当期目录

    2012年, 第34卷, 第5期 刊出日期:2012-05-31
      
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    材料科学与工程
  • 马保国,杨虎,谭洪波,何超,付浩兵
    . 2012, (5):  1-5. 
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    采用有机碳测定仪研究了水泥、泥土和水体系中聚羧酸减水剂吸附量与吸附时间、减水剂浓度、体系温度的关系。同时,对减水剂吸附模型和吸附热进行了分析,探讨了聚羧酸减水剂在水泥、泥土颗粒表面的吸附特性。结果表明:水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随时间延长不断增加,最后达到平衡,同时,泥土比水泥对减水剂的吸附量要大,泥土的掺入量为0.5% 就会大大降低水泥净浆的流动度;聚羧酸减水剂的吸附基本符合Langmuir等温吸附模型,水泥和泥土对减水剂的饱和吸附量分别为3.7 mg/g和10.1 mg/g;水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随温度的增大而减小,其吸附是一个放热过程。
  • 张姣龙,朱洪波,柳献,袁勇
    . 2012, (5):  6-9. 
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    通过试验研究了碳纳米管在不同掺量、超声波分散以及表面活性剂作用下的分散性及其对水泥基复合材料力学性能的影响;采用SEM观测了碳纳米管改性水泥基复合材料的微观结构,讨论了影响碳纳米管在水泥基复合材料中分散性的因素;综合分析了分散性与力学性能的关系。结果表明:合理的碳纳米管掺量在超声波分散和PVP表面活性剂共同作用下能够显著提高碳纳米管在水泥浆体中的分散性,使水泥/碳纳米管复合材料的抗压强度提高14%。
  • 程金树,赵薇,肖子凡
    . 2012, (5):  10-14. 
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    了解碱金属离子在玻璃表面的扩散对生产高强度铝硅酸盐系统离子交换玻璃具有重要意义。通过外加Al,讨论不同Al/Na对碱离子扩散影响。采用EPMA测得玻璃断面K+、Na+分布曲线,根据BoltzmannMatano计算方法得到K+、Na+的扩散系数,根据Arrhenius 公式计算得到K+、Na+的扩散活化能。实验证明,随着Al/Na的增加,K+、Na+扩散深度逐渐增加,互扩散系数逐渐增加,K+、Na+平均活化能逐渐增加。讨论玻璃体内Al/Na比例是研究高强度离子交换玻璃的一个重要方向。
  • 刘莉,牟涛,唐敬友,卢喜瑞,肖正学,崔春龙,袁松
    . 2012, (5):  15-18. 
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    为了研究Nd3+(三价锕系核素的模拟物)在锆英石固化体中的固溶度,以ZrO2SiO2和Nd2O3粉体作原料,按照化学计量式Zr1-xNd4x/3SiO4(x = 0.01~ 0.10)设计配方,利用高温固相反应法对固化体进行制备。利用X射线衍射仪、红外光谱仪和扫描电镜对所制备固化体的物相、结构和微观形貌进行了分析。研究发现在温度1 773 K,保温72 h条件下,合成出固化Nd3+的锆英石固化体,当x=0.01时(Nd3+的固溶度原子量百分比为1%),固化体具有锆英石结构,当x≥0.02时,出现了Nd2Si2O7衍射峰,表明Nd3+在锆英石固化体中Zr4+位的固溶度为1% (x = 0.01)。
  • 李建新,余其俊,韦江雄
    . 2012, (5):  19-24. 
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    对韶钢转炉钢渣进行高温重构,采用化学萃取、XRD分析、化学分析等检测手段分析重构钢渣中C/S对RO相(MgO·FeO)转变的影响。结果显示:当C/S大于2.3时,高温重构促使钢渣中RO相分离,产生游离氧化镁(f-MgO);当C/S介于1.8~2.3时,钢渣中大部分RO相转变为镁铁尖晶石(MgO·Fe2O3),少数RO相保持稳定;当C/S小于1.8时,钢渣中RO相保持稳定。
  • 陈日高,王阵地,王玲
    . 2012, (5):  25-29. 
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    通过测定矿渣和钢渣部分取代水泥构成的钢渣-矿渣-水泥复合胶凝材料(SBC-CCM)的物相组成和80 h内的水化热,研究了SBC-CCM试样的微观形貌和水化性能,并用正交试验结果分析了SBC-CCM中钢渣-矿渣的最佳掺量和比例。结果表明:SBC-CCM的水化过程和水化产物的物相组成与硅酸盐水泥的相似,矿渣在水化早期参与反应,钢渣在水化早期呈惰性;SBC-CCM 的80 h水化放热量和放热速率均低于水泥相应的数值;正交试验结果表明水胶比对SBC-CCM强度的影响最显著,矿渣-钢渣的最佳质量比为2∶1。
  • 文进,高强,邓臻禄,何峰,程金树
    . 2012, (5):  30-34. 
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    为研究富氧燃烧技术在陶瓷窑炉中的实际传热现象,以液化气为燃料在富氧燃烧试验台上进行富氧试验。研究不同富氧燃烧条件下,烟气的组成和辐射率、烟气热损失及燃料消耗量的变化,结合火焰空间系统零维传热数学模型,分析富氧燃烧对传热过程及节能效果的影响,探讨提高空间传热效率、降低能量损失的有效途径,为富氧技术在陶瓷窑炉中的实际利用提供可靠依据。研究结果表明:在富氧燃烧过程中,随着氧浓度的增加,烟气量的减少,烟气中的CO2和H2O体积浓度增大,烟气发射率增大,尤其是当氧浓度达到24%~30%时迅速增加,辐射换热能力增强;换热空间的传热能力明显增强,有利于热利用效率的提高; 烟气所造成的热损失减少,热利用率得到提高;在维持一定窑炉温度时,燃烧消耗量下降,相对节能效果在氧浓度偏高的状态下较为明显。
  • 李斌怀
    . 2012, (5):  35-39. 
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    通过功能原理导出了伯努利方程,说明了该方程中的动能项必须加以修正,又经实验数据计算,验证了伯努利方程式在湍流状态下动能修正系数αk趋向于1,与理论吻合。并指出了工程中的流体可依实验数据确定其动能修正系数αk
  • 交通科学与工程
  • 李祖仲,满新耀,陈拴发
    . 2012, (5):  40-43. 
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    为了确定改性沥青应力吸收层混合料合理的旋转压实次数,采用自主研制的应力吸收层特种改性沥青结合料,进行旋转压实试验,分析旋转压实次数、油石比对混合料密实度的影响,结果表明:旋转压实次数和油石比对混合料密实度均有显著性影响,但油石比是混合料密实度的最显著性影响因素;旋转压实次数在35~55之间时密实度存在一个“递变”区域,结合应力吸收层材料特性及性能要求,确定旋转压实次数为50次。
  • 黄维蓉,宋涛,何兆益,冉龙飞,胥吉
    . 2012, (5):  44-48. 
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    以2.36 mm作为AC-13沥青混合料级配的粗细集料分界点;对2.36 mm以上粗集料部分,采用各粒径不同比例的堆积密度试验进行研究,并以最小矿料间隙率作为判据确定粗集料的合理级配组成;选取不同细集料组成、不同粗细比例的9种级配的AC-13沥青混合料进行冻融劈裂试验和车辙试验。研究结果表明:2.36 mm通过率对沥青混合料高温抗车辙能力和水稳定性影响较大;根据室内试验结果和级配应用经验,提出了适应于夏炎热区气候特点的AC-13沥青混合料工程设计级配范围,以提高夏炎热区沥青路面抗车辙能力。
  • 游庆龙,郑南翔
    . 2012, (5):  49-52. 
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    简要分析了桥面铺装层结构所处的环境情况与路面结构的区别,由于所处环境情况的差异使得桥面铺装层内表现出与路面结构不一样温度场分布。通过对乌鲁木齐市附近正在运营的某水泥混凝土桥面铺装埋设温度传感器,采集到了铺装层内的温度场分布的数据。根据采集到的大量数据,利用回归分析对桥面铺装层内不同深度处的温度场与大气温度关系进行回归,得出不同深度处温度与大气温度的关系。考虑大气温度与铺装层厚度对温度的影响,利用多元线性回归分析方法,得出铺装层内不同深度处温度与大气温度、铺装层厚度之间的关系。
  • 王传美,程志友
    . 2012, (5):  53-57. 
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    探讨内河交汇水域的环境因素对穿越冲突的结构化定量度量方法,以此来分析环境因素及其各指标对穿越冲突及其各指标的影响程度。在对影响穿越冲突的环境指标归类的基础上,建立了内河交汇水域单船穿越的环境因素结构模型,通过问卷调查进行了实证研究。研究结果表明所建模型及指标的选取都是合理、有效的,环境因素对穿越前期冲突和冲突点冲突存在显著影响,环境因素各指标和穿越冲突各指标对其结构变量亦有显著影响。
  • 胡少龙,胡志华
    . 2012, (5):  58-63. 
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    桥吊、龙门吊和集卡是集装箱港口装卸搬运作业的主要设备,传统研究通常对这3种设备的作业根据优先级别进行优化,所得方案往往不具有可操作性。考虑3种设备之间的协调调度机理,提出集成桥吊、龙门吊和集卡的全自由度调度问题并建立混合整数规划模型。通过仿真分析,得到桥吊、龙门吊和集卡在不同数量组合下的任务排序与作业时间安排,为集装箱港口关键作业资源协调配置与调度提供基础模型。
  • 张亚辉,梁承姬
    . 2012, (5):  64-69. 
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    主要研究了港口中最重要的设备——岸桥的调度问题。岸桥作业能力的好坏很大程度上影响着集装箱港口总的装卸能力。因此,如何合理的分配岸桥,改进岸桥装卸作业进程是港口岸桥问题研究的重点。将岸桥移动时间以及安全系数和非干扰等因素全部考虑在内,先以岸桥作业时间最小为目的,建立模型,得到岸桥的优化作业线路。在此基础上,以船舶服务时间最短为目标,提出了一个基于离散贝位的岸桥调度混合整数规划模型。目的是使停靠在港口的船舶上的所有集装箱的装卸作业时的服务时间达到最小。最后,算例验证了模型的有效性。
  • 沈志军,杨斌
    . 2012, (5):  70-75. 
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    以绿色物流为理念,以降低环境污染为目标,对港口多式联运的路径与运输方式进行研究。采用有别于只考虑成本与时间因素的思维,建立最小CO2排放下的装箱物流网络路径及运输方式选择模型,论证了该模型与只考虑成本和时间模型相比的优势。最后建立了CO2排放约束下合理安排运输路线和选择最佳运输方式,且使总的运输成本最小化的模型。其结果有利于更好地兼顾企业成本和政府对于企业CO2排放限制要求。
  • 张良力,吴超仲,黄珍,王斌
    . 2012, (5):  76-81. 
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    利用实际车辆开展道路试验是获取驾驶行为数据的有效手段之一。从需求层面对汽车驾驶行为试验系统信息类型进行分析,在此基础上设计试验系统信息采集模块结构。结合开发实例阐述了信息采集模块硬件、数据传输协议、试验数据管理软件的设计方法及其关键技术。最后根据系统试运行采集的数据及其特征,探讨离合器踏板踩踏、油门踏板踩踏、车辆速度3类实车驾驶行为信息标定法则。该系统模块可用于驾驶行为实车试验实施及其数据分析。
  • 资源与环境工程
  • 焦琳,何仕均,龚文琪
    . 2012, (5):  82-86. 
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    介绍了UV、臭氧和电离辐射消毒技术的原理以及主要优、缺点,比较了3种消毒方式的消毒效果、消毒副产物以及影响因素,并对各种工艺在1×104 m3/d、5×104 m3/d、1×105 m3/d处理规模下的工程投资总额、总运行成本和单位运行成本进行了经济分析。结果表明:当污水厂处理规模为1×104 m3/d时, UV、臭氧和电离辐射消毒工艺的单位运行成本分别为:0.075元/m3,0.21 元/m3,0.25元/m3;当污水厂处理规模为5×104m3/d时, UV、臭氧和电离辐射消毒工艺的单位运行成本分别为:0.049 元/m3,0.19 元/m3,0.17 元/m3;当污水厂处理规模为1×105 m3/d时, UV、臭氧和电离辐射消毒工艺的单位运行成本分别为:0.041 元/m3,0.17 元/m3,0.16 元/m3
  • 黎朝,龚文琪,白翠萍,王磊,咸漠,李普瑞,周彦水,王伯周,冯德鑫
    . 2012, (5):  87-90. 
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    通过正交试验得出影响Fenton反应主要影响因素是初始pH值和初始Fe2+浓度,其次是HO2浓度。探讨了Fenton反应中各影响因素的作用机理,并确定了反应的最佳条件:pH=2,\[Fe2+\]=0.205 mol/L,\[H2O2\]=2.05 mol/L,\[KH2PO4\]=40.0 mmol/L。在最佳反应条件下,Fenton氧化后的废水CODCr值为750 mg/L。将Fenton反应氧化后的污水经过好氧生物进行处理,处理后的废水达到GB1918—2002二级排放标准。
  • 程源
    . 2012, (5):  91-95. 
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    研究了处理重金属离子溶液时电气石用量、溶液pH值、反应时间、溶液初始浓度对重金属离子去除率的影响,结果表明,在电气石用量2 g、pH值为6、反应时间50 min、溶液初始浓度1 mmol/L条件下处理效果最佳,重金属离子Cu2+、Pb2+、Cd2+去除率分别为97.5%、94.6%、95.3%,取得了良好的效果。
  • 黄发明,潘蓉,张晟,余云祥,滕加泉,夏世斌
    . 2012, (5):  96-100. 
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    构建了石墨电极双室微生物燃料电池(DMFC),以能源植物——象草生物质为研究对象,进行了生物质废弃物MFC产电试验研究。结果表明:DMFC启动运行后,阳极pH 呈上升趋势而显碱性,pH 值较为平稳;阴极显酸性且 pH 的变化幅度大。一定浓度(250~1 000 mg·COD/L)的象草秸秆水解产物为阳极底物时,燃料电池最大开路电压为454 mV,可稳定在300 mV左右,功率密度达到125.89 mW/m2。输出电压随外接电阻阻值的增大而增加,输出功率在外接电阻为1 000 Ω时最大。
  • 宁果果, 曹平,汪亦显,张春阳
    . 2012, (5):  101-105. 
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    针对水系发育的铝土矿床及岩层在开挖采动后的突水特征及围岩支护失效破坏特点,研究岩体裂隙演化扩张到宏观变形破坏机制,利用FLAC3D的流固耦合模型动态分析地渗流场对地下开挖工程的渗入途径及损坏过程,得到渗流场应力场耦合下开挖途径。并针对性制定地下水防治控制对策,系统研究开发复杂破碎围岩条件下开挖巷道支护新方案,优化设计超前小导管注浆技术与喷锚网联合支护方案,并对比分析联合支护技术施工后开挖巷道围岩变形收敛量、围岩应力分布、破坏特征及支护效果。通过现场围岩变形和锚固系统受力状态监测工业试验,试验数据表明该联合支护方案在地下水发育的软弱破碎铝土矿床巷道掘进工程效果优良,可以为条件类似巷道支护选择提供参考。
  • 土木工程
  • 祝文化,刘毅,夏元友,裴尧尧
    . 2012, (5):  106-110. 
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    利用FLAC3D,模拟设计要求和最不利状态情况下某地铁车站深基坑工程开挖。研究得出土岩基坑的变形规律特点,模拟结果同时表明:基坑周边的荷载对土体沉降影响较大,对支护桩侧向位移影响较小,且车辆荷载比堆载影响大;有无支撑对基坑变形影响较大。
  • 张明峻,周正明
    . 2012, (5):  111-116. 
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    提出一种基于标点法的土体局部应变数字图像量测方法来测量加载过程中土样中部区域的应变。精度分析表明,利用该方法测得轴向应变和横向应变量测精度可达±0.007%,剪切应变量测精度可达±9.0×10-5;通过刚体平移试验分析了镜头畸变引起的系统误差分布规律,在保持目标区域尽量居中的前提下,系统误差可以控制在0.02%以内。给出了一个无侧限压缩试验的应用实例,在加载的各个阶段利用数码相机拍摄照片,借助数字图像处理技术得到各阶段节点位移进而求得标记区域内4个高斯点处的应变值,并对试样中部区域和试样整体的变形过程进行对比。结果表明,该方法可以真实详细地反映土样局部区域的变形演化过程。
  • 周扬,张小军,韩明,张海彬,金浩
    . 2012, (5):  117-121. 
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    为了验证灰关联分析法在岩溶稳定性等级评价中的适用性,通过对大量岩溶实例的分析和总结,选取了岩性系数、岩体结构系数、地下水系数、覆盖系数、地形地貌系数、环境条件系数共6个指标作为序列变量指标;将12个岩溶样本的前5个作为比较因素序列,后7个作为参考序列,验证了用灰关联分析法所得到的岩溶稳定性等级与实际等级的一致性;最后应用该法对7个岩溶样本进行稳定性等级预测。结果表明:灰关联分析法作为工程地质类比分析的量化手段,其预测结果和目前广泛使用的Fisher判别法、SVM法、ANN法等方法预测的结果相吻合。
  • 王磊,王海澎,王述良,李敬
    . 2012, (5):  122-126. 
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    基于fluent6.3数值模拟软件,系统研究了4种湍流度、4种积分尺度、5个风向角、4种长宽比、8种开洞位置等条件下,洞口设置对于平均风压的影响。分析发现:洞口使迎风面和背风面洞口附近的测点风压有所减小,而远离洞口的左右测点风压却有所增加;较小的湍流度和积分尺度流场中的模型受开洞影响更大;宽长比越大的模型受影响测点越多,且影响幅度略有增加;洞口使建筑物整体静风荷载减小的主要原因是洞口的存在使受风面积减小所致。
  • 机电工程
  • 李辉鹏,杨光,薛利峰,王琪琳,江连会
    . 2012, (5):  127-130. 
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    随动车削是解决现有曲轴连杆颈外圆车削工艺所存在的切削速度低、表面质量较差等问题的良策。其利用随动的刀架机构使得车刀紧跟连杆颈运动,同时相对连杆颈圆周运动实现外圆切削。于工程背景下分析了随动车削工艺刀架机构的设计要求,相应地提出了3种能够实现圆周平动的机构及其优缺点;择优选取了带移动副的五杆机构,并对其进行了详细的刀尖精度和机构杆长误差分析。
  • 李志江,曹平,何锃
    . 2012, (5):  131-134. 
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    采用类似有限元处理无限域的方法,利用人工截断曲面将求解域分割成有界域和无界域,有界域再分割成凸形子域,在截断曲面内外分别定义可以表示声压场的波函数。通过连续性边界条件在人工截面上将内外子域联系起来,构造出可以求解的WB模型。算例表明,WB法比基于单元的方法计算效率更高。
  • 信息工程
  • 卢涵宇,陈军
    . 2012, (5):  135-138. 
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    无线电电磁态势图是依据区域有限采样点形成的整个区域无线电分布的趋势图,是研究区域无线电信息分布的重要方法。利用有限点获取整个区域的分布状态在GIS中主要使用空间插值算法,此法易产生估计误差。在采样点确定的情况下,依据无线电路路测数据空间分布特点,提出了一种将曲面样条插值算法应用于态势图生成的方法,并对算法进行了改进。实验表明:本算法精度比传统算法精度高,证明了算法的有效性,利用本算法可减少测量外业,节约成本提高效率。
  • 胡卫东,何志刚,郑飞
    . 2012, (5):  139-143. 
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    在布局优化过程中,经常采用的表示方法之一是传递闭包图(TCG)。传递闭包图表示法中隐含大量的布局信息,而这些信息在传统的布局优化过程中被忽略,松弛量就是这些信息之一。在传递闭包图中,节点的松弛量可表示布局的空白空间。设计了基于松弛量计算的增量式布局优化技术:即在布局完成后,先将布局转化为传递闭包图,然后计算和分配图中各节点的松弛量;根据节点间的松弛量分配,可以对模块进行区域扩展(enlargeRegion)操作,以调整模块位置(relocate),调整模块大小(resize),调整模块形状(reshape),达到增量式优化布局的目的。实验结果表明,此方法可以有效地减少空白空间、线长、分散热点温度。
  • 刘东辉,彭德巍, 张晖
    . 2012, (5):  144-148. 
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    协同过滤算法是目前个性化推荐系统中应用最成功的推荐算法之一,但传统协同过滤算法很少考虑到用户兴趣随着时间变化以及用户特征与兴趣的关联性两方面的问题。针对该问题提出了一种基于时间加权和用户特征的协同过滤算法,首先通过定义时间指数函数反映兴趣随时间增长的变化,然后建立用户的特征矩阵,最后采用一种新的相似度度量方法计算出目标用户的最近邻居集合。实验结果表明该算法推荐平均绝对误差(MAE)比传统算法降低了12%,推荐质量较传统算法有明显提高。