当期目录

    2014年, 第36卷, 第11期 刊出日期:2014-11-30
      
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    材料科学与工程
  • 吕林女,吴锡,何永佳,平兵,胡曙光
    . 2014, (11):  1-5. 
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    蓄热混凝土是太阳能热电站蓄热单元常用材料,研究了掺入磨细矿渣粉、聚丙烯腈有机纤维以及石墨集料等对蓄热混凝土物理力学性能、耐热性能和导热系数等的影响;结果表明磨细矿渣粉和石墨集料的掺入可有效提高混凝土的耐热性能,通过扫描电子显微镜(SEM)等测试手段从微观角度分析了其内在机理;同时,石墨集料还显著提高了混凝土导热系数。
  • 徐晓虹,李法香,吴建锋,周炀,汤召辉,李敬雯
    . 2014, (11):  6-10. 
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    以煤泥为主要原料,利用无压烧结工艺,制备了用于太阳能热利用的蓄热陶瓷。研究了烧成温度对样品吸水率、气孔率、体积密度、抗折强度和抗热震性能的影响。结果表明:经1 260 ℃烧成的A4、A5配方样品的抗折强度分别为68.65 MPa和68.89 MPa,吸水率为0.22%和0.23%,体积密度为2.316 g/cm3和2.319 g/cm3,抗热震循环(500 ℃~室温,空气中冷却)30次无裂纹。XRD和SEM分析表明,样品的主晶相为针棒状、短柱状的莫来石和颗粒状的石英。样品的抗热震性机理研究表明,莫来石、石英、玻璃相热膨胀系数不匹配以及低膨胀系数的锂瓷石的加入,皆有利于提高样品的抗热震性能。

  • 何峰,张文涛,李玉辉,谢峻林
    . 2014, (11):  11-16. 
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    Bi2O3能够有效降低基础玻璃的熔化温度,在锂镁铝硅系统微晶玻璃中加入不同质量含量的Bi2O3后,采用DSC,XRD,FESEM以及高分辨透射电镜等测试手段进一步研究了Bi2O3对微晶玻璃结构及性能的影响。研究结果显示,微晶玻璃中析出的主要晶相为β-锂辉石和锂辉石固溶体,加入量为质量分数1.0%时,能够降低微晶玻璃晶化温度约25 ℃。Bi2O3质量含量为1.0%时微晶玻璃的热膨胀系数最小,但是微晶玻璃的抗折强度与Bi2O3的含量没有明显的线性关系,随着Bi2O3含量的增加,晶粒的尺寸呈现变小的趋势。
  • 孟范成,董亚博,李秀峡,荣光
    . 2014, (11):  17-20. 
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    以CaCl2、Na2WO4·2H2O为原料、聚乙二醇(PEG)为表面活性剂水热法制备了单分散、尺寸均一的球状3D结构CaWO4。采用XRD、SEM、TEM对样品进行了表征,探讨了CaWO4纳米结构形成机理,并研究了其荧光性能。实验结果表明,球状分级结构组成单元为直径40~70 nm的纳米颗粒,并表现出了较好的荧光性能,发光强度得到很大的提高。
  • 赵丽,余剑英,徐松,吴红
    . 2014, (11):  21-24. 
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    研究了SKW有机温拌剂对SBS改性沥青的物理性能、润湿性能以及对SBS改性沥青混合料性能的影响。结果表明,该温拌剂明显增大了SBS改性沥青的针入度和延度,显著降低了其135 ℃时的粘度,并提高了其与集料之间的润湿性,而对软化点的影响很小。当温拌剂的掺量为沥青用量的2%时,SBS改性沥青混合料的拌合温度和压实温度可分别降低25 ℃和35 ℃,而温拌SBS改性沥青混合料的体积性能、水稳定性和高温稳定性与热拌SBS改性沥青混合料相当。
  • 蒋俊,卢忠远,牛云辉
    . 2014, (11):  25-31. 
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    以普通硅酸盐水泥为胶凝材料,辅以萘系减水剂(F)与聚羧酸减水剂(S),在水泥净浆水灰比为0.5与0.8的条件下,采用物理法制备了孔隙率大于90%的超轻泡沫混凝土,结合Imagepro plus、XRD、SEM、TG等手段对硬化超轻泡沫混凝土气孔结构及组成进行了表征,并研究了减水剂(S与F)对硬化试样力学性能及保温隔热性能的影响。研究表明:S与F可减小硬化试样的气孔孔径分布范围,改善气孔均匀程度,减水剂S较F更能促使D50的减小及气孔(<0.2 mm)的比例的增加;减水剂S与F均能改善硬化试样的力学性能与保温隔热性能,当水泥净浆水灰比为0.8,掺入减水剂F的试样干密度为193.5 kg/m3,28 d抗压强度为0.41 MPa,导热系数为0.050 9 W/(m·K)。

  • 谢长东,郑亚蕾,霍冀川,秦钢,孙欢欢
    . 2014, (11):  32-38. 
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    测试分析了铬渣和页岩的矿物组成、化学成分,并把铬渣掺入到页岩中制备烧结砖。实验研究了铬渣与页岩的配比及其烧成制度对烧结制品性能(抗压强度、体积密度、烧结线收缩率和吸水率)的影响,测定了铬渣页岩烧结砖浸出液中重金属元素(Ba,Cr,Cu,Ni,Pb,Zn,As,Cd和Co)的含量,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对烧结制品进行微观结构分析。通过单因素实验确定了铬渣页岩烧结砖的最佳制备条件:铬渣掺入量为7%,烧结温度为900~1 000 ℃,保温时间为4 h。

  • 王慧,兰箭,华林
    . 2014, (11):  39-45. 
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    针对激光深熔焊“螺钉”状焊缝截面,构造了高斯面热源和双椭球体热源叠加的组合热源模型。利用有限元分析软件ABAQUS和FORTRAN语言编写的用户子程序,实现了组合热源的加载,对激光深熔焊温度场进行了数值模拟。温度场结果表明,激光焊是快速加热和冷却的过程,且焊接工艺参数对熔池最高温度有一定影响。此外,分析了基于该组合热源模型所得的温度场与焊缝微观组织及显微硬度的关系,焊缝边缘的温度梯度比焊缝中心大,焊缝边缘处为柱状晶,而焊缝中心为等轴晶,焊缝的显微硬度比母材高。模拟所得熔池形状与试验中焊缝形状吻合较好,该模型能为激光焊工艺参数的预选和优化提供依据。
  • 张珠,殷军霞
    . 2014, (11):  46-48. 
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    研究氯原酸 ( Chlorogenic acid ,简称CHA ) 对体外培养成骨细胞增殖及碱性磷酸酶活性的影响。采用MTT 法检测CHA对成骨细胞增殖的影响,碱性磷酸酶( ALP) 试剂盒比色法检测CHA对成骨细胞碱性磷酸酶活性的影响。不同浓度的CHA对成骨细胞增殖具有不同程度的促进作用,10 μmol/L,100 μmol/L CHA的促进作用较为明显;培养第3 d,10 μmol/L CHA对成骨细胞碱性磷酸酶活性的表达呈现上调作用。CHA具有一定的成骨活性。
  • 交通科学与工程
  • 徐鸥明,韩森,牛冬瑜,魏颖,徐进,刘亚敏
    . 2014, (11):  49-52. 
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    胶浆高温特性与沥青混合料路用性能密切相关。为了评价橡胶沥青胶浆高温流变特性,采用动态剪切流变仪,研究了3种橡胶粉掺量、3种橡胶粉细度以及8种粉胶质量比(0.8,0.9,1.0,1.1,1.2,1.3,1.4)对橡胶沥青胶浆高温车辙因子的影响。结果表明:橡胶沥青胶浆的车辙因子随着橡胶粉掺量的增大而增大,粉胶比越低改善效果越明显;40目橡胶粉吸附和溶胀效果最好,制成的橡胶沥青胶浆的车辙因子最大,60目次之, 20目最小;当粉胶比为1.0~1.2时,变化粉胶比对车辙因子改善最明显;推荐采用22%橡胶粉掺量、40目胶粉和粉胶比1.0~1.2。
  • 常艳婷,田丰,张震
    . 2014, (11):  53-57. 
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    针对路面水泥混凝土在动态疲劳荷载作用下不同部位的抗渗性能劣化规律展开研究。选取高(80%)、中(50%)、低(30%)3个应力水平,1 h、2 h、3 h、4 h 4个作用时间,利用RCM法测定氯离子扩散系数,深入分析了动态疲劳荷载作用下路面混凝土抗渗耐久性劣化机理。研究发现在疲劳荷载作用下,受压部位路面混凝土的抗渗性劣化存在三阶段劣化的机制,即压密阶段、发展阶段和过压阶段;受拉部位路面混凝土的抗渗性劣化存在三阶段变化的过程,即初期发展阶段和稳定阶段及快速增长阶段;在不同应力水平的动态疲劳荷载作用下,受压部位路面混凝土在最佳密实状态下,其抗渗性能较初始提高值为30%~40%。
  • 上官子柠,韩端锋
    . 2014, (11):  58-63. 
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    采用基于黎曼解的SPHALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)方法对二维楔形体入水的初期过程进行了数值模拟,提出了一种法向排斥力模型与核函数修正相结合的方法来处理固壁边界,用以防止模拟过程中水粒子穿越固壁边界,并通过对核半径影响范围内的水粒子压力积分得到边界处的压力值。给出了楔形体边界处流场的压力变化特征与楔形体的速度变化时历图,并与相关的理论值及试验值进行了对比验证。
  • 王莉莉,刘洋
    . 2014, (11):  64-70. 
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    分析了航空器换道的运动学过程,根据航空器之间的冲突距离建立了航空器的平行航路换道模型,并对航空器匀速和匀加速换道进行对比,模型表明换道航空器之间的冲突距离与两航空器之间的相对纵向加速度、相对纵向速度以及换道时间等因素有关。最后,经仿真计算得到航空器匀速与匀加速换道时分别与相邻航空器不发生冲突的理论安全距离区域。
  • 吴瑶,陆建,郭延永
    . 2014, (11):  71-76. 
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    为了对高速公路交通安全设施进行合理评价,提出了基于集对分析的高速公路交通安全设施综合评价方法。在所提出高速公路交通安全设施评价指标选取原则和方法的基础上,建立了高速公路交通安全设施评价指标体系,并结合相关规范和标准对评价指标体系中的各评价指标等级进行了划分,设定了合理的阈值;采用层次分析法确定各指标的权重,通过计算指标的“同、异、反”联系度,采用最大联系度准则对高速公路交通安全设施评价结果进行判定。最后应用实际案例对所提方法进行验证。应用实例表明,所选取高速公路交通安全设施属于良好水平,该方法可为高速公路交通设施改造提供科学决策依据。
  • 张凯,杜凯,巨永锋
    . 2014, (11):  77-81. 
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    在分析提速道岔动作电流曲线变化规律的基础上,提出一种基于BP神经网络的提速道岔故障智能诊断算法。通过总结典型提速道岔故障动作电流曲线,提取动作电流曲线特征向量值,采用BP神经网络对提速道岔特征向量与道岔故障类型的映射样本集进行训练及测试。实验表明,基于BP神经网络的提速道岔故障诊断算法精度高、效果好。
  • 王秀丽,苏文哲 ,薛漭潮,卢慧超 ,史恒瑞,王泓静
    . 2014, (11):  82-86. 
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    目前公共自行车租赁系统(Public Bicycle Rental System,简称PBRS)已应用非常广泛,然而随着它的普及推广,问题也日趋显现,诸如租还不便,信息未及时反馈等,使得PBRS不能真正方便用户。针对上述问题重新进行研究后,提出基于单片机STC12C5A60S2的硬件设计思路及基于Serial Port来实现上位机与下位机的通信方案,通过实验室调试,该方案有效可行,可有效提高公共自行车(Public Bicycle,简称PB)利用率,具有实际意义。
  • 土木工程
  • 吝曼卿,夏元友,廖璐璐,熊文
    . 2014, (11):  87-92. 
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    为研究不同应力环境下深部岩体的岩爆机制及岩爆产生对围岩体内部损伤特性的影响,通过自主研发的岩爆加卸载装置对试件进行不同加卸载路径下的岩爆试验,并在试验前后对试件进行声波测试和CT成像,分析不同加卸载路径下岩爆岩体的内部损伤特性。结果表明:弹性波CT成像能直观地反应试件内部的损伤情况,加卸载路径对岩爆岩体的破坏形态和内部损伤特性具有较大影响;当试件在高应力条件下卸载时,试件卸载面的破坏形态呈“V”形凹腔,试件内部的损伤区域分布在卸载面附近;当试件在低应力条件下卸载时,试件卸载面呈层裂破坏;试件在高应力条件下卸载时,试件内部岩体的损伤度相对比其在低应力环境下的损伤度高。
  • 杨文瑞,何雄君,代力
    . 2014, (11):  93-96. 
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    基于36根CFRP锚杆与36个环氧砂浆试块酸、碱、盐3种不同环境下的加速老化试验,对CFRP筋及环氧树脂粘结剂的物理性质及两者力学性能变化进行同步试验研究分析,并分析锚固段界面断裂能在不同环境下随腐蚀时间变化趋势。结果表明:CFRP锚杆、环氧砂浆在酸碱盐腐蚀情况下物理性质、强度、弹性模量、延伸率等变化都不大;经腐蚀后粘结滑移量增大50%以上、粘结性能相对影响较大;与酸、盐腐蚀情况相比,CFRP锚杆与环氧砂浆本身及两者间的粘结性能,对碱性腐蚀更为敏感;界面断裂能在碱性环境下腐蚀60 d时增加值高达123.8%,90 d时增长速率有所降低。研究表明不同环境腐蚀不同时间对CFRP锚杆耐久性能具有较大不同。
  • 吴孝清,谢官模
    . 2014, (11):  97-102. 
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    通过对吊杆损伤分布向量与吊杆索力变化向量关系的线性改造,建立了新的中、下承式拱桥吊杆损伤预测模型。提出了反映损伤与索力变化关系的影响矩阵及其构造方法,在保持求解精度的前提下,简化了数学处理。借助改进的粒子群优化(PSO)算法,通过自编FORTRAN程序,成功解决了高维损伤向量的约束优化问题,从而可借助索力测量结果确定受损吊杆的位置和数量,并且输出损伤程度信息。理论分析及数值试验表明,文中的损伤识别方法具有较高的识别精度,并具有较好的鲁棒性。
  • 杨忠治,刘敦文,褚夫蛟,王方,杨光
    . 2014, (11):  103-108. 
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    针对探地雷达信号在富水裂隙岩体中的图像与频谱特征,开展了非频散介质与频散介质条件下时域有限差分正演模拟,模拟结果体现了频散介质条件下电磁波在岩体与裂隙水之间的高衰减率、相位差、震荡反射、有限的探测深度以及频散等特性。利用基于连续小波变换的小波尺度谱,把模拟信号同时在时域和频域内分解,显示了频散介质中低频信号产生过程。信号中低频成分逐渐增多,并且表现为从稳定到不稳定状态。与实测富水裂隙砂岩区的探地雷达信号分析对比,解释了探地雷达在富水裂隙岩体中信号特性。
  • 刘欢,蔡元奇
    . 2014, (11):  109-113. 
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    利用ANSYS14.0有限元软件,在力求最大程度还原真实工程条件的基础上,对某3万m3的非锚固乙烯储液罐进行原尺寸建模,采用动力时程分析研究储液罐的地震响应。将有限元计算值与美国API650规范中的理论值进行对比,验证了计算模型的有效性。通过提取时程数据、包络分析、频谱分析等研究方法,得到了液体晃动、储罐响应、罐底提离及侧移的响应规律,为大型储液罐的抗震设计提供了重要依据。
  • 资源与环境工程
  • 王凤珍,宋新娟,徐俊辉,林中和,黄敏
    . 2014, (11):  114-118. 
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    以武汉市墨水湖湖滨带为研究区,采用测试分析及SPSS等方法,研究了水葫芦、红蓼、香附子、葎草、浮萍、鸢尾6种水生植物对Hg、Cd、Cr、Pb和Cu等重金属元素的积累和吸收能力。结果表明:水生植物红蓼、香附子、葎草、浮萍、鸢尾对重金属Cd元素具有较好的富集能力,单项重金属富集系数分别为2.95、5.54、4.69、5.76、4.87,在构建墨水湖湖滨带生态屏障植物配置时可选择使用;浮萍、水葫芦对重金属Cu、Hg等元素则表现出较强的综合富集能力,对重金属复合污染水体修复具有较大潜力。
  • 余俊,葛英勇
    . 2014, (11):  119-123. 
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    以油酸和改性油酸为胶磷矿捕收剂,研究了改性前、后油酸的物化性能及浮选特性。物化性能研究结果表明:改性后油酸因引入过氧羟基,酸值和临界胶团溶度均增大,溶解分散性提高;碘值不变,分子中C[FY=,1]C双键没有遭到破坏。浮选试验结果表明,改性油酸耐低温性有了显著改善,温度由55 ℃降低到15 ℃,磷精矿品位和回收率仅分别降低1.48%和2.98%,可实现了常温正浮选;改性油酸的捕收性和选择性明显提高,精矿产率相同时,捕收剂用量减少45.86%,精矿品位相同时,回收率提升值为5%~8%。浮选动力学研究表明:改性油酸的浮选速度常数和最大回收率分别提高了29.45%和8.17%,具有更快的浮选速率和对磷灰石更好的回收效果。
  • 机电与信息工程
  • 周平旺,李鹏,唐自豪,汤迪,罗琦,严晗,张清杰
    . 2014, (11):  124-129. 
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    双轴太阳跟踪系统的轴系偏差会直接影响其跟踪太阳精度,对太阳能发电系统的整体性能具有重要影响。针对传统的高度方位式双轴太阳跟踪系统结构,分析了跟踪系统在制造或者安装过程中可能引起的轴系偏差类型,采用矢量投影和球面几何原理建立了数学几何模型,研究了俯仰轴与方位轴正交偏差、方位轴安装垂直偏差对方位角和高度角跟踪偏差角以及太阳跟踪系统精度的影响关系;通过Matlab模拟计算得出了不同轴系偏差对双轴太阳跟踪器跟踪精度的影响变化规律。研究可为双轴太阳跟踪系统的设计、安装和提高跟踪精度提供理论依据。
  • 薛胜军,吉锋,许小龙
    . 2014, (11):  130-135. 
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    雷暴是一种灾害性天气系统,对建筑和人类造成极大的伤害。因此,对雷暴的预报具有重要的意义。将传统的朴素贝叶斯分类方法进行并行化,在Hadoop云计算平台下利用NCEP 1.0×1.0历史再分析资料和江苏省闪电定位资料进行雷暴的预报,并与逐步回归分析法和神经网络方法进行比较。实验结果表明,云环境下的朴素贝叶斯分类方法在预报准确率和空报率等方面均优于逐步回归分析法,但其空报率略高于神经网络方法。总体而言,文中的算法对雷暴的预报有较好的效果,这为雷暴预报提供了一个新的思路。

  • 邓亚东,王顺民
    . 2014, (11):  136-140. 
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    提出一种基于摩擦力矩传递的凹凸半球式新型CVT系统,介绍了其结构组成和工作原理。通过凹凸半球刚性摩擦来传递扭矩,讨论了气缸运动带动凸半球移动,改变凹凸半球切点位置,从而引起传动比的变化,动力从主动半球通过十字轴万向传动装置输出。计算得出气缸运动位移与传动比之间函数关系,并利用MATLAB得到气缸运动和主动半球的运动轨迹与传动比的具体函数图线,并在ADAMS中建立动力学模型进行仿真,仿真结果表明此系统可以实现理论上传动比的连续变化。讨论了改变动力传递路线可实现传动比变化的无限扩展,为新型CVT传动系统进一步优化和发展提供参考依据。