• 2016年第39卷第4期文章目次
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    • 渐变刚度钢板弹簧建模方法对比

      2016, 39(4):1-7. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.001 CSTR:

      摘要 (1599) HTML (311) PDF 3.29 M (1116) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地分析钢板弹簧刚度特性,对钢板弹簧建模方法进行了对比研究。依据钢板弹簧国家标准GB/T 19844-2005,针对某型渐变刚度钢板弹簧分别在有限元软件Hypermesh和多体动力学软件Adams中建立其有限元模型和离散梁模型,并进行了仿真,得到刚度特性。将仿真结果与试验值进行了比较。结果表明,在针对该钢板弹簧的刚度分析中,运用离散梁法得到的刚度特性更加接近试验值。

    • 插装式电液比例流量放大阀特性分析

      2016, 39(4):8-15. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.002 CSTR:

      摘要 (1350) HTML (474) PDF 4.36 M (944) 评论 (0) 收藏

      摘要:插装阀具有通流量大、结构简单和成本低等优点,广泛应用于液压系统中。笔者针对一种主级基于流量放大原理、先导级采用单级伺服比例方向阀的两级插装比例节流阀特性进行分析,建立了该比例节流阀的简化数学模型,获得了简化条件下的特性关系式。以此为基础,在SimulationX软件环境中建立该液压阀的仿真模型,利用实验数据对模型正确性进行验证,运用验证后的仿真模型对比例阀性能特性进行分析。结果表明:该液压阀输出流量静态特性存在死区,阶跃响应存在时间滞后,主阀流量放大倍数并不是常数,性能影响因素与主阀反馈槽预开量、面积梯度、级间过渡容腔体积以及先导阀通流能力等相关。

    • 风电增速齿轮箱动力学性能优化方法

      2016, 39(4):16-23. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.003 CSTR:

      摘要 (1307) HTML (331) PDF 3.72 M (1173) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立增速齿轮箱动力学分析有限元模型,利用Lanczos法求得齿轮系统的振动模态;以齿轮副时变啮合刚度激励、齿面综合误差激励和轮齿啮合冲击激励为内部作用激励,采用直接积分法求得箱体表面节点的动态响应。选取箱体上12个主要结构参数作为动力学性能优化的设计变量,齿轮箱体积为状态变量,以齿轮箱表面振动加速度的均方根值最小为动力学性能优化的目标函数,利用零阶与一阶优化算法求得最优设计变量。结果表明:优化前后箱体均不产生共振,且满足静力学条件;优化后目标函数减小37.5%,箱体各计算点的振动响应均有较大幅度的减小,最大减小量为54%。

    • 直接接触式换热器传热性能优化

      2016, 39(4):24-31. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.004 CSTR:

      摘要 (1257) HTML (425) PDF 2.33 M (1240) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了以容积换热系数为目标函数,工质流率U0、喷头喷孔直径di、导热油液位高度Z为决策变量的直接接触式换热器性能优化模型,同时进一步将液滴群行为与传热协同关系作为约束条件引入优化模型中,重点分析该约束条件对优化过程及结果的影响。运用遗传算法对原模型和补充模型进行了优化分析,结果表明:原模型优化后的容积换热系数达到了初始值的6.7倍;而补充模型最优值的迭代次数比原模型减小了约55%,同时最优值比原模型提高了0.3%。所以该约束条件不仅提高了迭代速率,还提高了寻求全局最优值的概率,使得最优解更逼近全局最优值。

    • 介电参数数值实验在探地雷达试验检测中的应用

      2016, 39(4):32-40. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.005 CSTR:

      摘要 (1295) HTML (425) PDF 4.04 M (981) 评论 (0) 收藏

      摘要:相对介电常数标定是探地雷达试验检测的重要内容,直接影响探地雷达的试验检测精度,常规的方法是采用取芯进行校正,从反射时间和芯样厚度来获取波速和近似的相对介电常数,常常忽略了介电参数中电导率对雷达波速的影响。为减少单一的取芯校正方法带来的误差,采用时域差分法,对不同电导率的钢筋混凝土介质的双介电参数进行数值实验,分别从数值模拟剖面、单道波信号、电场分量波场快照3个方面,讨论了钢筋混凝土介质的相对介电常数、电导率和波速三者之间的关系,并分别采用三次插值和双调和样条插值方法获得了双介电参数对雷达波速校正的相关关系。结果表明:双介电参数与雷达波速的相关关系呈分段曲面分布,应综合考虑电导率和相对介电常数来进行雷达波波速校正。

    • 多点锚固体外无粘结CFRP预应力加固RC梁的抗弯性能

      2016, 39(4):41-49. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.006 CSTR:

      摘要 (1101) HTML (500) PDF 3.42 M (805) 评论 (0) 收藏

      摘要:在梁侧或梁底用波形齿横向张拉CFRP片材并锚固的体外预应力加固混凝土结构技术,对3根完全相同的7 m跨T形截面梁进行加固:其中2根梁侧面加固;1根梁底部加固。试验表明:多点锚固体外无粘结CFRP预应力可以依据构件的弯矩来调整各段的加固量从而更有效的利用CFRP材料的高强性能;梁底与梁侧加固对提高构件的抗弯刚度差别不大;波形齿能彻底解决预应力CFRP片材的锚固问题。以该3根加固梁的试验结果为基础,提出了梁体极限状态下塑性绞区长度的体外无粘结预应力碳纤维加固受弯构件的抗弯承载力公式,以及考虑二次效应的有效惯性矩法的挠曲变形的计算公式,通过与试验值的对比分析可知,所提出的方法可供设计参考使用。

    • 含钼铜精矿氧化焙烧-浸出分离钼研究

      2016, 39(4):50-56. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.007 CSTR:

      摘要 (1311) HTML (309) PDF 2.34 M (1096) 评论 (0) 收藏

      摘要:四川攀西地区的含钼铜精矿中,由于钼、铜矿物组成复杂,共生关系紧密,提出了氧化焙烧-浸出工艺进一步分离钼。将试样置入焙烧炉中进行氧化焙烧,使硫化物转化为CuO、MoO3、Fe2O3等氧化物后;添加NaOH、H2O与MoO3反应生成可溶性Na2MoO4,浸出渣作为铜精矿产品。研究结果表明:铜、钼等以氧化物形式赋存于焙烧矿中,氧化焙烧矿中的硫含量较低为0.53%,硫以SO2气相形式挥发;在焙烧温度650℃、焙烧时间120 min、氢氧化钠用量为30%、浸出温度60℃、浸出时间120 min、浸出液固比2∶1的综合条件下,钼的浸出率为94.24%,铜精矿(浸出渣)中铜的质量分数为24.27%,钼分离效果明显。

    • 氢还原竖炉的模拟分析

      2016, 39(4):57-66. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.008 CSTR:

      摘要 (1385) HTML (385) PDF 4.32 M (1103) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用一组物料、热量守衡式及其他有关约束关系,建立了氢还原竖炉模拟模型,可定量考察消耗量、生成量和氮气、CO兑入成分、DRI金属化率、入炉煤气温度等的关系。模拟结果表明:兑入CO可使入炉煤气量从纯氢还原的1650 N·m3左右下降到1200 N·m3左右;当CO和H2的体积之比V(CO)/V(H2)约为0.6时,氮气兑入量约为0,竖炉能量利用最佳;当V(CO)/V(H2)体积比为0.3时,最佳氮气兑入成分约为11%;纯氢还原最佳氮气兑入成分约为25%;兑入氮气可以减少入炉氢气的量,但不能减少入炉气体的总量。对氢还原竖炉模拟结果可为其工艺设计、操作和节能等提供参考信息。

    • 氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

      2016, 39(4):67-81. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.009 CSTR:

      摘要 (1198) HTML (599) PDF 5.07 M (1759) 评论 (0) 收藏

      摘要:从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。

    • MgO对高铝高炉渣脱硫的影响及其动力学分析

      2016, 39(4):82-87. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.010 CSTR:

      摘要 (1160) HTML (349) PDF 2.13 M (926) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着廉价高铝铁矿石的不断使用,高炉炉渣内Al2O3含量也随之升高,这势必会影响高炉炉渣的各项冶金性能。为深入研究高铝高炉渣脱硫性能,明确MgO含量对高铝渣脱硫性能的影响,笔者通过改变高铝渣中MgO的含量,分别设定渣中MgO含量为5%、9%、13% MgO,研究不同MgO含量高炉高铝渣的脱硫性能及其脱硫动力学。结果表明:MgO含量不仅对高铝渣的黏度、脱硫能力有不同的影响,还使炉渣的脱硫速率发生了很大的改变。MgO含量越高对应的黏度越低,脱硫能力越大;但脱硫速率却表现出了不同规律,9% MgO的脱硫速率表现为最大;经过综合比较,当碱度固定为1.1、Al2O3含量固定为17%时,MgO含量为9%的炉渣同时具有较好的粘度和脱硫性能。

    • 限制性剪切蠕变的渐进式破坏发育模式与本构方程分析

      2016, 39(4):88-95. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.011 CSTR:

      摘要 (1061) HTML (302) PDF 4.35 M (744) 评论 (0) 收藏

      摘要:以标准红砂岩方形试样为研究对象,运用自行研制开发的软弱煤岩剪切蠕变试验设备和煤岩细观力学特性测控软件、超声波检测设备,对红砂岩限制性剪切、限制性剪切蠕变过程的破坏过程、破坏模式、渐变特性进行了分析。结果表明:红砂岩试样在限制性剪切、限制性剪切蠕变条件下表现出明显的渐变破坏特性;大部分试验过程中试样内部的超声波速减小幅度较小,仅在临近破坏处有明显减小;红砂岩限制性剪切蠕变破坏发育过程表现为先形成主控破裂面,又在其附近区域形成丰富微裂隙,并发育、相互贯通,最后克服剪切面摩擦力并发生突发式破坏,且伴有较大断裂声;其破坏模式发育过程呈渐进式,破坏模式呈突发式;建立了一种可以表征红砂岩剪切蠕变渐进式破坏发育过程的本构模型。

    • 前混合磨料射流磨料速度测试的新方法

      2016, 39(4):96-102. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.012 CSTR:

      摘要 (1040) HTML (319) PDF 2.57 M (934) 评论 (0) 收藏

      摘要:前混合磨料射流超强的打击力主要是由高速磨料群提供的,因此,磨料速度测试是磨料打击力分布规律等研究的基础。针对传统研究方法的不足之处,笔者提出采用PIV技术结合自主编程设计的磨料中心识别程序,实现非接触式测试手段下磨料速度测试实验研究,并利用该方法简要分析了喷嘴结构对磨料速度的影响。结果表明,在一定范围内增加直线段长度有利于提高喷嘴出口处磨料的速度,表明在喷嘴直线段末端磨料依然处于明显的加速状态;增加收敛段长度对提高喷嘴出口处磨料速度有一定的作用,但磨料速度增幅不大;收敛角较大时,液相在收敛段前半段加速缓慢而在后半段过于剧烈,因磨料颗粒加速滞后于液相的原因导致喷嘴出口处磨料速度降低。

    • 基于协调开采技术的相邻露天矿开采程序优化

      2016, 39(4):103-111. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.013 CSTR:

      摘要 (1364) HTML (279) PDF 3.00 M (907) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对相邻露天矿实施协调开采带来的长期经济效益与开采程序变化影响短期经济效益之间存在矛盾的问题,运用露天采矿学的基本原理,研究相邻露天矿开采程序优化。分析协调开采技术的特点及采场贯通的影响因素,提出采区划分方案优化准则;建立采场、排土场形态优化模型,给出相邻采场贯通时间的计算方法,并提出贯通后采场、排土场形态优化方法。笔者结合工程实例对模型进行了验证,结果表明:通过优化采场、排土场形态,可有效减少剥离量,增加内排空间,提高贯通采场期间两矿经济效益。

    • ZnONPs增敏流动注射化学发光法检测雨水中的H2O2

      2016, 39(4):112-117. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.014 CSTR:

      摘要 (1221) HTML (368) PDF 1.71 M (813) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于ZnO纳米颗粒(ZnO nanoparticles,ZnO NPs)增敏luminol-H2O2化学发光,结合流动注射技术,研究建立一种简单、快速、灵敏地测定雨水中微量H2O2的方法。考察pH,ZnO NPs、luminol和H2O2浓度对化学发光的影响。在优化条件下,H2O2浓度在0.06~20 μmol/L范围内,H2O2浓度的对数(lg c)和化学发光峰面积的对数(lg A)具有良好的线性关系,检出限(LOD)为0.016 μmol/L(3σ)。将此方法应用于雨水中微量H2O2的测定,回收率为95%~102%,RSD(n=11)为2.41%。

    • HA的存在对活性污泥吸附Cu2+的影响

      2016, 39(4):118-126. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.015 CSTR:

      摘要 (1234) HTML (306) PDF 2.78 M (861) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨HA、金属Cu2+以及活性污泥三者间的相互作用关系,研究了在HA存在下,不同吸附时间、pH值、Cu2+质量浓度以及温度对活性污泥吸附Cu2+的影响,并从热力学、吸附前后活性污泥性状以及红外光谱等角度分析了活性污泥吸附Cu2+机理。结果表明,当活性污泥为2 g/L、HA质量浓度为50 mg/L、pH=6,Cu2+质量浓度为50 mg/L时,经过90 min达到吸附平衡,Cu2+吸附量为45.98 mg/L,吸附率达到91.96%。研究发现,HA可以削弱Cu2+对活性污泥的毒性,活性污泥吸附Cu2+主要依靠氢键力和偶极间力,而多糖类、脂类C-O及苯环C-H等官能团在吸附过程中发挥着主要作用。

    • 厅堂侧向能量因子的仿真与实测

      2016, 39(4):127-132. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.016 CSTR:

      摘要 (1287) HTML (823) PDF 2.11 M (1344) 评论 (0) 收藏

      摘要:侧向能量因子是衡量厅堂空间感的重要客观指标之一。厅堂侧向能量因子通常采用计算机仿真的方法得到。首先采用MKH800电容型传声器在实际厅堂中开展侧向能量因子测试工作。然后,通过ODEON6.5建立厅堂三维仿真模型,计算相同位置处侧向能量因子的模拟值,并将实测值与模拟值进行对比分析。研究结果表明,各点位的仿真值均大于实测值,座席区前部偏差较小,正对舞台中后部区域偏差较大。造成偏差的主要原因是由于ODEON软件中扩散系数的设置与所在面特性无关,同时,软件无法分别定义各频段的扩散系数。因此,在实际工程项目中,为了准确地预测室内音质效果,建议普遍采用缩尺模型实验测量侧向能量因子。

    • 大功率P沟道VDMOS器件设计与工艺仿真

      2016, 39(4):133-138. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.017 CSTR:

      摘要 (1382) HTML (804) PDF 2.10 M (996) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为现代电力电子核心器件之一的P沟道VDMOS (vertical double-diffuse,MOS)器件,一直以来由于应用领域狭窄而并未得到足够的研究。以P沟道VDMOS器件为研究对象,为一款击穿电压超过-200 V的P沟道VDMOS设计了有源区的元胞结构及复合耐压终端结构,并开发了一套完整的P沟道VDMOS专用非自对准工艺流程。最后通过仿真得到器件的击穿电压超过-200 V,阈值电压为-2.78 V,完全满足了设计要求,也为下一步流片提供了有益的参考。

    • 联想神经网络的风速序列预测分析

      2016, 39(4):139-146. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.018 CSTR:

      摘要 (983) HTML (341) PDF 1.76 M (1126) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高风速序列预测的可靠性,针对具有混沌特性的风速序列,构造了一种用于风速序列预测的联想网络。以风速序列的波动性作为相似性测度准则,构造联想网络的存储样本模式,根据存储模式中蕴含的关联信息完成网络的无监督学习,从而完成具有自相似性的风速序列的一步或多步预测分析。与传统前向型神经网络相比,该网络预测机理明确,预测结果唯一,且可一次给出多步预测结果。仿真实验结果表明,该网络的具有良好预测性能,适用于风速序列的动态预测。

    • SA-PSO算法在CNN边缘提取模板设计中的应用

      2016, 39(4):147-153. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.019 CSTR:

      摘要 (1305) HTML (302) PDF 1.92 M (792) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种用于边缘提取的细胞神经网络(CNN)模板的设计方法,该方法在基本粒子群算法的基础上引入模拟退火机制,形成模拟退火粒子群算法(SA-PSO)对模板参数值进行搜寻。在搜索过程中,用退火温度调节粒子的突跳概率,轮盘赌策略确定粒子的全局最优的替代值,这样能有效避免基本PSO算法容易陷入局部最优解的问题。同时,为了保证每轮搜寻产生的解均能使CNN网络稳定,用CNN反馈模板的研究结论对粒子群解空间进行约束。模拟实验表明,文章算法设计出的CNN模板有良好的边缘提取能力。

    • 刚性陶瓷瓦热防护系统概率设计分析方法

      2016, 39(4):154-161. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.020 CSTR:

      摘要 (1432) HTML (669) PDF 2.66 M (1248) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高超声速飞行器中广泛应用的陶瓷瓦热防护系统,结合有限元法和蒙特卡洛模拟建立了其概率热分析系统,提出了刚性陶瓷瓦热防护系统尺寸概率设计方法。建立了刚性陶瓷瓦热防护系统的二维有限元模型,考虑了热传导系数、比热容和表面辐射率等材料属性参数以及热防护系统各层厚度的不确定性,得到系统温度场的概率分布特性和系统热防护性能对各参数的灵敏度,并对系统的热可靠性进行了评估。算例表明:文中提出的方法对热防护系统设计过程中合理确定陶瓷瓦厚度和在保证系统性能的前提下有效减轻重量具有指导价值。

    • 传感器网络同步态的节点故障诊断算法

      2016, 39(4):162-170. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2016.04.021 CSTR:

      摘要 (1188) HTML (341) PDF 4.64 M (768) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先介绍了复杂网络同步态的概念,以传感器量测数据为节点,定义了随时间动态变化的传感器网络,采用数学分析方法定量描述了传感器网络的动力学机制,给出了传感器网络同步态的数学定义、计算方法及其实际的物理含义。理论推导表明,同步态从全局角度评价传感器网络的健康程度,以量测数据距离关联性定义复杂网络的耦合矩阵A=(aijN×N,并以该耦合矩阵零特征值对应的左特征向量(ξ1,ξ2,...,ξN)来刻画传感器网络节点的局部细节信息,进而衍生出基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法,实现传感器网络的故障诊断。实验仿真了由100个传感器组成的复杂网络,采集了在稳定运动60 s期间的的量测数据,每个量测数据长度为5 000,其中有3个传感器处于间歇增益故障状态,以此来验证基于传感器网络同步态的节点故障诊断算法的有效性。结果表明,该算法不仅可以很好地跟踪整个传感器网络的工作状态,实时监测每个传感器网络节点的故障,而且可以利用传感器网络节点故障之间的相关性有效地识别出传感器量测数据的异常是由外界量测对象的改变还是由传感器本身故障引起的。该算法为全局评估传感器网络的工作状态和监测网络节点的局部故障提供了一个新颖可行的研究思路,期望为相关领域的研究学者提供有益的参考。

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