长。卷渣类夹杂物转变为缺陷处夹杂物所需时间与夹杂物尺寸呈幂函数关系,与夹杂物密度呈二次函数关系。夹杂物在钢液中的平均停留时间随夹杂物直径的增大而减小,并且随着拉速的增大而减小。小尺寸夹杂物一旦被卷入钢液中,将有充足的时间转变为缺陷处的成分。大尺寸夹杂物在钢液中的平均停留时间小于成分转变时间,但最大停留时间远大于成分转变所需时间,表明部分大尺寸夹杂物依然具有充足的停留时间转变为缺陷处的成分。
硫化铜矿粒孔隙模型重构与溶液渗流模拟
尹升华, 宋庆, 陈威, 陈勋
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.27.002
[摘要](899) [HTML全文](411) [PDF 1436KB](18)
摘要:
以次生硫化铜矿粉为原料,添加黏结剂、氯化钠制备矿粒,并借助CT扫描技术、图像处理及三维重构方法,开展了单个矿粒浸出试验,探究了溶浸前后矿粒内部的孔隙变化;运用COMSOL Multiphysics模拟仿真软件,构建了溶液在孔隙通道中流动的仿真模型。结果表明:经过一周时间的溶浸,矿粒内部孔隙的数目、平均体积、平均表面积及孔隙平均等效直径分别增长了99%、151%、223%和90%,孔隙率增长了4倍,孔隙连通度增长了近2倍。在孔隙通道较狭窄的区域和底部区域,溶液的流速、压力急剧增加,对矿粒结构的稳定性产生较大影响。
云南某胶磷矿AMICS工艺矿物学研究及其难选机理探讨
吴中贤, 陶东平
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.24.001
[摘要](979) [HTML全文](437) [PDF 1381KB](26)
摘要:
为了深入探讨胶磷矿难选的具体原因,采用化学分析、X射线衍射以及矿物自动分析系统(AMICS)测试手段对云南某胶磷矿浮选给料进行了系统深入的工艺矿物学研究,探索了该矿样难浮选分离的内在机理。结果表明:该样品中磷主要以氟磷灰石形式存在,其脉石矿物以白云石和石英为主。氟磷灰石的嵌布粒度较细,主要分布于10~75 μm的粒度范围,其单体解离度为59.17%。除了以单体的形式存在以外,氟磷灰石主要与白云石、石英连生,连生体的质量分数分别为26.23%和9.92%。而白云石和石英的单体解离度相对较低,分别为46.82%和39.10%。进行了粗选脱镁、一粗两扫脱硅的闭路流程浮选试验,获得了精矿P2O5品位为29.75%、P2O5回收率为81.95%,SiO2品位为12.63%的浮选指标。结合工艺矿物学分析结果,指出该浮选样品中胶磷矿嵌布粒度细、难以获得较好的解离度、泥化严重是浮选难于获得更好指标的主要原因。
改性高水材料抗压、抗剪强度特征及对比分析
张钊, 刘长武, 王一冰, 郭兵兵
当前状态:  doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.21.001
[摘要](748) [HTML全文](297) [PDF 1432KB](10)
摘要:
以高水充填材料为载体,用聚乙烯塑料(PE)对其进行改性,研究了改性高水材料的抗压、抗剪强度特征,并对结果进行了对比分析。结果表明:随PE粉掺量的增加,改性高水材料的抗压、抗剪强度均呈现降低的趋势,改性高水材料各应力应变曲线与纯高水材料有明显区别,纯高水材料的残余强度更高,改性高水材料的残余强度普遍较低,而剪切位移曲线变化不明显;PE粉的加入明显改变了材料的生成物形貌以及微观结构,随掺量的增加逐渐由纤维网状结构向絮凝块状结构变化,而且生成物之间更容易形成尺寸较大的贯穿孔洞;改性高水材料的抗剪强度明显低于抗压强度,表明改性类高水充填材料不宜用于倾角较大的煤层。
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废旧锂离子电池资源现状及回收利用
钟雪虎, 陈玲玲, 韩俊伟, 刘维, 焦芬, 覃文庆
2021, 43(2): 161-169.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.11.004
[摘要](441) [HTML全文](381) [PDF 837KB](63)
摘要:
废旧锂离子电池的无害化处理及回收利用已经成为各个科研院所研究的重点及热点内容。本文系统介绍了废旧锂离子电池的资源现状与目前回收利用的各种不同的工艺路线,并且详细分析了各种工艺路线的优缺点,以期为废旧锂离子电池的回收与利用找到新的思路与方法。最终认为“化学−物理联合法”为当前废旧锂离子电池无害化处置及回收利用的较为理想的方法。
热喷涂制备高熵合金涂层的研究现状与展望
辛蔚, 王玉江, 魏世丞, 王博, 梁义, 袁悦, 徐滨士
2021, 43(2): 170-178.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.20.001
[摘要](532) [HTML全文](255) [PDF 1700KB](43)
摘要:
首先介绍了高熵合金的理论基础。然后从不同的热喷涂工艺出发,综述了等离子喷涂、超音速火焰喷涂、高速电弧喷涂、冷喷涂四种技术在制备高熵合金涂层上的研究发展现状,重点从原料选用、制备工艺优化、性能研究、后处理工艺等方面对以上四种热喷涂技术制备高熵合金涂层的研究进行系统地归纳与总结。最后提出现有制备高熵合金涂层的热喷涂技术较少、热喷涂材料受限、高熵合金设计盲目这三个问题,针对性地提出了在优化已有技术的基础上开发新技术;开发高熵陶瓷、高熵非晶合金、高熵复合材料等新型热喷涂材料;沿用材料基因组理念建立高熵合金数据库这三点热喷涂制备高熵合金涂层在未来的发展趋势。
油气资源开发的大数据智能平台及应用分析
宋洪庆, 都书一, 周园春, 王宇赫, 王九龙
2021, 43(2): 179-192.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.21.001
[摘要](563) [HTML全文](254) [PDF 4970KB](44)
摘要:
油气资源大数据智能平台的总体框架应以数据资源为基础、大数据平台算力为支撑、人工智能算法为核心,面向油气行业生产需求,构建集勘探、开发、生产数据于一体的油气数据资源池,通过数据清洗与融合提升数据质量,整合物理模拟与数据挖掘等手段,实现服务功能模块化,并在PC端、管控大屏、手机移动APP等多维平台实现智能监测、预警与展示。通过对深度学习等人工智能方法在油气工业领域的应用案例分析,表明其具有较好的应用前景。未来石油公司应与科研院所通力合作,挖掘石油工业数据的巨大潜能,实现降本增效,建设全新的智能油气工业生态圈,完成产业升级。
矿用铰接式车辆路径跟踪控制研究现状与进展
白国星, 罗维东, 刘立, 孟宇, 顾青, 李凯伦
2021, 43(2): 193-204.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.14.003
[摘要](668) [HTML全文](263) [PDF 1008KB](24)
摘要:
铰接式车辆的路径跟踪控制是矿山自动化领域中的关键技术,而数学模型和路径跟踪控制方法是铰接式车辆路径跟踪控制中的两项重要研究内容。在数学模型研究中,铰接式车辆的无侧滑经典运动学模型较为适合作为低速路径跟踪控制的参考模型,而有侧滑运动学模型作为参考模型时则可能导致侧滑加剧。此外基于牛顿–欧拉法建立的铰接式车辆四自由度动力学模型原则上满足路径跟踪控制的需求,但是还需要解决当前的四自由度模型无法同时反映瞬态转向特性和稳态转向特性的问题。在路径跟踪控制方法研究中,反馈线性化控制、最优控制、滑模控制等无前馈信息的控制方法无法有效解决铰接式车辆跟踪存在较大幅度曲率突变的参考路径时误差较大的问题,前馈–反馈控制可以用于解决上述问题,但是在参考路径具有不同幅度的曲率突变时需要解决自动调整预瞄距离的问题,而模型预测控制,尤其是非线性模型预测控制,可以更加有效地利用前馈信息,且不需要考虑预瞄距离的设置,从而可以有效提高铰接式车辆跟踪存在较大幅度曲率突变的参考路径时的精确性。此外,对于基于非线性模型预测控制的铰接式车辆路径跟踪控制,还需深化三个方面的研究。首先,该控制方法仍然存在误差最大值随参考速度增大而增加的趋势。其次,目前该控制方法以运动学模型作为预测模型,无法解决铰接式车辆以较高的参考速度运行时侧向速度导致的精确性下降和安全性恶化的问题。最后,还需对这种控制方法进行实时性方面的优化研究。
基于刚性块体模型的近−远场崩落矿岩流动特性
孙浩, 陈帅军, 高艳华, 金爱兵, 覃璇, 巨有, 尹泽松, 李木芽, 赵增山
2021, 43(2): 205-214.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.23.003
[摘要](158) [HTML全文](110) [PDF 1503KB](15)
摘要:
为进一步揭示远场条件下金属矿山崩落矿岩运移演化机理,综合利用物理试验、数值模拟和理论分析等手段,构建单口放矿模型开展近−远场崩落矿岩流动特性研究。首次基于离散元软件PFC3D和刚性块体模型构建放矿数值模型,并通过近场放矿物理试验与模拟结果的对比分析,证明了刚性块体模型在崩落矿岩流动特性研究中的可靠性与优越性。在此基础上,对远场条件下松动体形态变化规律、矿岩流动体系内的应力演化规律及其力学机理进行了量化研究。研究结果表明:1)近−远场条件下的松动体形态变化均符合倒置水滴理论。在放矿初始阶段,松动体最大宽度随高度增大呈幂函数形式快速增加;随后,松动体最大宽度随高度增大而近似线性增加。2)崩落矿岩流动过程中存在明显的应力拱效应。随着矿岩散体松动范围不断扩大,松动体外围一定范围内的垂直应力均呈明显下降趋势,水平应力逐渐增大并在松动区域到达前出现激增现象;而松动体内的水平应力与垂直应力则急剧下降至较低水平。
全尾砂高浓度胶结充填的环管试验
王洪江, 王小林, 寇云鹏, 吴再海, 彭青松
2021, 43(2): 215-222.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.09.002
[摘要](907) [HTML全文](274) [PDF 1107KB](43)
摘要:
为探明全尾砂高浓度充填料浆的灰砂比、浓度和流速对管道阻力的影响规律,预测工业充填管道阻力,开展中试规模环管试验。根据管壁切应力与剪切速率关系建立管道阻力预测模型,利用灰关联法分析各因素对管道阻力的影响强弱,通过线性回归获取料浆流变参数。结果表明,管道阻力对料浆浓度的变化最为敏感,随浓度增加成二次函数增长。料浆流速对管道阻力的影响仅次于浓度,层流输送时管道阻力随流速增加成线性增长。灰砂比对管道阻力的影响有双重性,灰砂质量比小于1∶8时胶凝材料的黏结作用占主导并增加管道阻力,反之胶凝材料的润滑作用占主导并降低管道阻力。环管试验得到的料浆流变参数明显小于流变仪测试结果且更接近工程实际,管道阻力预测模型的误差小于10%。
改性兰炭烟气SO2吸附材料的制备及其再生性能
刘俊杰, 苏伟, 邢奕, 刘卫民, 赵青涛, 庞升果, 蒋兟, 卫祥民, 历新燕
2021, 43(2): 223-231.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.21.001
[摘要](889) [HTML全文](273) [PDF 1111KB](23)
摘要:
利用活性炭(焦)等吸附剂将烟气中的污染物分离出来是一种有效的烟气治理与资源化方式。兰炭作为一种廉价半焦碳素材料,是一种有潜力代替现有商用活性焦的多孔材料。本文采用陕西兰炭作为研究对象,研究炭化时间、炭化温度、黏结剂添加量等改性工艺对所制备的吸附剂性能的影响,考察了微观形貌变化,利用X射线光电子能谱(XPS)探究在吸附解吸过程中的表面官能团的变化。结果表明,炭化温度对耐磨强度、耐压强度指标影响显著,炭化时间对饱和脱硫值和穿透脱硫值影响显著;在煤焦油添加比例50%,700 ℃炭化20 min,900 ℃活化60 min条件下制得改性兰炭参数为:耐磨强度95.81%,抗压强度536.1 N·cm−1,每克兰炭饱和脱硫值45.71 mg,每克兰炭穿透脱硫值23.45 mg;经历多次吸脱附过程第一次失活时,表面被大面积刻蚀,孔隙与小颗粒增多。兰炭吸附剂失活后可以通过二次活化的方式提高其吸附性能,但衰减速度比新改性兰炭要快。二次失活后,在酸蚀刻、水蒸气扩孔等共同作用下致使骨架结构过度烧蚀而坍塌;改性兰炭表面含氧基团的量和构成比例会影响吸附性能。含氧与含碳基团的比值与吸附性能相对应,含氧基团比例越高,吸附性能越差。二次活化再生改变了各含氧基团所占比例,令C=O显著下降,O−C=O显著增加,C−O变化不大。O−C=O官能团尽管含氧,但可能对吸附抑制作用不显著。本研究将为工业烟气治理提供一种新型吸附剂的制备方法,同时也为兰炭表面改性以及二氧化硫吸附解吸机制的研究提供参考。
锆合金热挤压用防护润滑剂的试制与性能
赵帆, 赵乙丞, 齐鹏, 张志豪
2021, 43(2): 232-238.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.15.001
[摘要](828) [HTML全文](268) [PDF 986KB](17)
摘要:
为满足锆合金热挤压时的润滑与防护需求,试制了一种锆合金热挤压用防护润滑剂,主要成分包括有机硅树脂、低软化点玻璃粉、氧化铝粉、二硫化钼、石墨粉、滑石粉、云母粉等。实验温度为700~800 ℃时,采用圆环压缩法测得涂覆有润滑剂的Zr-4合金摩擦因子为0.19~0.25,润滑效果良好。将有润滑剂防护的锆合金分别加热至700、800和900 ℃并保温1 h,未发生明显氧化,热防护性能良好。测定了有、无润滑剂条件下Zr-4合金和H13模具钢的界面接触温度随接触时间的变化曲线。当Zr-4合金和H13钢的初始界面温度分别约为700 ℃和350 ℃时,无润滑剂时Zr-4合金表面温度达到稳定的时间为7.7 s,界面换热系数由250 W·m−2·℃−1增大至2700 W·m−2·℃−1;有润滑剂时Zr-4合金表面温度达到稳定的时间延长至12 s,界面换热系数由131 W·m−2·℃−1增大至1900 W·m−2·℃−1。这表明该润滑剂具有较好的高温热障性能。
氧化石墨烯掺杂量与pH值对石墨烯气凝胶储能性能的影响
郭志成, 辛青, 臧月, 林君
2021, 43(2): 239-247.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.07.001
[摘要](1833) [HTML全文](575) [PDF 1335KB](21)
摘要:
采用溶胶凝胶法制备石墨烯气凝胶(GA),并研究了前驱液中的pH值与氧化石墨烯(GO)的质量分数对GA材料储能性能的影响。使用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸脱附分析、扫描电子显微镜(SEM)对样品微观结构与形貌进行表征。用循环伏安(CV)、恒流充放电(CP)、电化学交流阻抗(EIS)测试了样品的电化学性能。结果表明,前驱液中的pH值及GO质量分数的不同会影响GA中团簇颗粒的大小和数量,进一步影响GA三维结构。在pH值为6.3、GO 的质量分数为1%时,制得的GA比表面积最大为530 m2·g−1,在1 A·g−1的电流密度下比电容高达364 F·g−1。此外,将该材料制成对称超级电容器具有高的库伦效率,在1 A·g−1下进行CP测试,得到电容器的比电容为98 F·g−1,循环800次后其循环稳定性能为初始比电容值的95.9%。
倾斜板法制备9Cr18半固态坯料二次重熔的微观组织演变
王永金, 宋仁伯
2021, 43(2): 248-254.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.12.003
[摘要](712) [HTML全文](242) [PDF 2069KB](12)
摘要:
研究利用倾斜板法制备的9Cr18半固态坯料在二次重熔过程中微观组织演变,以期对后续触变成形提供必要的理论基础。研究结果表明,采用倾斜板浇注法可以得到优质的9Cr18半固态坯料,其典型组织为初生固相奥氏体(γ1)球状晶粒和晶界网状组织构成,网状组织为二次奥氏体(γ2)和M7C3碳化物液相共晶组织。球状晶粒的平均直径为93.5 μm,形状因子0.69,半固态坯料球状晶粒边界光滑,大小相对均匀。固液两相中Fe、C、Cr存在着明显的元素差异。液相组织中Cr、C元素富集,固相中Fe含量较高。采用波浪形倾斜板法制备的9Cr18合金半固态坯料重熔组织形貌优于传统铸锭重熔组织。半固态坯料重熔后的组织化学成分更为均匀,晶粒也更圆整,固液界面平滑,且加热温度越高,晶粒越圆整,液相率越高。二次重熔后碳化物尺寸明显减小,平均宽度仅为0.5 μm,长度大大减小使得其形态接近粒状。
低合金结构钢腐蚀的影响因素及其耐蚀性判据
赵起越, 范益, 范恩点, 赵柏杰, 黄运华, 程学群, 李晓刚
2021, 43(2): 255-262.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.10.002
[摘要](984) [HTML全文](351) [PDF 2282KB](37)
摘要:
通过对不同厂家或产线生产的相近成分和显微组织的8种低合金工程结构钢样品进行中性盐雾加速腐蚀试验,结合成分测试、微观组织分析、腐蚀产物分析及数据统计与计算拟合等方法,提出了评价低合金结构钢耐蚀性的综合耐蚀指数及其包含钢材成分、夹杂物、组织及晶粒度等多因素的数学表达式。研究结果表明,低合金工程结构钢的耐蚀性除与传统的耐蚀指数I相关外,还受钢中夹杂物、显微组织、晶粒度等多种材料因素的耦合影响,其影响程度按从大到小排序依次为耐蚀合金元素所决定的耐蚀指数I、夹杂物总量、珠光体含量和晶粒度级别。综合耐蚀指数Y可作为比耐蚀指数I指数更有效的低合金钢耐蚀性判据,具有重要的工程应用价值。
金属薄板面内压剪变形的损伤断裂行为
钱凌云, 马腾云, 安鹏, 纪婉婷, 孙朝阳
2021, 43(2): 263-272.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.23.002
[摘要](189) [HTML全文](136) [PDF 1360KB](16)
摘要:
相变诱导塑性钢(TRansformation induced plasticity, TRIP)作为常用的先进高强钢在汽车等交通工具的轻量化方面有广泛的应用前景。而对于其复杂零件的成形过程,韧性断裂是不可忽视的问题之一。本文针对现有实验装置不易诱发薄板承受面内压剪时断裂失效,从而无法研究板料负应力三轴度区间断裂行为的问题,以高强钢TRIP800薄板为研究对象,设计了可在单向试验机完成压剪实验的试样和夹具。通过调整夹具旋转角度和试样装夹位置可以实现同一种试样在广泛的负应力三轴度范围内进行压剪断裂分析。基于ABAQUS/Explicit平台建立了三个典型加载方向20°、30°和45°对应的压剪过程有限元模型,分析表明:三种情况的试样局部变形区域的应力三轴度都小于0且断裂点的应力三轴度低至−0.485,验证了设计的装置可实现负应力三轴度区间的断裂失效分析,同时基于MMC断裂准则分析了不同应力状态的初始损伤情况及损伤扩展路径。
型砂材质与挤压成形工艺对砂型表面性能的影响
郭莉军, 单忠德, 刘丽敏, 姜二彪
2021, 43(2): 273-278.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.15.002
[摘要](561) [HTML全文](189) [PDF 844KB](18)
摘要:
以数字化柔性挤压成形砂块为研究对象,通过设计单因素试验进行了砂型种类、粘结剂质量分数及挤压压力对型腔表面质量影响规律的研究,进而得出高精度树脂砂型挤压成形的最优参数组合。结果显示:无模砂型外部与砂型内部的表面性能存在差异。不同砂型种类的砂型型腔表面性能不同,沙粒的角形系数对砂型型腔表面性能有较大影响。随着砂型挤压力的提高,砂粒之间的距离减小,砂粒并联接触方式增多,砂型在经过切削时,砂型表面产生裂纹的数量及延伸深度大幅减小,砂型型腔表面性能不断提高。随着树脂质量分数的增大,砂粒的包覆厚度增大,从而砂粒的粘结桥增多,砂型强度增加,砂型切削时产生的裂纹数量减小,砂型型腔表面性能不断提高。本文为真实获得砂型表面质量提供了方法,有助于无模铸造精密成形技术的推广。
基于粒子群算法的转炉用氧节能优化调度
孔福林, 童莉葛, 魏鹏程, 张培昆, 王立, 吴冰, 陈恩军
2021, 43(2): 279-288.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.02.002
[摘要](943) [HTML全文](275) [PDF 1415KB](54)
摘要:
针对钢铁空分企业氧气放散率高、综合能耗高的问题,建立了以减小转炉用氧总量波动和降低系统能耗为目标的转炉用氧调度模型。综合考虑了吹炼区间时长不变、各吹炼区间起始时刻满足工艺要求、钢水温度大于1250 °C、转炉用氧调度前后变动最小等约束,以基于整数空间的粒子群(Particle swarm optimization, PSO)算法进行求解。同时,以国内某大型钢铁企业空分厂为案例,采用Pipeline Studio软件建立该厂区氧气管网输配系统模型,对转炉用氧调度的节能优化效果进行了验证。结果表明,本文提出的转炉用氧节能优化调度在研究时间段尽可能安排单台转炉生产,有效降低多台转炉吹氧重叠时间,在生产时间内错峰用氧,减小转炉用氧总量波动,缓解氧气供求不平衡的矛盾。在120 min研究时长内,调度前后系统氧气放散量由1242.1 m3降低至0,相应的空分系统的电耗节约了1192.42 kW·h,氧压机的压缩能耗增大了41 kW·h,氧气管网输配系统节约总能耗为1151.42 kW·h。综合计算来看,转炉用氧调度应用到全年,预计减少氧气放散总量5.44×106 m3,节约氧气管网输配系统总能耗5.22×106 kW·h。
基于双维度搜索的地下自主铲运机最优转弯轨迹规划
顾青, 刘立, 白国星, 孟宇
2021, 43(2): 289-298.   doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.09.002
[摘要](174) [HTML全文](106) [PDF 1570KB](10)
摘要:
提出了一种基于双维度搜索的实时轨迹规划方法,用来解决自主地下铲运机转弯轨迹规划问题。该方法是一种结合采样思想和最优化算法的复合轨迹规划方法,包含三个主要步骤:基于双维度搜索策略的优化模型参数生成,基于二次规划的轨迹计算,以及基于约束检查的最优轨迹确定。该方法新颖之处在于提出的基于转弯区域行驶时间和里程的双维度搜索策略,以及基于平稳目标的轨迹最优化模型,可根据弯道区域入口速度和位置,快速生成纵横向都有最优性保证的最优轨迹。该方法结构简单、易于实施,可通过关键参数的调整满足控制器对轨迹生成速度的实时性要求。基于该轨迹规划方法的特点,使其不仅适用于实时轨迹规划,还可为未来智慧矿山的智能管控与优化调度提供底层约束。多组算例验证了该方法的有效性和优越性。

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