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    2015年, 第37卷, 第2期 刊出日期:2015-02-28
      
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    材料科学与工程
  • 谭洪波,林超亮,马保国,戚长亚,李信,饶崇升
    . 2015, (2):  1-4. 
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    针对不同磷酸盐缓凝机理的不确定性问题,通过ICP测定六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、磷酸钠和磷酸二氢钠的吸附量及钙离子浓度,同时结合水化热、XRD及水泥浆体流动性的经时变化,揭示了不同磷酸盐对普通硅酸盐水泥的缓凝调控机理。结果表明:不同磷酸盐在水泥颗粒表面的吸附速度如下:六偏磷酸钠>三聚磷酸钠>焦磷酸钠>磷酸钠>磷酸二氢钠,即聚磷酸钠的吸附速度大于单磷酸钠;聚磷酸钠与钙离子生成的络合物吸附在水泥颗粒表面抑制水泥水化产物生成、延缓水泥水化的能力强于单磷酸钠与钙离子生成的磷酸钙;聚磷酸钠提高水泥净浆流动度的能力大于单磷酸钠,其中六偏磷酸钠的效果最好,初始流动度最大。
  • 胡华,谢峻林,方德,崔海峰,张哲,梅笛,何峰
    . 2015, (2):  5-10. 
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    采用浸渍法制备了铁系元素(Fe、Co、Ni)掺杂的Mn/TiO2低温脱硝催化剂,考察了其在80~180 ℃范围内的脱硝催化效果,并通过XRD、BET、TG、H2-TPR和XPS等测试手段,对催化剂的物理化学性质进行了表征。结果表明,铁系元素的掺入对催化剂表面元素的分布、孔结构、物相组成等有不同的影响,可以明显改善Mn/TiO2催化剂的脱硝性能,在180 ℃时,分别可以达到97.21%(Fe-Mn/TiO2)、94.01%(Co-Mn/TiO2)、94.03%(Ni-Mn/TiO2)的NO转化效率。
  • 胡枭雄,江国栋,魏蒙,袁颂东
    . 2015, (2):  11-16. 
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    以氧化石墨烯为载体,以钛酸异丙酯为前驱体在氧化石墨烯表面沉积TiO2晶种,然后以氟钛酸铵和硼酸为主要原料,采用水热法实现一步还原氧化石墨烯和沉积TiO2制备石墨烯/TiO2复合物,同时以由单一前驱体氟钛酸铵制备的石墨烯/TiO2复合物作为对比催化剂。采用SEM、Raman、XRD、XPS、FTIR等分析手段对两种催化剂进行了表征。结果表明,经水热反应后,氧化石墨烯可被还原为石墨烯,并且由两种钛源制备的复合物中石墨烯的被还原程度比单一钛源水解的要高,并且水解后复合催化剂的TiO2均为锐钛矿的球形颗粒,粒径约为250~300 nm,在石墨烯表面附着良好。采用甲基橙为模拟底物评价两种复合催化剂的光催化活性,结果发现,采用两种钛源依次水解制备的复合物中由于石墨烯的还原度更高,其对底物甲基橙的吸附量更高,转移TiO2表面光生电子的能力更强,导致其具有更强的光催化活性。
  • 左明扬,杨定明
    . 2015, (2):  17-21. 
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    用溶胶凝胶法制备了红橙光荧光粉Li3Zn0.5SiO4∶Sm3+并研究了其发光性能。用X射线衍射、荧光分光光度计对样品进行了表征。结果表明:少量掺杂Sm3+并没有影响Li3Zn0.5SiO4的晶体结构,样品属于正交晶系,空间点群Pmnb(62)。样品的激发光谱主峰位于408 nm(6H5/2→4L13/2)处。在近紫外408 nm的激发下,样品的发射光谱由Sm3+的一系列特征跃迁构成,分别位于566 nm(4G5/2→6H5/2)、601 nm(4G5/2→6H7/2)、651 nm(4G5/2→6H9/2)及710 nm(4G5/2→6H11/2)。样品在601 nm附近表现出良好的红橙光发射。研究了不同Sm3+掺杂量对样品发光性能的影响,随着Sm3+掺杂量增大,样品的发光强度先增大后减小,最佳掺量为3%。
  • 蹇守卫,孙孟琪,李小生,苏英,马保国
    . 2015, (2):  22-27. 
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    磷石膏是磷酸生产中产生的固体废渣,用于制备石膏晶须并且可以充分利用资源,减少污染。采用常压水化法制备磷石膏晶须,探究pH对水处理前后磷石膏的晶须生长情况的影响。结果表明:磷石膏中的杂质能够抑制硫酸钙的分解,降低磷石膏的溶解度,且Ca3(PO4)2的生成抑制了硫酸钙的再沉淀,延缓了硫酸钙晶须生成时间和降低了晶须的质量;水处理后的石膏较处理前石膏更适宜于生长晶须,晶须的杂质也更少;pH=5是晶须生长的最佳pH,在此pH下,石膏具有最大的溶解度,晶须具有最大的长径比,可达到56。
  • 贺图升,赵旭光,赵三银,黎载波,蔡惠文
    . 2015, (2):  28-33. 
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    为了探索钢渣粉品质与胶凝活性之间的关系,采集了6种分布于中国不同区域的钢渣,通过化学分析与X射线衍射(XRD)分析其化学组成与矿物组成,依据《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》(GB/T 20491—2006)进行胶凝活性试验,借助灰色系统理论分析了钢渣粉组成对其胶凝活性的影响,并建立了28 d抗压强度预测模型。结果表明:适当提高CaO,MgO,SO3的质量分数均有利于提高钢渣粉的胶凝活性;与钢渣碱度系数相比,钢渣中CaO+MgO)/(Fe2O3+SiO2)值与胶凝活性的关联度更高(达0.94以上),其值在一定程度上反映了钢渣粉胶凝活性的大小;据此建立了其与砂浆28 d抗压强度的GM(1, 2)预测模型,预测值与实测值吻合较好,平均相对误差<3%。
  • 沈春晖,余昊
    . 2015, (2):  34-39. 
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    质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有能量转换效率高、可持续和清洁等优点,已成为新一代电动汽车发动机的首选动力,近年来得到国内外高度重视,各方面均取得了显著的进展。主要从燃料电池发动机水热管理系统、控制系统、耐久性以及冷启动四个方面介绍了燃料电池发动机关键技术的研究现状和进展情况,并展望了燃料电池作为动力系统商业化用于汽车亟待解决的问题。
  • HU Zhiying
    . 2015, (2):  40-43. 
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  • 交通科学与工程
  • 张兆宁,赵召娜
    . 2015, (2):  44-49. 
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    危险天气会影响航班的正常飞行,因此需要研究危险天气影响下的航班改航路径规划的问题。改进了传统人工势场法中的斥力势函数,将航空器与其对应的目标点之间的距离以及航空器与障碍物的运动速度考虑在内,建立了改进人工势场法的多机动态改航路径规划模型。该模型解决了航空器因受力不为零而徘徊运动的现象,并且适应动态运行环境。算例验证了该模型的有效性和可行性。
  • 付靖宜,彭超,赵之杰,王伟,余剑英
    . 2015, (2):  50-54. 
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    通过测试水浸泡前后蓄盐沥青混凝土表面结冰点、冰层粘附力以及浸泡液的电导率,研究了雨水对蓄盐沥青路面自融冰性能影响。结果表明:经水浸泡后蓄盐沥青混凝土的表面结冰点升高、与冰层之间的粘附力增大,其中内掺纯氯化钠的沥青混凝土在浸泡8 h后,其表面结冰点及其与冰层粘附力已与普通沥青混凝土相近,而内掺包覆氯化钠融冰剂的沥青混凝土还具有一定的自融冰性能。浸泡液电导率测试表明,内掺6%纯氯化钠的蓄盐沥青混凝土和内掺6%包覆氯化钠融冰剂的蓄盐沥青混凝土浸泡4 h后,氯化钠析出量分别为42.70 g/m2和17.23 g/m2。氯化钠经包覆处理后,减少了其从沥青混凝土中溶出量,但溶出的氯化钠仍对沥青混凝土和环境有一定的影响。
  • 马峰,李晓彤,傅珍
    . 2015, (2):  55-62. 
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    为了充分利用废旧橡胶,减轻其对环境造成的负担,并改善普通橡胶沥青自身的缺陷,介绍了一种由生物油进行改性的新型路面材料——生物油改性橡胶沥青。综述了生物油改性橡胶沥青及其混合料的制备过程和性能分析,指出未来进一步的研究方向。现有研究表明,将生物油加入到普通橡胶沥青中能够缓解其粘度的增加,降低橡胶沥青的生产温度,从而减少工厂燃料消耗和废气排放。此外,生物油改性橡胶沥青的剪切敏感性和温度敏感性与普通橡胶沥青相比都有所降低,从而提高了路面性能。生物油改性橡胶沥青混合料的水稳定性和抵抗疲劳开裂的性能均满足规范要求,高温稳定性和低温抗裂性优于普通沥青混合料。生物油对橡胶沥青的改性效果良好,未来发展前景十分广阔,为在我国铺面工程中的研究应用提供参考。
  • 土木工程
  • 饶宇,夏元友,赵根,郑筱彦,何丹
    . 2015, (2):  63-68. 
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    以武汉地铁四号线某区间隧道作为研究对象,对该盾构区间隧道所获得的地表沉降监测数据进行分析和处理。对地铁隧道引起的地表沉降规律进行了深入的分析,探讨了建筑物与隧道轴线的距离、隧道埋深等因素对地表沉降的影响。结果表明,建筑物和隧道轴线的距离L与隧道直径D的比值大于3.21时,建筑物对地表沉降的影响较小,比值小于3时,地表沉降急剧增大,其中,比值在1~3之间,将导致明显的建筑物倾斜,比值接近于零时,建筑物呈现整体下沉趋势。最后,基于Peck公式,提出了实用的沉降分析模型,并将其应用于工程实例,验证了预测模型的有效性。
  • 张建军,王磊,彭晓辉,王述良,汤怀强,宋微微
    . 2015, (2):  69-75. 
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    以方形柱体为研究对象,通过3组仅缩尺比不同,其他指标完全相同的风洞试验测压模型,设置了不同周边建筑布置方式,研究了周边建筑与主体建筑在多种相对位置下阻塞效应对试验数据的影响。结果表明,迎风面风压系数受阻塞效应影响程度小于侧面和背风面,但当周边模型位于主体模型前方时,阻塞效应对迎风面均方根风压系数的影响仍不可忽略;侧面风压系数受阻塞效应影响程度最为显著(尤其当周边模型位于主体模型两侧时),且侧面上游测点平均风压受阻塞效应影响程度大于下游测点,而均方根风压系数则是下游受影响更明显;背风面风压系数受阻塞比的影响程度小于侧面,但当周边模型位于主体模型后方时,背风面下部测点受阻塞效应影响较为明显。整体来看,在同样的阻塞比下,不同周边建筑的摆放位置所造成的阻塞效应不相同,说明阻塞比这一整体指标不足以完全衡量出阻塞效应的严重程度,阻塞比的精细方法还有待建立。
  • 王礼杭,刘如意,王昌盛,陈思维,徐家云
    . 2015, (2):  76-80. 
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    基于高层工业厂房煤气化结构具有双向偏心的属性和在地震作用下会发生扭转的特性,分析了地面转动加速度分量对结构扭转产生的影响;同时结合振型分解反应谱法对高层工业厂房煤气化结构进行抗震设计,讨论了结构双向偏心距变化对结构各层剪力、扭矩的影响。结合算例可知:结构偏心距的变化对结构的扭转产生较大影响,当偏心距增大1倍时,扭矩最大增长率为112.64%。
  • 周华敏,李鹏云,陈波, 谢文平
    . 2015, (2):  81-86. 
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    研究了输电杆塔的杆件横截面积对自振频率的灵敏度。建立了输电杆塔的有限元模型,并建立了输电杆塔的横截面积对自振频率的灵敏度分析方法。在此基础上进行了某实际输电杆塔的参数灵敏性分析计算,并进行了细致的数值模拟和参数研究,定量研究了影响结构动力性能的关键杆件的位置和数量。结果表明输电杆塔由多根杆件所组成,不同杆件对结构安全性的影响存在差异。主材和部分斜杆的横截面积是影响结构动力特性的主要因素。而塔身斜杆的横截面积是控制输电塔扭转振动的主要因素之一。
  • 倪铁权,许成祥,赵斌,曾磊
    . 2015, (2):  87-91. 
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    为了研究碳纤维布加固震损钢管混凝土框架的抗震性能,按1∶4的缩尺比例设计并制作了1榀三层两跨方钢管混凝土框架模型,对其进行低周往复荷载破坏试验,然后采用碳纤维布对已经损伤的框架梁端和柱端进行加固修复,再对加固修复后的框架进行低周往复荷载试验。通过对滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗散能力、刚度退化及强度退化等参数分析,采用碳纤维布加固后的方钢管混凝土框架极限承载力、延性和耗能能力均有所提高,框架的抗震性能得到了改善。
  • 谷倩,舒松,柯杨,周泽宁,刘念
    . 2015, (2):  92-95. 
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    鉴于普通混凝土导热系数高、保温性能差的缺陷,将废玻璃经过粉碎、燃烧、发泡等工序后生产出的人造多孔材料废玻璃再生轻石作为轻质骨料用于配制玻璃轻石混凝土。通过混凝土正交试验,分析了相关因素变化对玻璃轻石混凝土抗压强度和导热系数的影响规律。结果表明:利用废玻璃再生轻石可以制备出LC5级玻璃轻石混凝土,其导热系数仅为0.144 W/(m·K),是一种保温效果良好的新型墙体材料。水泥用量的增加使玻璃轻石混凝土抗压强度得到提高,但是降低了混凝土的保温效果;轻石粗细骨料总体积的增加使玻璃轻石混凝土保温效果得到了增强,但是降低了混凝土的抗压强度;轻石粗骨料级配的变化对玻璃轻石混凝土抗压强度和导热系数影响均不明显。
  • 姜天华,艾丽,彭义,金清平
    . 2015, (2):  96-99. 
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    对26个不同埋深、不同直径和不同砂浆强度的GFRP筋与砂浆拉拔试件进行了拉拔承载力以及粘结强度的研究。结果表明,拉拔承载力随着埋深的增加而增大,随着砂浆强度的增大而增大,但随着直径大小的变化不明显;粘结强度随着拉拔试件的埋深的增大而减小,随着直径的增大而减小,随着砂浆强度的增加而增大。利用ANSYS程序对GFRP筋与砂浆拉拔试件进行了仿真分析,结果表明,模拟结果与试验结果较为接近,即利用ANSYS软件能够较为准确用来验证试验结果。
  • 黄彩萍,张仲先,郑舟军,谭燕
    . 2015, (2):  100-105. 
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    为研究钢混组合结构中剪力钉群的力学性能和破坏机理,设计并制作了6个群钉推出试验试件和2个群钉拉拔试验试件,8个试件均含有4排×2列共16枚22×200 mm剪力钉,进行了推出试验和拉拔承载力试验。通过推出试验,研究分析了推出试件中剪力钉群的受力特性、荷载滑移规律和破坏机理,并得出了16枚剪力钉的抗剪承载力。结果表明群钉平均极限抗剪承载力与文中作者所做的单枚22×200 mm剪力钉推出试验所得到的极限抗剪承载力相比小了20%左右,有较大程度的折减。通过拉拔试验,得到了拉拔力与钢混界面脱开量实测曲线,结果表明试件均是由于混凝土剪切失效而宣告破坏,剪力钉群均未破坏,因此剪力钉在混凝土中需设置足够的锚固长度,防止剪力钉群在达到极限抗剪承载力之前被拉拔出混凝土块。
  • 周业梅,郑会华,胡晶晶,毕海峰,张璨
    . 2015, (2):  106-111. 
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    论述了重载列车引起周围环境振动的影响评估,结合某线重载铁路的一段地面振动实测加速度时程,分别在时域和频域内对实测结果进行了分析;采用1/3倍频程下计权振动加速度级作为振动评价量,发现重载列车产生的水平振动很大,与竖向振动相比不可忽略。结合我国新标准对环境振动进行评价,为铁路沿线构筑物的隔振减振设计提供一定的依据。
  • 周全,张孝春
    . 2015, (2):  112-115. 
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    以重庆某后张法预应力混凝土箱梁桥为背景,根据现有大跨度混凝土桥梁荷载试验方法的要求,对大桥进行了现场静荷载试验。并运用ABAQUS软件建立了桥梁三维有限元模型,采用索模温降法模拟预应力钢筋对混凝土的作用,并对桥梁受静荷载作用进行了数值仿真分析。结果分析表明,现场试验实测结果与有限元数值分析结果十分吻合,并且均满足现有规范要求;同时也检验了采用索模温降法进行桥梁预应力分析的有效性,对类似工程的分析具有借鉴意义。
  • 机电与信息工程
  • 沈威,陶孟仑,陈定方,曹清华,李立杰
    . 2015, (2):  116-120. 
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    压电能量收集器可以使得无线传感器实现自供能,为了提高压电能量收集器的输出功率,设计了一种新型阵列式压电磁耦合能量收集器,该收集器将悬臂梁阵列式排布,并在系统中引入非线性磁力,然后建立其机电耦合模型,对模型进行数值仿真分析,通过改变激励幅值和激励频率等参数,研究其发电性能,结果表明:阵列式压电磁耦合能量收集器能够有效提高输出功率。
  • 黄政,王德贵
    . 2015, (2):  121-125. 
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    在外磁场存在条件下,对T型三端铁磁/半导体/铁磁异质结中的散粒噪声及其自旋输运性质进行了研究。考虑了铁磁体与半导体界面处存在δ型势垒、半导体中的自旋轨道耦合效应、量子尺寸效应对输运性质的影响,结果表明,相比二端口异质结,三终端各端的噪声均有所下降,并且各端口间相互关联,出现此消彼长的现象,加入外磁场时,不同终端的散粒噪声随磁场强度的增大均做振幅变化的周期性振荡,并且相位相反。这些特点可以为设计新型自旋量子器件提供参考。
  • 熊荧, 翁耕宇,钟毅
    . 2015, (2):  126-132. 
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    为满足船用柴油机缸压信号采集及分析的需求,提出并设计了一种新型嵌入式手持压力采集终端设备。系统由压电传感器、电荷放大电路、A/D采样模块、REAL6410核心板及相关外设等部分构成,利用压电传感器获取缸压信号,通过电荷放大电路转换成电压信号并放大,经过A/D采样后送入6410核心板处理。系统软件由参数设置模块、数据采集处理模块及数据存储传输模块组成,并实现了BSP的移植和终端交互软件,最后通过使用丹麦B&K公司的4294型手持式校准激振器进行对比实验验证了该系统的性能,并显示分析波形验证了系统的精度达到要求。