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    2012年, 第34卷, 第1期 刊出日期:2012-01-17
      
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    材料科学与工程
  • 徐晓虹 马雄华 吴建锋 张亚祥 劳新斌 张锋意
    . 2012, (1):  1-6. 
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    以合成莫来石和合成堇青石为原料,采用常压烧结制备了太阳能热发电用堇青石莫来石复相陶瓷。研究了质量比、烧结温度等对样品的吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度及抗热震性等的影响。结果发现,最优配方是1 440 ℃烧结的A3样品,堇青石和莫来石质量比为7∶3,气孔率为0.30%,吸水率为0.12%,体积密度为2.487 g/cm3,抗折强度达68.49 MPa,抗热震循环(室温~1 100 ℃)30次无裂纹。通过XRD和SEM分析发现样品由低温堇青石、高温堇青石和莫来石组成。该复相陶瓷可作为潜在的太阳能输热管道材料。
  • 彭超,何岗,何明中,洪建和,栗海峰,公衍生
    . 2012, (1):  7-11. 
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    在无蒸馏和无惰性气氛保护的条件下,快速制备了用于组合合成Pb(ZrxTi1-x)O3薄膜的前驱溶液PT和PZ。采用组合法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了一系列Pb(ZrxTi1-x)O3组分梯度薄膜。经XRD分析表明,薄膜具有钙钛矿结构,择优取向为(111)。SEM结果显示薄膜厚度在500 nm左右。电滞回线的测试表明,下梯度薄膜PZT-654表现出良好的铁电性能,明显优于其它薄膜。PZT-654梯度薄膜的剩余极化强度Pr为38.4 μC/cm2,矫顽场Ec为75.0 kV/cm,有较大的极化偏移,Poffset为12.9 μC/cm2,表现出梯度铁电薄膜的特性。
  • 刘芳,朱文凤,王林江,单展展,郭威敏
    . 2012, (1):  12-15. 
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    以硝酸锌、硝酸铝、硝酸钠和氢氧化钠为原料,用共沉淀法制备了不同配比下的锌铝层状双金属氢氧化物(ZnAl-LDHs)。探讨了组分配比、合成方式、老化时间等对ZnAl-LDHs合成的影响。通过XRD、SEM、IR分析表征了合成的化合物。结果表明:与MgAl-LDH需要在碱性条件下合成的认识不同,ZnAl-LDHs可以在温和pH条件下(且不能在碱性条件下)合成。随着Zn/Al比的增加,合成的ZnAl-LDHs层间距增大,晶形越完整。当n(Zn)/n(Al=2∶1,pH=6,老化时间为24 h,晶化温度为70 ℃时,合成的ZnAl -LDHs结晶度好、纯度高。
  • 陈友治,李儒光,李国刚,宋正林,许闽
    . 2012, (1):  16-20. 
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    研究了不同含硼添加剂对水泥浆体凝结时间、抗压强度、抗折强度、结合水含量及碱度的影响,并采用XRD和SEM测试手段分析了硬化浆体微观结构,着重考察了硼元素的引入方式对水泥水化性能的影响。研究表明:硼砂、硼酐及硼玻璃粉对水泥浆体性能的影响存在很大差异。硼砂具有明显的缓凝作用;硼酐稍延缓了水泥的凝结时间,但严重影响了水泥石的力学性能, 主要可能是硼酐中可溶性硼与水泥水化后的钙离子形成致密的水化硼酸钙膜,覆盖在水泥颗粒表面,阻止了水泥颗粒与外部溶液的接触,使水泥水化反应无法正常进行;而硼玻璃粉对水泥的凝结时间和力学性能均不存在不良影响。
  • 马保国,赵子强,谭洪波,殷海波
    . 2012, (1):  21-23. 
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    使用自行研制的H管分别研究了不同功能调整材料对水泥浆体流动性的影响,得到不同种类矿物掺合料和增稠剂对水泥浆体流动性改性规律:粉煤灰掺量的增加引起浆体流动性先增加后减小;矿粉掺量越大,浆体流动性越大;硅灰和增稠剂掺量越大,浆体流动性越差。H管对水泥浆体流动性变化十分敏感,可以准确快速评价不同功能调整材料对水泥浆体流动性影响。
  • 马洪坤, 谭昱, 沈卫国, 陈莉莉,肖永明,张丽
    . 2012, (1):  24-28. 
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    采用抛填骨料工艺制备强度超过100 MPa的超高强混凝土。研究表明,采用分层均布的布料方式,可在不影响施工工作性的条件下制得粗骨料体积分数高达54%、骨料相互嵌锁的超高强混凝土,其力学性能、抗氯离子渗透能力均优于常规方法制得的超高强混凝土,更佳的颗粒级配分布(PSD)有利于其密实度的增加。采用贝雷参数检验法评估集料级配,表明级配更为合理。抛填骨料工艺超高强混凝土中胶凝材料的用量大幅度降低,对降低混凝土环境影响具有重要意义。
  • 李超,杨新亚,吴江红
    . 2012, (1):  29-31. 
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    研究了矿渣微粉掺入水泥基自流平地坪砂浆中替代双飞粉后砂浆的各项性能。结果表明,随着矿渣微粉取代双飞粉比例的增加,强度逐渐增强,完全取代时达到最大。同时矿渣微粉的比表面积越大,矿渣的活性发挥越好。而且加入碱性激发剂对矿渣微粉水化活性进行激发,使矿渣微粉的水化活性充分发挥。
  • 何峰,刘佳,房玉
    . 2012, (1):  32-35. 
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    采用熔融冷却法探讨SrO-MgO-SiO2三元系统的玻璃形成区,利用观察法与XRD相结合进行分析,得到了在1 500 ℃保温2 h融制15 g玻璃液时SrO-MgO-SiO2三元系统的玻璃形成区,并选取成玻区域中的4个组分进行DSC测试。研究表明,在该实验条件下SrO-MgO-SiO2三元系统的成玻区域大致在(摩尔分数):SiO2:50%~60%,SrO:10%~50%,MgO:0~40%。SrO-MgO-SiO2系统玻璃的结晶峰顶温度Tp值的大小主要与组成中的SiO2的相对含量有关,SiO2相对含量越高,对应的Tp值越大;采用(Tx-Tg)来表征玻璃的析晶趋向和稳定性,当SiO2的含量一定时,Mg/Sr值越大相应的(Tx-Tg)越大,玻璃结构越稳定,不容易析晶,当SrO的含量一定时,Si/Mg值越大相应的(Tx-Tg)越大,玻璃结构更稳定,不容易析晶。
  • 叶晓川,曾黎明,张超,陈雷
    . 2012, (1):  36-40. 
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    根据不等温差示扫描量热曲线,采用非模型拟合动力学法对酚醛树脂的固化动力学进行了研究。基于Friedman, Flynn-Wall-Ozawa和Kissinger-Akahira-Sunose 3种模型计算得到了固化速率及活化能与固化度的关系,进而对此树脂体系的固化反应阶段及固化行为进行了分析,并对等温固化行为进行预测。 结果表明,固化反应逐渐从自催化反应机理转变为n阶反应机理,与模型拟合法研究的结果基本吻合。对Friedman,Flynn-Wall-Ozawa,Kissinger-Akahira-Sunose 3种动力学方法进行比较发现,3种方法都显示了较好的拟合结果。其中,Flynn -Wall-Ozawa和Kissinger-Akahira-Sunose两种方法的结果十分接近,并能对固化行为进行准确地反映。
  • 交通科学与工程
  • 周浩, 沙爱民
    . 2012, (1):  41-45. 
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    半刚性基层沥青路面是我国最主要的路面结构。作为路面的主要承重层,半刚性材料的抗拉疲劳是重要性能。在总结分析半刚性基层材料疲劳试验研究的基础上,得到了单因素材料组成要素与疲劳性能的关系。为进一步研究材料各组成因素对半刚性材料疲劳性能的综合影响,用分形理论对半刚性材料的级配进行处理,尝试用灰关联理论来研究材料组成对疲劳性能的影响关系。建立了包括级配、水泥剂量、含水量、水泥胶砂强度、空隙率5个材料组成因素在内的半刚性材料疲劳性能模型,并进一步分析,从而更好地了解组成对半刚性材料疲劳性能的影响。
  • 郭利平,张争奇,张伟,雷宗建
    . 2012, (1):  46-51. 
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    为了掌握橡胶沥青混合料的本质特性,采用锥入度试验和拉拔试验,研究了胶粉掺量和矿粉掺量对橡胶沥青胶浆抗剪强度和粘结强度的影响规律,发现胶粉对橡胶沥青胶浆粘结强度的影响大于矿粉,而对其剪切强度的影响不及矿粉。在此基础上,根据两者的交互作用提出了胶浆中胶粉和矿粉掺量的比例系数r∶f,进一步分析了r∶f对橡胶沥青胶浆高温性能、粘结性能的影响规律,推荐r∶f一般不宜小于0.4,且粉油比不宜过小或过大,胶粉内掺掺量范围宜为15%~21%。
  • 张海鹏,韩端锋,王超,陈淼
    . 2012, (1):  52-55. 
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    对于最佳环量分布的求解,Lerbs方法是忽略纵倾与侧斜,直接以径向线作为升力线,当要考虑侧斜或纵倾对最佳环量分布的影响时,该方法就显得有些力不从心。将集中的附着涡放置在桨叶的中线即弦长中点处,并用该方法计算了纵倾与侧斜分布均为0时的最佳环量,与Lerbs方法计算的结果进行了对比,分析表明结果吻合较好。同时讨论了侧斜分布对最佳环量分布的影响及诱导速度计算中的角度步长对最佳环量分布精度的影响。
  • 史斌杰,张维竞,刘涛,张广磊,吴喆莹
    . 2012, (1):  56-59. 
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    介绍了人工神经元PID调节器基本概念。在控制系统建模过程中假设了边界条件,对水鸟进行了受力分析,确定了水鸟运动方程;绘制了控制系统原理图;建立了基于人工神经元PID调节器的控制模型。利用Simulink软件建立了仿真程序,对运用人工神经元PID调节器的水鸟在受到深度方向上的干扰情况下深度位置的变化情况进行了仿真。将仿真结果与传统PID控制系统仿真结果进行比较,发现运用人工神经元PID调节器控制效果得到了改进。
  • 乐美龙,林艳艳,范志强
    . 2012, (1):  60-65. 
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    场桥作业调度对集装箱码头整体运营效率具有重要影响。在分析多台场桥协同作业的基础上,考虑场桥实际作业中不可相互跨越与安全距离等特有约束,建立了场桥作业调度问题的混合整数规划模型。针对模型求解的复杂度,设计了两阶段启发式算法,最后通过数据实验对模型与算法的有效性进行了验证。
  • 能源与动力工程
  • 马爱纯,董红莉,王莹,周孑民,朱再兴
    . 2012, (1):  66-70. 
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    以一300 MW Hg1025/18.2-YM13型亚临界自然循环、四角切圆燃煤锅炉为研究对象,应用可实现化k-ε湍流模型、颗粒相随机轨道模型、即混即燃气相燃烧模型、P-1辐射换热模型,根据燃烧测试试验得到的边界条件,运用FLUENT软件对锅炉炉内流体流动和燃烧过程进行了三维数值研究。模拟预测结果与试验结果吻合较好,温度分布规律和趋势与试验研究结果一致。运用该模型对炉内速度场、压力场、温度场以及燃烧释热场进行了多场耦合仿真,并全面系统地研究了各种操作参数对炉内燃烧工况的定量影响规律,确定了燃烧器和锅炉合理的操作参数:过剩空气系数为1.2、一次风率为20%、一次风温度为608 K、二次风温度为620 K且均匀投粉。在该条件下炉内温度分布较合理,煤粉能正常稳定地燃烧,炉膛高温区较集中,炉膛出口温度合理。
  • 刘欣,蒋炎坤,张建平,万里平
    . 2012, (1):  71-74. 
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    通过分析系统温度变化与主要中间产物生成率,以敏感度分析为基础对GRIMECH3.0机理进行简化,最后得出一个包含25种组分、36个反应的简化机理。此简化机理适用于天然气HCCI模式燃烧着火相位研究,与详细机理在着火点预测上吻合良好。经验证,在较广的初始压力、温度、转速、压缩比、空燃比变动范围内可以保证与详细机理相近的精度。同时在简化过程中梳理出着火延迟期的关键反应。
  • 土木工程
  • 张科,蔡元奇
    . 2012, (1):  75-79. 
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    以三峡大坝深孔弧形闸门原型试验为背景,提出采用泄洪激励作为环境激励对深孔弧门进行模态参数识别的两种方式,一是对进行泄洪工作的闸门进行工作模态分析;二是在其他闸门泄洪时对退出备用的闸门进行实验模态分析。针对前者,取用泄洪状态下弧门的位移响应,综合自然激励技术和特征系统实现算法,识别深孔弧形闸门的模态参数,同时指出,必须利用EMAC性能指标剔除虚假模态。对比有限元分析,结果表明,在泄洪产生的动力环境下,用该方法对深孔弧形闸门进行工作模态分析是可行的。
  • 静行,熊晓莉,赵毅
    . 2012, (1):  80-83. 
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    简要介绍了EEMD和HilbertHuang变换的基本原理和方法,利用EEMD的多尺度分解对信号进行局部放大的优点,在结构曲率模态的基础上,提出了一种基于EEMD的结构损伤识别方法。该方法在曲率模态的基础上进行EEMD分解,利用瞬时幅值的定义提出曲率模态空间瞬时幅值奇异性评价指标作为损伤指标,该指标可以判定损伤的存在,确定损伤的位置和估计损伤的程度,通过一简支梁的数值模拟对该方法的有效性进行了验证。
  • 高小妮,贺拴海,赵煜,汤金涛,李旭
    . 2012, (1):  84-89. 
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    为研究三塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥在成桥阶段活荷载作用下的结构受力性能,依据相似理论,制作了1∶20的全桥缩尺模型。利用模型试验研究了该体系桥在对称与非对称荷载作用下的结构力学特性,对加劲梁、吊杆、拉索、主塔与副塔的力学行为进行了分析。结果表明:在成桥阶段活载作用下,模型桥对称性较好、刚度较大、抗弯扭性能较好;模型桥能较准确地反映实桥的受力特性,所测得的试验数据,已成功用于指导实桥设计;理论计算值和实桥换算值与试验实测值吻合较好;模型桥及实桥均满足规范要求,该体系桥梁在使用阶段安全可靠。
  • 王翠娟,贺拴海,张岗
    . 2012, (1):  90-94. 
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    推导了混凝土水化热预冷流复合降热方程,建立了混凝土水化热预冷流模式。采用大型空间有限元程序ANSYS,对浇注箱梁墩顶块混凝土水化热场进行时程分析,分析了温度峰值和温差峰值的时程变化规律,提出了实用计算公式。结果表明:预冷流模式可明显降低浇注混凝土的水化热温度峰值和温差峰值,缩短最大温度峰值出现的时间,而不改变温差峰值发生的时间。实用计算公式简单明确。
  • 资源与环境工程
  • 韩惟怡,龚文琪,梅光军
    . 2012, (1):  95-98. 
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    采用摇瓶振荡培养法,研究了2-羟基-3-萘甲羟肟酸(H205)在4种厌氧条件下的生物降解性。结果表明:在整个试验周期内,各种非生物因素对H205的厌氧生物降解过程的影响可忽略不计。H205在反硝化、硫酸盐还原与Fe(Ⅲ)还原体系中的生物降解效率优于一般厌氧处理。H205在不同的厌氧条件下的降解速率由低到高依次为一般厌氧处理、硫酸盐还原处理、反硝化处理以及Fe(Ⅲ)还原处理。Fe(Ⅲ)是HH205厌氧生物降解的最适宜电子受体。H205在不同厌氧条件下的生物降解都符合一级动力学模型,一般厌氧条件、反硝化条件、硫酸盐条件和Fe(Ⅲ)条件下的动力学方程分别为C=29.86e0.014 77t,C=29.91e0.042 76tC=29.89e0.026 23tC=29.95e0.055 97t。最后初步探讨了H205厌氧生物降解机理。
  • 王丽丽, 黄永炳, 黎树凯, 柳秀颖, 李晓娟, 涂书新, 李晔
    . 2012, (1):  99-103. 
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    考察了多种解吸剂对除砷锰矿的解吸、再生效果,并对影响解吸的各种因素进行了研究,初步探讨锰矿除砷机理。结果表明,解吸剂浓度为0.1 mol/L时,草酸对除As(Ⅲ)的锰矿(MⅢ)的解吸效果最好,Na2-CO3对除As(Ⅴ)的锰矿(MⅤ)的解吸效果最优。草酸对MⅢ的解吸及Na2-CO3对MⅤ的解吸动力学都符合二级动力学拟合模型,拟合系数分别为0.999 5和0.995 6。温度、光照、紫外光、超声波都有利于增强MⅢ和MⅤ的解吸效果,并且对MⅢ的影响都大于对MⅤ的影响。除砷锰矿在铁存在时可形成臭葱石,不会产生二次污染。
  • 程力,张新光,刘爱华,董陇军
    . 2012, (1):  104-108. 
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    应用数值模拟技术对新疆东戈壁露天矿边坡不同排土场安全距离问题进行了真实有效地分析,直观地再现了边坡应力和位移变化,并得到边坡的稳定安全系数。结果表明:在没有排土场作用下,露天坑边坡处于相对稳定状态,当排土场安全距离为50 m时,安全系数急剧减小到0.68,随着排土场安全距离的增大,安全系数随之增大。当排土场安全距离为300 m时,边坡安全系数达到0.99,当安全距离大于400 m时,排土场几乎不会对边坡的稳定性造成影响。数值模拟技术对边坡排土场安全距离的确定具有重要的指导意义,为东戈壁露天矿边坡开挖提供了有效的技术支撑。
  • 王轶,何杰,李旭宏,蔡晓华,杭文
    . 2012, (1):  109-114. 
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    将微观交通仿真模型VISSIM和微观尾气模型CMEM衔接整合起来,选取南京市城东干道九华山隧道一段为研究对象,建立隧道机动车尾气模拟平台,对交通运行状况和尾气排放量进行评价。在调查分析隧道机动车尾气现状的基础上,模拟比较分析限速及诱导标志设置等不同交通控制与管理措施对隧道尾气污染的影响,并就新庄立交改造前后机动车尾气的排放进行了评价。
  • 机电工程
  • 丁国平,周祖德,胡业发
    . 2012, (1):  114-117. 
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    建立了磁力轴承旋转电磁场的二维有限元模型并进行求解,对不同转速和线圈电流条件下的磁力线分布以及气隙磁通密度进行了分析。结果表明:在NNSS型磁极布置形式中,转子旋转时,涡流场引起磁力线变形,导致一对磁极内的磁力线非对称分布,一极增磁,一极退磁,并在磁极对之间产生较强的磁耦合;当转子旋转时,气隙磁通密度同时受到线圈电流激励的主磁场和转子转速的影响。
  • 余震,陈定方,梅杰,陈天沛
    . 2012, (1):  118-121. 
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    随着精密加工技术在尖端科技领域的广泛应用,研究新型的微细加工微进给装置,是实现高精度微细加工的关键。在GMM微进给刀架磁机耦合理论研究的基础上,进行GMM微驱动刀架设计,构建其力位移耦合模型,并采用键合图法构建微进给刀架的动态特性方程。
  • 梁靖,陈欠根,陈正,管伟,熊博
    . 2012, (1):  122-126. 
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    分析了履带起重机回转闭式液压系统的组成及其工作原理,深入研究了其中电液比例泵的控制结构、工作原理及其特点。对回转闭式液压系统的主要元件进行了数学建模,在此基础上利用AMESim仿真软件建立系统仿真模型,通过试验验证了所建模型的合理性,对其进行仿真研究,得到了不同补油压力、控制斜坡和转动惯量对系统性能的影响,对起重机回转闭式液压系统的设计、调试及性能优化具有指导意义。
  • 信息与计算机工程
  • 周东祥,王易,傅邱云,罗为
    . 2012, (1):  127-132. 
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    深入研究了声表面波广义格林函数在复慢度平面上的解析性质。针对复杂的漏表面波特性,提出了在数学上自洽的漏波选根原理。最后将实空间域格林函数分解为静电,表面波场和体波积分贡献之和,展示了体波格林函数在复慢度平面上的特性。
  • 付琴,刘克中,陈伟,贺琪,陶亚雄
    . 2012, (1):  133-136. 
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    针对非规则部署的传感器区域,提出了一种新的移动信标动态路径规划方法。该方法基于人工势场思想,在移动信标上配置全向发射天线和定向接收天线,通过获取感知范围内未知节点与信标间的虚拟力来实时引导信标移动。仿真结果表明该方法有效可行。
  • 邱芬,顾洁,张国鹏
    . 2012, (1):  137-140. 
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    应用非协作博弈论提出一种无线局域网多用户接入控制(AC)算法.以分组发送时延作为实时用户对QoS的满意度指标,先建立AP对单用户的AC博弈模型(SAG);然后将SAG扩展为多用户AC博弈(MAG);通过求解MAG的纳什均衡,得到AP获取效用最大化的多用户接入策略。仿真结果表明,通过调整多用户接入缓冲区和AC周期的大小,MAG能够获得理想的用户接入时延;且与SAG相比,MAG能够在不影响系统吞吐量的情况下,通过优化接入用户的组合,显著地提高网络服务供应商的收益率(14%)。