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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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.03.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.29.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.09.005
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.11.20.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.13.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.01.005
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.09.004
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.25.004
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.11.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.19.004
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.14.004
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.04.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.25.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.07.003
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.05.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.17.003
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.09.10.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.23.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.10.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.13.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.01.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.28.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.13.005
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.05.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.08.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.19.004
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.27.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.18.004
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.20.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.01.003
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.23.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.03.16.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.12.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.29.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.16.005
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.04.13.003
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.27.002
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.02.24.001
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
, doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.01.21.001
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。