巫尚蔚 , 杨春和 , 张超 , 冒海军 , 杜艳强 , 张修照
2016, 39(3):1-12. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.001 CSTR:
摘要:尾矿细粒化是矿业发展趋势,细粒尾矿的粒径分布对尾矿宏观力学特性及坝体稳定性具有重要影响。采用筛分法和沉降法,对82个尾矿试样进行了颗分试验,建立了细粒尾矿粒径分布的Weibull函数模型。试验结果表明:细粒尾矿粒径呈"细多粗少"的分布规律,这种规律服从Weibull分布,可以用Weibull分布对粒径分布进行描述和外推预测;传统分形模型中假设每级粒度的破碎率为常数与实际情况不符,Weibull分布可以看作对分形模型误差的一种修正;在破碎过程中,粒径的概率密度分布会出现峰值,这个峰值不断向粒径小的方向偏移,最终形成"细多粗少"的分布特点。研究结果有助于磨矿工艺的改进,并可以为土工试验做出科学的级配方案提供参考。
2016, 39(3):13-20. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.002 CSTR:
摘要:免维修流体输送装置RFD由压缩空气做动力,通过气液换能驱动被输送液体间歇性出料。该装置不含运动部件,其优化设计是关系到装置高效稳定运行的关键理论。文中分析了传统枚举法和边际效用法在方案搜索中存在的问题,重点讨论了遗传算法在多目标高维优化问题中的应用,通过计算实例比较了3种方法的计算结果,得出遗传算法在本问题求解中的优势。最后,针对流量和扬程需求,采用遗传算法进行了装置的系列化设计,并分析了有关结构参数和运行参数的变化规律,进一步给出了不同密度和粘度下,RFD装置输送流量的换算关系,为RFD装置的工业设计打下坚实的基础。
2016, 39(3):21-27. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.003 CSTR:
摘要:汽车前端结构刚度的合理设计可以有效改善行人保护性能,以刚度曲线为目标,利用结构优化方法对保险杠缓冲块进行了结构优化设计。对某乘用车前保险杠进行冲击实验,建立前保险杠与刚性柱碰撞的有限元模型,对比仿真和实验得到的刚度曲线,验证了有限元模型的准确性。为了使保险杠区域的刚度曲线达到理想刚度曲线的要求,以缓冲块的材料刚度和几何形状作为设计变量,将保险杠刚度曲线与理想刚度曲线所围成的面积最小化作为目标,采用自适应响应面法进行优化求解。结果表明,优化后的材料刚度和几何形状所对应的保险杠刚度曲线与理想刚度曲线比较接近,能够满足行人保护的要求。
王洪彬 , 曾星星 , 张友强 , 欧阳金鑫 , 熊小伏 , 魏甦
2016, 39(3):28-36. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.004 CSTR:
摘要:智能变电站作为智能电网建设的核心部分,其二次设备运行状态关系着电力系统的安全性和稳定性。针对智能变电站二次设备故障原因错综复杂以及运行状态信息不完全的特征,建立智能变电站二次设备状态评估层次模型和指标体系,引入灰色聚类对智能变电站二次设备状态进行灰色分类以及构建灰色白化权函数,并利用层次分析法计算状态指标权重,结合层次分析法与灰色聚类对智能变电站二次设备进行定性和定量的状态评估。实例分析验证了文中方法有效易行,为智能变电站二次设备状态检修工作提供了理论依据。
2016, 39(3):37-42. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.005 CSTR:
摘要:根据舰船推进装置对水润滑轴承系统的运行精度要求,通过建立水润滑橡胶轴承系统有限元接触模型,研究不同橡胶硬度、厚度对直槽和螺旋槽水润滑橡胶轴承系统跳动量的影响规律,提出水润滑轴承系统跳动量控制方法。研究结果表明,水润滑橡胶轴承系统跳动量随橡胶硬度增大而减小,随橡胶厚度增大而增大。当橡胶硬度在85~95 Shore A时,轴承系统主轴跳动量较小。在保证沟槽尺寸的前提下,尽量设计成较薄的橡胶厚度。相比直槽结构,螺旋槽水润滑橡胶轴承系统跳动量更小。因此,科学合理地设计水润滑橡胶轴承橡胶衬层材料硬度和几何结构,能显著减小轴承系统的跳动量,提高运行精度。
骆宇时 , 赵云松 , 刘志远 , 郭会明 , 方向 , 张剑 , 唐定中
2016, 39(3):43-50. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.006 CSTR:
摘要:采用光学显微镜和扫描电镜对铸态、固溶态和时效态的第二代镍基单晶合金DD11的显微组织进行定量表征,并测试了不同一级时效处理后的合金1100℃/140 MPa和980℃/250 MPa条件下的持久性能。结果表明:合金经过1320℃/6 h固溶处理后,(γ+γ')共晶相全部溶解,凝固偏析显著降低,合金组织均匀。一级时效温度低于1160℃时,γ'相为方形,一级时效温度高于1180℃时,γ'相为球形,γ通道显著变宽,并在通道内析出细小的γ'相。随一级时效温度提高,合金的持久寿命先增大后降低。持久性能与γ'相尺寸、体积分数及形态密切相关。
2016, 39(3):51-57. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.007 CSTR:
摘要:中国镍铁渣排放量很大,但目前尚未找到大量利用的途径。笔者在分析镍铁渣组成、性能的基础上,对镍铁渣作为活性混合材使用的可能性及效果进行了研究。结果表明:镍铁渣中非晶体矿物的含量为88.1%,含量高达27.07%的MgO主要以顽辉石和镁铁橄榄石两种晶体矿物形式存在。镍铁渣的比表面积影响其活性和在水泥中的掺量。作为活性混合材,镍铁渣比表面积需不低于454.6 m2/kg。比表面积越大,活性指数越大,掺量越大。镍铁渣水泥的压蒸安定性合格,即使在水泥中掺入50%比表面积842.9 m2/kg的镍铁渣,水泥的压蒸膨胀率仅为0.11%,大大低于0.5%的GB750-1992要求,由此证明镍铁渣不会因为MgO含量高而影响其作为活性混合材的使用。
2016, 39(3):58-67. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.008 CSTR:
摘要:基于岩石单轴抗压强度为正态分布随机变量,利用数理统计理论对岩样单轴抗压强度置信区间、置信度等问题进行了系统的分析研究,整理并推导出了岩样单轴抗压强度"区间估计指标"的理论计算公式,并分析了岩样单轴抗压强度样本均值、样本标准差、总体均值置信区间、总体标准差置信区间等与岩样数量之间的关系,最后利用前人试验数据进行了验证应用与分析。结果表明:现有"单值点指标"方法给出的数据"信息不足",导致不同试验条件下得到的各组试验数据之间的横向比较的可靠性得不到保证,而"区间估计指标"可克服其不足,且在岩样数量较小时仍可使用,只是其置信度会较低(置信区间宽度会较大);当岩样数量较小时,样本标准差的波动性比样本均值的波动性约高一个数量级,样本标准差的随机性与离散性更大且达到收敛稳定所需的岩样数量也更大;岩样单轴抗压强度的"区间估计指标"置信区间、置信度等与岩样数量、岩样非均质性、岩样强度分布的随机性等有关。
熊东 , 黎小娇 , 李庆文 , 马明静 , 曾孝平 , 朱周梅
2016, 39(3):68-74. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.009 CSTR:
摘要:为了减少汽车转弯自动照明控制系统数据滤波处理中的延时,在滑动中值滤波方法基础上,提出了一种带补偿的限幅滑动中值滤波算法,通过补偿的方式跟随信号的变化趋势。该算法通过2个步骤完成滤波,先对数据进行带补偿方式的限幅处理,再进行滑动中值滤波处理。该算法综合了滑动中值滤波法的实时性以及限幅滤波法对偶然性干扰滤除的有效性,实现更准确的滤波。仿真与实测结果表明,与滑动中值滤波方法相比较,改进后的算法滤波能够实时地滤除数据中的干扰,处理时间可减少62%,滤波效果较好,且速度信号的数据滞后时间较短,实时性较高,满足系统设计要求。
2016, 39(3):75-83. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.010 CSTR:
摘要:针对目前车辆异常行为检测中的检测实时性问题,提出了一种基于智能视频分析技术的车辆异常行为检测方法。车辆出现异常行为时车辆位置变化、速度变化及运动方向变化较大。通过背景差分法检测运动车辆,并采用均值漂移算法跟踪运动车辆,获取车辆位置、速度、运动方向等车辆异常行为判别参数,对3种判别参数的状态函数加权融合检测车辆行为。为验证该算法的有效性,将对真实交通场景中采集的交通视频进行车辆运行状态检测实验。实验结果证明该算法能及时有效地检测出交通场景中的车辆异常行为。
2016, 39(3):84-94. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.011 CSTR:
摘要:为研究不同开窗通风模式对寒冷地区冬季室内环境参数的影响,采用CFD中的Realizable k-ε模型对兰州地区某住宅在考虑非稳定传热情况下的室内流场、温度场、热舒适性进行了数值分析,得到了既保证室内采暖温度要求又改善了室内空气品质的三种冬季自然通风模式。比较了三种通风模式下不同房间内的流场、温度场的分布特征。对不同通风模式下室内热舒适性的评价结果表明:室内整体上偏凉。
2016, 39(3):95-100. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.012 CSTR:
摘要:对羟基苯乙酸(HPA)脱羧酶是一类甘氨酸自由基脱羧酶,催化前体对羟基苯乙酸或吲哚乙酸的脱羧反应,形成终产物对羟基甲苯和对甲基吲哚。由于其蛋白质结构中小亚基(HpdC)的存在,使其显示了一些不同于其他已知的几种甘氨酸自由基体系的特性,被认为是一类新型的甘氨基自由基酶体系。前期的研究结果初步显示了HpdC在整个脱羧酶体系中的重要性,但缺乏系统的实验验证。通过构建系列杂化脱羧酶(包括组合杂化酶体系与嵌合杂化酶体系)高表达质粒,对相应的编码蛋白质进行分离纯化以及酶活性检测等,探究了小亚基在整个脱羧酶体系中的功能。研究结果证明,小亚基HpdC的存在,一方面直接影响整个编码蛋白质的溶解性及复合物的稳定性,另一方面则通过介导脱羧酶高级聚合状态的形成,决定着酶的催化活性。
2016, 39(3):101-108. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.013 CSTR:
摘要:弹性波作用下渗流多孔介质微粒运移分析是对目前静态流体或稳态多相渗流中微粒运移/捕集的补充,通过分析弹性波对微粒剥离运移捕集过程的影响,建立弹性波作用下微粒运移模型,得到对微粒运移效果和储层物性变化的影响规律。由推导得到的弹性波作用下微粒剥离临界速度可知,当微粒与孔喉半径的比值越小时弹性波导致的振荡附加力影响越大,临界速度与流体粘度、微粒/孔喉半径比成负相关,与基质胶结程度、结构力、微粒半径、微粒密度成正相关。弹性波作用下微粒运移模型需同时考虑多孔介质渗流速度的变化,此时微粒剥离释放速率增加,但随着波衰减和时间延长而降低,微粒在孔隙表面沉积滞留速率先上升后下降,喉道堵塞的速率有所上升,说明弹性波作用下微粒的剥离和悬浮能力增加,但亦增加了微粒在微细孔喉"架桥"堵塞的可能性。研究结论对岩石物理学和工业化波动处理涉及的储层物性研究具有一定指导意义。
2016, 39(3):109-116. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.014 CSTR:
摘要:焦炉集气管压力是炼焦生产过程中重要的工艺参数,其值是否稳定,直接影响到煤气质量、焦炉寿命、焦炭质量和生产环境。针对焦炉集气管压力系统是一个强干扰、非线性和多变量耦合的复杂系统,采用LS-SVM辨识出焦炉集气管压力系统的逆系统模型,并将其串联在原系统之前,运用逆系统的方法将集气管压力系统解耦成2个相互独立的单输入单输出伪线性子系统。同时,对解耦后的系统采用非线性内模控制策略以保证系统的鲁棒性和稳定性。仿真和应用结果表明该控制策略的解耦控制效果较好,提高了系统的快速调节能力和跟踪精度,而且增强了系统的鲁棒性,可以保证焦炉集气管压力稳定在现场工艺要求的范围内。
张千贵 , 梁永昌 , 范翔宇 , 李广治 , 李纬韬 , 杨博仲 , 童盟
2016, 39(3):117-124. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.015 CSTR:
摘要:在油气钻井工程中,由岩石蠕变引起的井眼缩径或井壁坍塌时有发生,本文基于能量守恒定律分析岩石蠕变的3个阶段,阐述传统的蠕变模型难以研究岩石加速蠕变阶段的原因。为此,在西原模型的基础上串联了一个绕组元件,建立改进西原模型及相应的本构方程。根据油气开发过程中所钻遇地层部分岩心的蠕变实验数据,对建立的改进西原模型进行验证,表明该模型能够很好地反映出岩石的蠕变特性,尤其是在岩石所受荷载大于长期强度的情况下,对凸显岩石加速蠕变阶段效果明显。该改进西原模型的提出可为进一步揭示岩石蠕变的客观规律提供理论依据。
2016, 39(3):132-139. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.017 CSTR:
摘要:以水泥稳定三峡库区风化砂的回弹模量值为研究对象,在风化砂中分别掺入3%、5%、7%、9%的水泥制作试样,然后各自养护7、14、21、28、35、56、70 d,开展室内回弹模量试验。试验结果表明:掺水泥能显著提高风化砂的回弹模量值。在相同的养护龄期下,随着水泥掺量的增加,回弹模量值逐渐增大,增长的幅度先大后小,二者呈现良好的对数函数关系;在相同的水泥掺量下,随着养护龄期的增长,回弹模量值也逐渐呈线性增大,且在最初养护的28 d内,回弹模量值的增长占整个测试期内的95%左右。通过回归分析,分别建立了水泥掺量与回弹模量值之间、养护龄期与回弹模量值之间的数学模型,再通过补充试验,进一步验证了所建数学模型的正确性及精确度。
2016, 39(3):140-146. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.018 CSTR:
摘要:参照欧洲ECE R66法规要求,建立客车侧翻仿真模型及其乘员约束系统模型。利用LS_DYNA软件对客车侧翻碰撞试验和客车座椅动态试验进行模拟分析,并与试验结果进行对比,结果表明,有限元模型具有较高的精度。将4个Hybrid Ⅲ 50%男性假人模型放置在客车最薄弱的车身段座椅上。对客车侧翻过程中,3种约束条件(无安全带、两点式安全带和三点式安全带)的乘员损伤情况进行分析。研究结果表明:无安全带约束时,假人头部和颈部将受到严重损害;两点式安全带和三点式安全带对于所有假人颈部及胸部的保护效果相近;两点式安全带能有效降低大部分假人的头部损伤风险,但碰撞侧外侧假人头部损伤值仍较高。
2016, 39(3):147-153. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.019 CSTR:
摘要:为研究软母线刚度对特高压电气设备地震响应的影响,建立考虑刚度的软母线位形函数、最大弧垂及软母线最大应力的计算公式。通过软母线连接的特高压设备振动台模型试验与有限元计算的对比分析,验证了笔者给出的考虑刚度的软母线位形函数、最大弧垂计算公式的正确性。有限元分析结果表明:当软母线的刚度增大时,软母线的垂跨比减少,软母线与特高压设备之间的地震耦合作用增强,增强了软母线对设备的拉伸作用,从而使设备的地震反应随着导线刚度的增加而增加。软母线刚度对频率较高的设备其地震反应的影响要大于对设备频率较低设备地震反应的影响。
2016, 39(3):154-162. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.020 CSTR:
摘要:自康普顿散射提出以来,其理论研究和应用研究一直是国内外的热点。基于NaCl和KCl溶液的康普顿散射,通过一定的近似处理,从理论上分析适合这两种溶液的康普顿散射光子数与溶液浓度之间的关系表达式;然后,通过康普顿散射实验验证康普顿散射的理论和实验研究。为了从更微观的角度来把握NaCl和KCl溶液康普顿散射的机理,笔者立足于密度泛函理论对NaCl与KCl溶液的电子结构作了深入分析,得出结论:除质量密度、散射衰减因子以及溶液的浓度外,电子数密度和电子受到的束缚也对康普顿散射光子数有影响,其中,电子数密度是影响NaCl与KCl溶液康普顿散射光子数的主要因素。
2016, 39(3):163-170. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.03.021 CSTR:
摘要:不确定性参数对行星架静强度的影响,取行星架强度最薄弱的部位-前轴承支座挖根(清根处)为研究对象,采用参数方差分析法从不确定性参数中挑选显著参数,并利用D最优抽样法选取样本点组合,计算精细有限元模型清根处应力响应值,继而基于最小二乘估计建立多项式回归响应面模型。基于快速响应面模型,利用蒙特卡洛模拟法和统计分析法研究显著性参数过盈量、铸造圆角和腹板公差对清根处第一主应力的影响,并从可靠度角度对清根处静强度进行评估。研究发现过盈量和前后腹板偏差的离散性对清根处静强度影响明显,同时行星架可靠度达到99.3%,表明在考虑了GL和IEC安全系数后,行星架可靠度仍然非常高。