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2018年  40卷  第8期

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多机器人编队控制研究进展
贾永楠, 李擎
2018, 40(8): 893-900. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.001
摘要:
首先介绍了传统的编队控制方法的定义、特点和常用方法及优缺点,并将传统编队控制时代定义为前编队控制时代.随着多智能体技术的发展,将多智能体技术引入到编队控制问题中,诞生了众多新的研究成果,称为后编队控制时代.后编队控制时代以多智能体技术为基础,随着通信技术、计算机技术、人工智能技术的发展而逐渐壮大起来,并受到了学者的广泛关注.前编队控制时代强调多机器人通过编队协作完成单个机器人无法实现的任务,提高任务完成效率且缩短任务完成时间.后编队控制时代则是在前编队控制时代的基础上,更强调低成本、同步性和协同性,但却不那么重视每个个体的任务分工,甚至是按照规则自由分配任务,不再有"不可替代"的个体存在.最后给出了研究编队控制问题的基本思路和目前尚待解决的关键问题.
锂离子电池安全性研究进展
王爽, 杜志明, 张泽林, 韩志跃
2018, 40(8): 901-909. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.002
摘要:
综述了近年来电解液的热稳定性影响因素、热失控过程及产物成分、单体及电池组燃爆安全性、灭火措施的研究进展.指出电解液的热稳定性受锂盐和有机溶剂的共同影响,当电池内部温度达到120℃左右时放热反应开始出现,在热量持续积累的情况下热失控将自发进行,同时产生氢气和烷烃类具有燃烧爆炸危险的气体产物.与二氧化碳和干粉类灭火剂相比,七氟丙烷和水的灭火效果较好.最后对锂离子电池的应用前景做了展望,提出了不同滥用条件下的热失控过程、热失控产物生成机理,指出开发新型电解液和寻求高效灭火介质是今后研究的方向.
细粒层对浸矿表面形貌及钝化的影响
尹升华, 王雷鸣, 潘晨阳, 陈勋
2018, 40(8): 910-917. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.003
摘要:
由于矿石粒径配比、表面粗糙度、密度等性质差异,筑堆过程中堆内极易出现矿石颗粒偏析现象.细粒层是导致矿石表面受侵蚀程度不均的关键因素,其严重制约了铜矿资源的高效浸取.为探究细粒层对矿石浸出效果、表面形貌及钝化现象的影响,选取粗颗粒矿石(4 mm < d < 6 mm)与细颗粒矿石(2 mm < d < 4 mm),开展不同细粒层位置下次生硫化铜矿微生物浸出实验.结合CT扫描与冷场电镜扫描技术等分析手段,从宏、细、微观多层面,探究不同细粒层位置下矿石宏观浸出规律,细观矿石团聚结块,微观表面形貌特征与钝化.结果表明:细粒层导致铜浸出率普遍降低,均低于无细粒层、均匀粗颗粒介质的实验组;不同矿堆位置处细粒层对浸出效果影响不同,细粒层位于顶部的实验组铜浸出效果最优,浸矿60 d铜浸出率达71.3%;同一细粒层不同位置处矿石表面孔裂结构演化程度不一;浸矿60 d后,铜浸出率趋于峰值,矿石团聚结块与钝化现象显著,矿石表面形成以黄钾铁矾、多硫化物、胞外多聚物、硫膜为主的钝化物质层.
泵送剂对高含泥膏体流变特性影响及机理
张连富, 吴爱祥, 王洪江
2018, 40(8): 918-924. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.004
摘要:
高含泥尾矿由于其屈服应力大的特点,流动性能差,不利于管道输送.为改善流动性能,设计流变特性试验,对泵送剂影响高含泥膏体流变特性的机理进行分析.研究结果表明,膏体在不同泵送剂添加量情况下,浆体质量分数与屈服应力之间存在显著的线性关系.对该线性函数作进一步分析,发现泵送剂添加量与该函数的截距和斜率之间存在显著的指数关系.最终得出不同泵送剂添加量和浆体质量分数情况下的屈服应力预测函数,能够有效表征泵送剂对高含泥膏体流变特性的影响,有利于泵送剂添加量的预测与膏体流动性能的控制.基于上述预测模型,提出泵送剂对高含泥膏体流变特性的影响机理.通过环境扫描电镜(ESEM)发现泵送剂破坏了絮团结构,添加量在1%左右时破坏最明显.泵送剂使得絮团尺寸变小,进而造成屈服应力的降低;后期由于絮团间距增加,絮团间的作用力削弱,絮团结构破坏速度放缓,与理论分析一致.
低温对某铜矿膏体充填早期强度影响及工程建议
王勇, 吴爱祥, 王洪江, 杨柳华, 王贻明, 靳斐, 杨锡祥, 周发陆
2018, 40(8): 925-930. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.005
摘要:
以伽师铜矿冬季膏体料为背景,制备不同水质、水泥种类、水泥添加方式、泵送剂掺量和骨料添加量的膏体试块129个,膏体温度控制在8~12℃,放置于温度20℃、湿度95%的标准养护箱,待养护龄期为3、7和28 d时测其单轴抗压强度.实验结果表明,膏体7 d和28 d强度分别是3 d强度的1.44倍、2.4倍,7 d强度演化规律符合2℃时水化反应度演化进程、强度发展较慢,而28 d强度演化规律符合20℃时水化反应度发展进程,温度对其后期强度影响较小.基于低温对膏体7 d内早期强度影响较大这一现象,提出了充填系统添加高温补水点的工程建议:根据伽师铜矿膏体实际配比,理论计算出高温补水量为6~8 m3·h-1,水温70~100℃,膏体温度可由6℃提高至15~19℃;建议采用工业热水器提供高温水,热水器功率保守选择400 kW,充填成本每方充填料增加2.9元人民币.
高磷硅锰合金还原脱磷实验研究
周胜楠, 朱子宗, 周志强, 梁洁旗, 李东营
2018, 40(8): 931-936. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.006
摘要:
在硅钼炉中,1400℃的条件下,利用硅钙合金、稀土硅、铝基脱磷剂等对高磷硅锰合金进行还原脱磷实验研究.脱磷实验采用CaO-CaF2(质量比为25∶75)为覆盖渣,渣金比为0.2∶1.采用ICP光谱仪检测脱磷后合金中的磷含量,X射线衍射检测渣样物相成分,着重分析了不同脱磷剂及其用量对高磷硅锰合金还原脱磷的影响.结果表明:随脱磷剂用量的增加,硅锰合金脱磷率呈上升的趋势.其中,铝基脱磷剂脱磷效果最好,当其质量分数达到8%时,合金中磷的质量分数可降至0.21%,符合国标要求(≤ 0.25%),脱磷率达78%;硅钙合金次之,当其质量分数达到10%时,脱磷率为47%;稀土硅的脱磷效果最差,当其质量分数达10%时,脱磷率仅22%.铝基脱磷剂为本实验条件下的最佳脱磷剂.
增氮析氮法去除硅锰脱氧钢中夹杂物的研究
张杰, 刘建华, 闫柏军, 李康伟, 刘洪波, 俞赛健
2018, 40(8): 937-944. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.007
摘要:
以硅锰脱氧的SWRH82B热轧盘条为实验钢种,研究增氮析氮法对硅锰脱氧钢中夹杂物的去除效果,并设置0.02、0.035、0.05、0.065和0.08 MPa五组增氮压力进行热态实验.实验结果表明:在1873 K的温度下,钢液经过增氮20 min、真空处理30 min后,不同炉次钢中T[O]均下降至1×10-5以下,最低为4×10-6,T[N]均下降至5×10-6以下,最低为2×10-6,夹杂物去除率均为40%以上,T[O]去除率均大于78%,表明该技术对硅锰脱氧钢中的夹杂物及T[O]有良好的去除效果.此外,随着增氮压力的升高,钢中T[O]与夹杂物去除率均有所升高,当充氮压力为0.08 MPa时,T[O]与夹杂物去除率分别达到89.2%和87.4%.理论分析表明,随着增氮压力的升高,气泡形核率增大、钢中生成气泡数量增多、钢中气泡的密度增加,从而提升气泡去除夹杂物的效率.
协变相变组织原始奥氏体取向重构及其在奥氏体孪晶中的应用
王智权, 宋婷婷, 由洋, 王学林, 尚成嘉, 刘锟, 陈斌
2018, 40(8): 945-953. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.008
摘要:
基于电子背散射衍射(EBSD)技术,利用极射赤面投影图,提出了一种不依赖于残余奥氏体,对协变相变产物的原奥取向进行重构的简易方法.计算结果表明,利用铁素体的{110}α极图中三个贝恩组的交点可以成功重构出原始奥氏体取向,并且精度可达2°;同时,该方法还可以对局部微区或者变体选择很严重的原奥取向进行重构,误差仍可控制在2°之内,具有其他重构方法无可比拟的优点.位向关系具体种类并不影响对原奥取向的重构,采用该方法进行原奥取向重构时不需要预先知道具体的位向关系,并且适用于位向关系处在K-S与N-W关系之间的所有协变相变过程.通过运用该方法重构原奥取向,本文研究了高温奥氏体化过程中的奥氏体行为.研究发现当采用较高的温度奥氏体化时会出现奥氏体孪晶,奥氏体孪晶的出现与奥氏体化温度有关.
轧辊交叉对中间坯镰刀弯生成过程的影响
徐冬, 代振洋, 刘洋, 杨荃, 王晓晨, 孙友昭, 刘克东
2018, 40(8): 954-960. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.009
摘要:
粗轧过程中出现的轧辊两侧轴承间隙差异较大的情况,会造成轧辊交叉,导致板带两侧轧制力失衡,进而引起或加剧中间坯的镰刀弯缺陷,影响最终产品质量精度和后续精轧的轧制稳定性.为研究轧辊交叉对中间坯镰刀弯生成过程的影响,建立了轧辊交叉、偏移的轧件-辊系耦合动态有限元模型,利用模型分析了不同工况条件下,轧辊交叉位置、交叉角度对中间坯楔形、弯曲量及两侧轧制力差的影响,进而总结了由轴承间隙引起的轧辊非对称交叉对中间坯镰刀弯弯曲量的影响规律.结果表明:镰刀弯弯曲量与交叉角、交叉位置比分别呈线性关系,与辊系间隙比呈二次曲线关系.
7A52铝合金基体不同含量石墨烯复合涂层的制备及电化学噪声特征分析
孙晓峰, 郝松松, 宋巍, 李占明, 史玉鹏
2018, 40(8): 961-968. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.010
摘要:
将传统涂料与改性石墨烯复合,在7A52铝合金基体上制备防腐性能优良的石墨烯复合涂层.采用电化学噪声技术监测石墨烯改性涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的初期腐蚀过程.通过电化学噪声的时域分析、时域统计分析、傅里叶变换、频域分析,对不同石墨烯含量复合涂层的腐蚀过程进行研究,确定石墨烯具有最佳防腐蚀性能含量,根据电化学噪声特征参数的变化对涂层腐蚀情况进行具体研究.结果表明:添加不同含量的改性石墨烯,涂层在一定时间内出现不同程度的电化学噪声;当石墨烯涂层发生腐蚀时,电流电位变化过程为:波动范围由小变大→两者同步波动→电位缓升急降→两者波动范围再次变小.涂层交流阻抗在高频区的阻抗值随改性石墨烯含量的增加而增加;涂层添加改性石墨烯后,涂层腐蚀电位明显正移,自腐蚀电流密度减小,涂层的耐腐蚀性能明显提高;不同石墨烯含量涂层在3.5% NaCl溶液浸泡后铝合金表面出现不同程度点蚀,质量分数1%的石墨烯涂层仅出现少量点蚀坑;结合交流阻抗、极化曲线结果以及铝合金表面腐蚀形貌,综合分析确定石墨烯质量分数为1%时涂层防腐蚀性能最佳.
宏观颗粒增强铁基复合材料的制备与性能
邱博, 邢书明, 董琦
2018, 40(8): 969-978. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.011
摘要:
颗粒与基体之间难以均匀稳定的混合以及二者的界面结合强度较差是限制颗粒增强金属基复合材料制备以及推广应用的共性关键问题,而目前的主要解决措施"预制体法"以及"润湿化预处理技术"又存在生产效率较低、制备成本较高等问题.基于此,在液态模锻的基础上,提出了不做预制体、也不进行润湿化预处理的制备颗粒增强金属基复合材料的新技术——"随流混合+高压复合"技术,并采用此方法成功制备了复合效果良好的ZTA/KmTBCr26抗磨复合材料.研究了ZTA/KmTBCr26复合材料的微观组织、硬度以及冲击性能,发现复合材料内部颗粒分布比较均匀,颗粒与KmTBCr26基体的结合紧密,属于微机械啮合.冲击试验结果表明,复合材料的冲击韧性与单一金属基体相比显著降低,冲击断口形貌显示材料的断裂是沿颗粒内部扩展的,没有出现颗粒的整体脱落,说明陶瓷颗粒与金属基体具有比较高的结合强度.考察了ZTA/KmTBCr26复合材料与单一KmTBCr26的干摩擦磨损性能,结果表明,低载荷条件下ZTA/KmTBCr26复合材料的磨损性能是KmTBCr26的1.82倍,而高载荷条件下复合材料的磨损性能则是KmTBCr26的3.3倍.
基于高炉料线的RCS测量及SAR成像验证
王晨露, 陈先中, 侯庆文, 王正鹏
2018, 40(8): 979-988. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.012
摘要:
围绕高炉雷达料面监测系统成像需求,针对高炉雷达测量目标的雷达横截面积(radar cross section,RCS)展开应用研究,首次实现了微波暗室中高炉料线RCS的高精度自动化测量,为高炉雷达目标特性的深入研究奠定了硬件基础.基于比较法测得10 GHz处的焦炭、烧结矿颗粒的RCS典型值分布以及高炉料线散射方向性图,测量动态范围为-10~15 dB.通过RCS测量和成像诊断等方法对工业现场布焦、布矿的雷达回波信号强度差别大等问题进行了探索和分析.模拟工业现场的焦炭、烧结矿等平台加漏斗的料线形状,对散装物料进行了等比例缩小的实际摆放,对典型料线缩比模型进行了合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像验证,并深入分析了成像缺失和成像误差原因,得知漏斗部分在低频情况下成像效果不理想,需要提高测试频段;利用标准球模拟料线分析成像误差,方位向和距离向绝对误差在1.2%和5.8%以内,暗室内方位向测量误差不超过±0.01 m.
基于周期势系统随机共振的轴承故障诊断
张景玲, 杨建华, 唐超权, 黄大文, 刘后广
2018, 40(8): 989-995. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.013
摘要:
提出基于普通变尺度和周期势自适应随机共振理论,检测噪声背景下轴承滚动体的故障特征.在具体实施过程中,首先用普通变尺度的方法满足随机共振中小参数的条件,然后用随机权重粒子群优化算法作为自适应随机共振参数寻优的优化算法,同时用改进的信噪比作为评价指标.噪声背景下含轴承滚动体故障的实验信号经过普通变尺度下的自适应随机共振处理和优化后,微弱的故障特征可以有效的提取出来.将普通变尺度下的双稳态自适应随机共振和周期势自适应随机共振进行了对比,结果表明周期势自适应随机共振比双稳态自适应随机共振能进一步提高信噪比,并且比双稳态自适应随机共振迭代次数少,用时短.这说明提出的基于普通变尺度和周期势系统自适应随机共振的轴承滚动体故障诊断方法具有优越性,尤其是在工程实际中,故障监测所需的数据量大,计算时间长,如能较早的预警,可以提高诊断效率并减少不必要的损失.因此,这种轴承滚动体故障诊断方法对提高机械设备故障诊断效率具有参考价值.
联合多种边缘检测算子的无参考质量评价算法
沈丽丽, 杭宁
2018, 40(8): 996-1004. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.014
摘要:
提出了一种联合多种边缘检测算子的无参考质量评价算法,同时考虑一阶和二阶边缘算子,避免了单一算子的局限性.该方法首先将彩色图像转换为灰度图像,然后计算灰度图像的梯度,相对梯度以及LOG特征.本文所使用的特征分为两部分,一部分提取相对梯度方向的标准差,另一部分利用条件熵来量化不同特征之间的相似性和相互关系,并且考虑到人眼特性进行多尺度计算,最后使用自适应增强(AdaBoost)神经网络进行训练和预测.在公共数据库LIVE和TID2008上进行实验,结果表明新方法对失真图像的预测评分与主观评分有较高的一致性,能很好地反映图像质量的视觉感知效果,仅使用10维特征,性能优于现有的主流无参考质量评价算法.
外加强环式H型钢梁-方钢管角柱节点抗震性能
牟犇, 武梦龙, 牟在根, 王君昌
2018, 40(8): 1005-1016. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2018.08.015
摘要:
通过对5个试件进行拟静力加载试验,研究了加载方式对角柱和边柱节点抗震性能的影响.试验通过对加载方式(单向加载、双向轴对称加载和双向中心对称加载)和钢管柱宽厚比(D/t=22和33)主要参数的变化分析,着重研究了试件的滞回性能、刚度退化和耗能性能等特性.试验结果表明:加载方式对试件刚度及承载力影响十分明显.在双向中心对称荷载作用下,试件的承载力比在单向荷载作用下试件的承载力降低约20%;而在双向轴对称荷载作用下,试件的承载力与在单向荷载作用下试件的承载力基本相同.方钢管柱宽厚比是影响试件承载力的主要因素之一,随着宽厚比的增加,试件承载力逐步减小.所有试件的滞回曲线均呈饱满的纺锤体状,等效黏滞阻尼系数在0.2左右,具有稳定的耗能能力.