武汉理工大学学报

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多孔磷酸盐水合陶瓷的制备及性能研究

董伟明，卢忠远，李军，宋开平，赖振宇，牛云辉，廖其龙

. 2014, (2): 1-6.

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以重烧氧化镁和磷酸盐为原材料，硼砂为缓凝剂，通过物理发泡法室温制备得到容重级别800 kg/m3的多孔磷酸盐水合陶瓷。同时研究了发泡剂和磷酸盐种类、氧化镁/磷酸盐比例（M/P）、硼砂掺量和养护制度等对多孔磷酸盐水合陶瓷机械性能的影响。结果表明：利用实验室自制发泡剂F3、选用磷酸二氢钾（P（K））为激发剂、M/P（K）值为3/1、硼砂掺量为10%时，自然养护条件下所制备的多孔磷酸盐水合陶瓷物理力学性能最佳，7 d抗压强度达4.37 MPa。所制备的试样经1 200 ℃煅烧后，残余抗压强度为1.01 MPa，具有较好的中高温性能。所制备多孔磷酸盐水合陶瓷预期在高温过滤和多孔生物材料领域有较广泛的应用前景。

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磷化处理对软磁铁粉性能影响

高庆庆，，肖超，，张忠健，刘存奇，，尚福亮，，杨海涛，

. 2014, (2): 7-11.

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为提高软磁复合材料磁学和力学性能，采用还原纯铁粉为原料，利用磷化处理工艺制备绝缘软磁粉末，并用粉末冶金法制备磷化的软磁复合材料。研究了磷化程度对软磁复合材料的致密度、电阻率、粉末的显微结构和磁学性能等影响。研究表明，磷化浓度的提高可快速提高软磁复合材料的电阻率，但同时也降低了软磁复合材料的致密度、最大饱和感应强度和磁导率。当磷化浓度为0.005时，软磁复合材料的相对密度最大，为89.74%，磁学性能最好，饱和磁感应强度为1.442 T，磁导率为375 H/m。体视显微镜、SEM和EDS分析表明，经磷化处理的铁粉其表面被铁的磷酸盐绝缘层均匀完整地包覆，绝缘层的厚度随磷化浓度提高而升高。

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光学氧敏感膜的溶解氧敏感特性及长期稳定性

刘忠勋，李坤，刘慧超，黄俊

. 2014, (2): 12-15.

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制备了4种光学氧敏感膜：CA膜、Sol-gel 膜、PVC膜、PS膜，用SEM表征了其形貌。研究了4种光学氧敏感膜对溶解氧的敏感特性，其顺序为：PS膜＞Sol-gel膜＞CA膜＞PVC膜，响应时间在40～60 s范围内，检测下限在0.5～3.0 mg/L范围内。研究了4种光学氧敏感膜的长期稳定性，其顺序为：PS膜＞Sol-gel膜＞PVC膜＞CA膜。

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P、V共掺杂纳米TiO₂的制备和性能研究

彭丽萍，葛红美，徐凌

. 2014, (2): 16-20.

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采用溶胶-凝胶法（Sol-gol）制备了P、V共掺杂的纳米TiO2光催化材料，借助XRD、紫外可见光谱仪对制备的光催化材料进行表征，并通过晶粒尺寸、晶相结构和吸收光谱等分析，研究了P、V共掺杂对TiO2性能的影响。研究结果表明：P、V共掺杂抑制了TiO2由锐钛矿向金红石的转变，明显延缓了TiO2相的转移；P、V双掺杂可明显减小晶粒尺寸，增大催化剂的比表面积，无论掺杂与否，随着煅烧温度的升高，TiO2晶粒的尺寸变大，比表面积减小。从紫外可见光谱图上发现，P/V共掺杂TiO2样品与其余样品相比，红移效果最明显，对可见光吸收能力最强。

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AZ31镁合金在Hank’s 仿生溶液中的电化学腐蚀行为研究

张春艳，刘成龙，杨〓惠，张露瑶

. 2014, (2): 21-25.

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为研究镁合金在人体生理环境下的腐蚀行为，采用阳极极化和电化学交流阻抗谱(EIS)测量技术研究了AZ31镁合金在Hank’s仿生溶液中的电化学腐蚀行为及腐蚀产物形成过程；利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪（EDS）分析不同浸泡时间腐蚀产物膜的形貌和成分变化。研究结果表明：镁合金AZ31在Hank’s溶液中浸泡最初10 min，表面形成新的MgO钝化膜。镁合金的腐蚀经历了点蚀的诱导、点蚀的发展和腐蚀产物层的生成3个阶段，腐蚀过程中除Mg的溶解过程外，还有H2PO-4、HPO2-4、PO3-4、Ca2+在镁合金表面的吸脱附过程。镁合金点蚀处磷酸钙盐沉积较多，表明镁离子的溶解促进了磷酸钙的沉积。

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辊道窑富氧燃烧的数值模拟研究

何峰，郭建东，金明芳，文进，程金树

. 2014, (2): 26-31.

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采用Fluent 软件对气烧明焰陶瓷辊道窑预热带和烧成带进行了数值模拟，研究了不同富氧条件下辊道窑内温度场的特性及其规律。同时，对于辊道窑NOx的排放情况进行数值模拟，分析了NOx生成量随O2浓度的变化规律。研究结果表明，在燃料量不变时，富氧燃烧可以提高燃料的燃烧温度，但随着O2浓度的增加，窑内温度的均匀性变差；而且当O2浓度从21%增大到27%时，NOx的排放量缓慢上升；当O2浓度大于27%时，NOx生成量迅速增加。基于此，在实际生产中建议控制富氧浓度在27%以下；此外，以天然气为燃料的富氧燃烧，NOx的主要生成类型是热力型和快速型，其中热力型NOx的生成占主导作用。

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复合胶凝浆体中粉煤灰组分反应程度定量表征方法研究

王志亮，丁庆军，黄修林

. 2014, (2): 32-37.

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采用了盐酸选择性溶解法（Hydrochloric Acid Selective Dissolution Method，SD）和核磁共振法（Nuclear Magnetic Resonance Method，HH）共同研究了不同粉煤灰掺量、不同养护温度和不同水胶比下粉煤灰水泥复合浆体（Fly AshCement，FAC）中FA组分的水化程度。两方法所得规律一致：粉煤灰水泥复合浆体中FA组分水化程度随着粉煤灰掺量的提高而降低，随着养护温度的升高和水胶比的增大而提高。粉煤灰水泥复合浆体FA组分水化程度定量表征研究中，核磁共振法表征值高于选择性溶解法，两者的差值随FA掺量的增加而减小，随养护温度的升高和水胶比的增大而增大。

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酸对硫酸铝系列液体无碱速凝剂稳定性影响

甘杰忠，王玲，田培，赵霞，陈拴发，关博文

. 2014, (2): 38-43.

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液体无碱速凝剂（LAFA）产品生产后正常贮存条件下，易出现结晶、分层现象，即贮存期短的问题。研究磷酸和乳酸分别单掺对硫酸铝系列LAFA稳定性和凝结时间的影响。发现随着磷酸掺量从1%增加到7%，LAFA稳定期可延长66%，净浆凝结时间先缩短（磷酸掺量1%～4%）后延长（磷酸掺量4%～7%）。乳酸对速凝剂稳定性和净浆凝结几乎无影响。研究发现，硫酸铝系列液体无碱速凝剂不稳定的原因是铝离子水解并聚合，当聚合到一定程度时因无法克服自身重力作用而聚沉。提出了液体无碱速凝剂聚沉失稳的三阶段物理模型。

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纳米甲基纤维素接枝共聚物制备与表征

帅闯，张弛，林晓艳

. 2014, (2): 44-48.

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利用原子转移自由基聚合法合成甲基纤维素接枝共聚苯乙烯和甲基纤维素接枝共聚丙烯酰胺获得纳米甲基纤维素。系统讨论溶剂、温度、时间对甲基纤维素接枝共聚物产率的影响。结果表明，甲基纤维素接枝共聚在溶剂二甲基亚砜105 ℃里反应8 h，甲基纤维素接枝聚苯乙烯产率达到35.1%，甲基纤维素接枝聚丙烯酰胺达到10.7%。在均相溶剂二甲基甲酰胺105 ℃里反应10 h，获得10.8%的纳米甲基纤维素接枝共聚苯乙烯，得到甲基纤维素接枝聚苯乙烯直径为200 nm棒状纳米结构。利用傅里叶红外光谱（FTIR）和核磁共振（1H NMR）、扫描电子显微镜（SEM ）、场发射透射电子显微镜（TEM）对甲基纤维素接枝共聚物结构进行表征。

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废旧LDPE/SBS复合改性沥青SMA混合料的路用性能研究

牛冬瑜，韩森，徐鸥明，黄啟波，关甫洋

. 2014, (2): 49-53.

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以韩国SK-90#沥青作为基质沥青，选用废旧LDPE与SBS作为改性剂制备SMA沥青混合料，通过室内试验，测试和评价沥青混合料的路用性能，分析LDPE与不同类型SBS改性剂对混合料性能的影响。应用有限元程序对LDPE/SBS复合改性沥青SMA混合料的路面结构力学响应规律进行研究，分析表征其性能效益的指标。研究结果表明：其混合料高温性能、低温性能与抗水损坏能力都有所提高，且LDPE与星型SBS复合改性沥青混合料的各项性能优于LDPE与线型SBS复合改性沥青混合料；使用LDPE/SBS复合改性沥青不仅能够提高路面使用寿命，而且可以优化路面结构，起到节约成本的目的。

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纤维沥青碎石封层层间粘结性能及其影响因素

张争奇，石伟，边秀奇

. 2014, (2): 54-59.

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为了研究纤维碎石封层层间粘结性能的影响因素，在碎石封层强度形成机理及抗裂机理理论分析的基础上，采用直接拉拔试验和正压扭剪试验评价碎石封层层间抗拉性能和层间抗剪性能，利用正交试验深入分析乳化沥青用量、碎石用量、纤维用量、纤维长度4个因素对纤维碎石封层层间粘结性能的影响。研究发现影响层间抗拉强度的程度表现为：乳化沥青用量＞碎石用量＞纤维长度＞纤维用量；影响层间抗剪强度的程度表现为：乳化沥青用量＞碎石用量＞纤维用量＞纤维长度；通过直接拉拔试验和正压扭剪试验表明，当纤维沥青碎石封层采用5～10 mm集料粒径时，碎石撒布量13 kg/m2、乳化沥青洒布量2.0 kg/m2、纤维用量100 g/m2、纤维长度60 mm，纤维碎石封层可取得最佳的层间粘结性能。有关结论可为纤维沥青碎石封层设计与施工提供参考。

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设同步碎石下封层的基面间剪切强度影响因素分析

周泽洪，郑南翔，纪小平

. 2014, (2): 60-66.

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旨在考察设同步碎石下封层的基面间剪切强度的影响因素及影响规律，变化沥青种类和用量、碎石粒径和撒布率成型复合试件，采用直剪仪测试不同温度及试验荷载下的剪切强度。研究结果表明：层间剪切强度随沥青用量呈先增加后减小的变化趋势，峰值处为最佳沥青用量；在碎石粒径与撒布率相同的情况下，不同种类沥青的最佳沥青用量及最大抗剪强度有差异，抗剪强度最大的为SBS改性沥青，抗剪强度最小的为基质沥青；碎石撒布率对层间剪切强度有明显的影响，5～10 mm、10～15 mm碎石的最佳撒布率为60%和30%；碎石粒径对剪切强度和沥青用量有重大影响，推荐5～10 mm粒径的碎石作为同步碎石下封层的最佳粒径；随着试验温度升高，层间剪切强度降低；随着试验试件上正压力的加大，层间剪切强度增强，试验结果偏离实际情况，因此推荐合理试验温度为60 ℃、试验时试件上正压力为0 MPa。

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基于多目标遗传算法的汽轮机转速PI控制器参数优化

涂环，陈辉

. 2014, (2): 67-71.

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针对常规PID参数整定方法不能兼顾系统快速性、稳定性和准确性要求的缺陷，提出了一种基于非支配排序多目标遗传算法-Ⅱ（Non-dominated Sorted Genetic AlgorithmⅡ，NSGA-Ⅱ）和多属性决策技术（Multiple Attribute Decision Making，MADM）的PID参数的优化设计方法。以系统的超调量、调节时间和时间乘以误差绝对值积分（ITAE）指标最小作为优化目标，以频域稳定性为约束条件，以PID参数为设计变量，建立多目标优化模型。利用NSGA-Ⅱ算法求出Pareto最优解集，采用逼近理想解的排序方法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）进行Pareto最优解排序，进而得到最终的最优解。以某型工业汽轮机转速PI控制器参数的多目标优化设计为仿真算例，验证了该文设计方法的有效性和优越性。

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基于Quest3D的抓斗挖泥船平挖作业交互式仿真

吕学昭，肖汉斌，崔建勋，沈威

. 2014, (2): 72-75.

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三维可视化仿真所创造的交互环境具有真实感及可控制的优点，运用Quest3D软件实现了抓斗挖泥船平挖作业的交互式仿真。通过分析推导抓斗平挖作业的钢丝绳轨迹曲线，得出抓斗在平挖过程中每个时段的运动情况，对应编制出Quest3D程序通道表，利用电脑硬件实现了控制抓斗平挖作业的交互式仿真过程。研究结果为抓斗挖泥船作业可视化仿真提供参考。

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基于改进引力模型的集装箱班轮网络构建研究

王杰，梁金鹏

. 2014, (2): 76-81.

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以复杂网络理论为基础，探究集装箱班轮网络的构建机理。分析集装箱班轮的特点，其节点间预期货流量是决定网络连边的关键因素。为此，对经典引力模型进行改进，预测节点间的预期货流量，按预期货流量由大到小顺序连边，构建集装箱班轮网络引力模型，并以东亚区域实际网络数据来验证，发现能有效反映集装箱班轮网络的构建问题。

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基于RFPA^2D的岩石裂纹扩展模式的研究

钟波波，张永彬，李宏

. 2014, (2): 82-88.

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运用岩石破裂过程分析软件——RFPA^2D，通过对岩石试样中预置一组裂纹，研究了裂纹几何分布（不同裂纹倾角、不同岩桥倾角）及围压条件对裂纹扩展模式的影响。数值模拟再现了非均匀岩石介质中多裂纹扩展的相互作用模式及其贯通机制。结果表明：1）预置裂纹的几何分布对裂纹贯通机制有显著影响。2）随着裂纹倾角的增大，试样的平均峰值强度明显增加，当裂纹倾角较大（75°左右）时，峰值强度接近无预置裂纹试样。3）随着围压的增大，剪破裂明显增多，剪裂纹对扩展模式起主导作用。在高围压条件下，试样的破裂形式与在低围压下显著不同，且与均质试样的破裂形式也有显著不同。

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深部硐室围岩分区破裂化现象数值模拟研究

苏仲杰,钱七虎

. 2014, (2): 89-94.

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围绕深部岩体工程的分区破裂化现象，通过数值模拟方法研究了深部硐室围岩分区破裂化现象产生的力学机理及其应力的变化规律。针对深部圆形硐室围岩，分别对应力状态Py＞Px、Py=Px、Py＜Px进行数值模拟，发现了深部围岩产生的应力集中现象。当应力集中的应力值超过岩石的强度时，就会产生分区破裂化现象。

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水分及冻融效应对页岩力学特性影响的试验研究

张慧梅，杨更社

. 2014, (2): 95-99.

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将页岩试样干燥后进行饱水及冻融循环试验，并对各种状态下的岩样进行力学特性试验，研究了岩石的遇水软化性、冻融劣化及变形破坏规律，分析其损伤扩展特性。结果表明：水分及冻融循环对页岩的力学效应有重要影响。岩石结构弱化，摩擦特性增强，力学性质产生劣化，但经历20次冻融循环后冻融损伤趋于稳定。

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某高层建筑风效应及其测点布置对风效应影响分析

唐欢,王磊,梁枢果,李霆,彭晓辉

. 2014, (2): 100-105.

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为考察某259 m超高层建筑表面风压、风致响应及测点布置对风效应的影响，对该高层进行了刚性模型测压试验。根据随机振动理论算得了该高层的风致响应。结果表明，该建筑最高居住层风致加速度响应在一定程度上超出了规范阈值，而结构顶部最大风致位移响应在规范允许范围内。通过对不同行列测点风压数据分析发现，除受周边干扰的部分区域外，同一列自上而下不同行测点风压数据呈平稳变化趋势，而同一行不同列测点风压数据则差别显著；分析不同测点层(列)取舍方式对动力响应的影响可知，适当减少测点层数对动力响应结果影响甚微，而减少测点列数则使动力响应出现较大变化，说明在风洞试验模型测点布置时，可适当增加测点行间距，并尽量控制测点列间距，以此来解决测点总数限制的问题。

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施工过程不确定因素对大跨径PC连续刚构桥长期挠度影响分析

李源，贺拴海，任伟，侯炜

. 2014, (2): 106-110.

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为研究施工过程中的不确定因素对大跨径PC连续刚构桥运营期长期挠度的影响，提高长期桥梁下挠预测计算的准确性，将施工过程中各不确定因素定量模拟，通过有限元计算其各因素对结构长期挠度的影响程度，为通过合理调节施工过程减小结构长期下挠提供参考。结果表明，合理控制悬臂单节段施工时间及控制节段间接缝刚度能减小桥梁长期挠度；在合理的混凝土加载龄期范围内，混凝土加载龄期对桥梁长期挠度影响较小，适当推迟二期恒载施工时间，对减小结构长期挠度亦是有利的。

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印迹型TiO₂光催化剂的制备及性能研究

周婉媛，尹佳音，伊玉，姬广凯，李晔，许士洪

. 2014, (2): 111-114.

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以钛酸四正丁酯作为钛源和功能单体，对羟基苯甲酸乙酯作为模板分子制备出了印迹型二氧化钛光催化剂。X射线衍射结果表明，该催化剂为锐钛矿相和金红石相混晶。光催化降解实验表明，在功能单体与模板分子摩尔比为5∶1，煅烧温度和时间分别为550 ℃和2 h时，该光催化剂具有最佳的催化活性；经过12 h光催化降解反应，其对目标分子对羟基苯甲酸乙酯的降解率可达90%，是非印迹型光催化剂的2.1倍。

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基于ArcEngine与IDW法的矿石储量分析研究

周洪文，杜玉星，任高峰，王玉杰

. 2014, (2): 115-119.

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以C#与ArcEngine的二次开发为工具，利用矿山已有钻孔数据，根据IDW法实现矿石储量估算。研究利用AE开发的IDW法在已知钻孔数据的情况下实现矿石储量估算与矿床矿石品位三维模拟分级显示。所用到的数学模型为球体模型，矿体模型为ArcGIS下建立的多片模型，主要建模软件为Google SketchUp。结果表明，利用AE开发的IDW法实现矿石储量估算的效率和精确度较高，开发难度和成本较低，开发周期短。系统矿石储量估算结果的平均反算误差为2.86%。

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泗洲选厂球磨介质试验研究与优化

李博, 肖庆飞, 康怀斌

. 2014, (2): 120-124.

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介绍了在实验室中进行球磨介质研究与优化的方法。以精确化装补球理论基础为依据，根据所选矿石的力学性质，精确地计算出初装球的球径和球比，最终确定了70∶50∶40∶30=20∶30∶20∶30的磨机初装球比方案。该方案与现厂方案相比，磨矿产品细度显著提高，而且产品粒度组成趋于合理，进而提高了浮选过程指标。

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基于混合包围体层次树的机器人碰撞检测试验

陈琳,戴骏,冯俊杰,黄炳琼,董海涛,潘海鸿

. 2014, (2): 125-130.

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为解决喷涂、焊接、装配等工业现场中能快速检测出机器人与周边环境是否发生碰撞，提出一种适用于铰接模型机器人的碰撞检测算法——混合包围体层次树算法。该算法利用了不同包围体所具有的优势：由OBB包围机器人连杆时更紧凑和以OBB为基元构建球包围体时计算简化和耗时少。该算法采用由顶层、中间层和底层3层结构构成的包围体层次树技术。如果包围体层次树中父节点包围体不存在碰撞，则无须对子节点包围体进行碰撞检测，且顶层与中间层采用二叉树结构来存储数据，以此加快碰撞检测速度。而且该算法可以随着机器人实际运动时各连杆间相对位置的变化而动态更新，以此适应机器人的碰撞检测。通过开发OpenGL上位机控制软件和搭建Parker控制器等构建的机器人实体实验平台验证所提出的碰撞检测算法的有效性。

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两自由度宽频压电能量收集装置结构优化

张斯阳，孙科，陈定方，陶孟仑

. 2014, (2): 131-135.

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利用ANSYS对两自由度压电振子进行仿真分析，探讨压电振子的形状对压电振子的谐振电压与带宽的影响，研究两自由度压电振子的长度、固定端宽度、自由端与固定端的宽度比、压电层与基层的厚度比以及质量块的厚度对两自由度压电振子的固有频率、谐振状态下产生的最大电压以及频带带宽的影响。通过对以上数据的分析比较对其结构进行优化，得到一个较为合理的尺寸。

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基于PSO算法虚拟Leader的多机器人编队控制

高芹，郑新娟，钟毅，程松林

. 2014, (2): 136-140.

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针对leaderfollower编队方法的不足，引入分散化编队控制策略并提出了基于PSO算法的虚拟领航者的多机器人编队控制方法。引入一个基于改进PSO算法进行路径规划的虚拟领航者，控制编队方向；同时通过信息共享，领导者带领追随者跟踪虚拟领航者的踪迹，完成编队队形维护和控制，从而有效地避免队形陷入局部最优及避免角度的骤变引起队形不稳的问题。在仿真平台上进行仿真和分析，在实物平台得以验证。

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