工程科學學報

姓名
郵箱
手機號碼
標題
留言內容
驗證碼

期刊信息

月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

郵發代碼：82-303

國內發行：北京報刊發行局

國內訂閱：全國各地郵局

郵　　箱：xuebaozr@ustb.edu.cn

單　　價：40元/期，全年480元

下載中心

重點征稿方向
征稿通知
版權協議
論文模板

Email alert

RSS

2017年第39卷第12期

上一期 | 下一期

選擇全部

顯示方式:

應變調控柔性電子器件磁電性質的研究進展

郭琦, 王志成, 徐曉光, 姜勇

2017, 39(12): 1775-1782. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.001

[摘要](700)

[PDF 783KB](30) [施引文獻] ()

摘要:
柔性電子器件具有獨特的形狀可塑性，因而引起了人們極大的研究熱情.柔性電子器件在未來或將成為下一代電子器件的重要分支，在電子顯示、二極管、生物醫療器件、太陽能電池等領域有著廣闊的發展前景.近些年，許多研究人員將柔性技術與自旋電子學相結合，開始探索應變對于生長在柔性襯底上的磁電異質結磁電性質的影響，通過改變柔性襯底的曲率等手段調控器件的磁電效應.相關基礎研究為磁存儲器、磁傳感器、非易失性阻變存儲器等電子器件的研究開辟了新思路.

基于SHPB的不同含水狀態砂巖動態響應

褚夫蛟, 劉敦文, 陶明, 彭懷德

2017, 39(12): 1783-1790. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.002

[摘要](679)

[PDF 862KB](22) [施引文獻] ()

摘要:
為研究不同含水狀態巖石力學性質的變化規律，并保證僅受含水量這一單一因素的影響，以砂巖作為試驗材料，制備飽和系數分別為2.82%、52.11%、100%的干燥、半飽和、飽和三種不同含水狀態的巖石試樣，進行靜載以及8種不同沖擊能量作用下的動力學性質的研究.通過試驗可知：在靜載作用下，相比干燥巖石，半飽和、飽和巖石試樣的應力-應變曲線隨含水量增加出現了峰值明顯降低的現象，抗壓強度分別降低了8.12%、19.26%.動載作用下，隨應變率的增加，3種巖石強度均呈現不同程度的線性變化，應力-應變曲線出現右移及峰值增加的現象，且干燥巖石與含水巖石在卸載階段有明顯不同的兩種趨勢，特別是在卸載第二階段.而在相同沖擊能量作用下，巖石的含水量越大，其破碎程度越大.

含孔洞大理巖破壞特性的顆粒流分析

黎崇金, 李夕兵, 李地元

2017, 39(12): 1791-1801. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.003

[摘要](900)

[PDF 3228KB](26) [施引文獻] ()

摘要:
基于室內單軸壓縮試驗結果，利用顆粒流程序PFC2D，模擬含預制孔洞大理巖在單軸和雙軸壓縮條件下的破壞過程，分析預制孔洞形狀、圍壓大小以及巖石非均質性對大理巖力學特性和裂紋擴展的影響.數值結果表明：與完整大理巖試樣相比，含孔洞試樣的峰值強度顯著降低，降低程度與孔洞形狀有關；圍壓對含孔洞大理巖試樣的力學特性和裂紋擴展有顯著影響，含孔洞試樣的峰值強度隨圍壓的增加而增加，但偏應力峰值隨圍壓的增加呈先增大后減小的變化趨勢；試樣的破壞模式與孔洞形狀相關，含圓形孔洞試樣為類X型剪切破壞，含矩形孔洞或馬蹄形孔洞試樣為對角剪切破壞；巖石內部的礦物結核影響了裂紋的擴展路徑，從而改變試樣的宏觀破壞模式.微觀機理分析表明：孔洞周邊裂紋的萌生與擴展過程伴隨著應力集中區的釋放與轉移；含孔洞試樣的宏觀裂紋有3種模式：孔壁剝落、拉伸裂紋和壓剪裂紋.

縫合線分形特征及其對石灰巖強度的影響

魯建濤, 徐濤, Patrick Baud, 楊天鴻, 周廣磊, 陳崇楓

2017, 39(12): 1802-1808. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.004

[摘要](807)

[PDF 967KB](12) [施引文獻] ()

摘要:
為研究縫合線分形特征及其對石灰巖強度的影響，基于數字圖像處理技術，采用功率譜密度方法和數字圖像盒維數方法分析水平縫合線和垂直縫合線的分形維數，通過實驗和數值模擬研究縫合線對石灰巖強度的影響和石灰巖內部裂紋演化過程.研究結果表明：采用兩種分形分析方法得出縫合線分形維數介于1和2之間，表明縫合線是自然界一種自仿射分形構造，且垂直縫合線的粗糙度較大.縫合線平均弱化石灰巖強度約20%，不同傾角縫合線石灰巖強度沒有明顯的各向異性現象，縫合線對石灰巖彈性模量影響很小.石灰巖失穩破壞過程中，裂紋的萌生發展與縫合線息息相關，縫合線加快了石灰巖的損傷破壞.數值模擬表明縫合線厚度、位置、數量、分形維數等發育因素對石灰巖的強度有著顯著的影響.

鎳沉降渣深度還原過程中的相變特征

劉曉民, 張曉亮, 王超, 寇玨, 孫春寶

2017, 39(12): 1809-1814. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.005

[摘要](700)

[PDF 693KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
通過化學成分、光學顯微鏡、X射線衍射、掃描電鏡能譜分析等測試手段，分析了鎳沉降渣礦物成分和嵌布特點和沉降渣深度還原過程中物相的轉變特征，結果表明，渣的物相由鐵鎂橄欖石和玻璃質組成.渣中主要有用成分銅鎳鐵硫化物嵌布粒度微細，分布無規律，回收困難.經深度還原，沉降渣逐漸轉變為鎂黃長石、含鎳金屬鐵、輝石、鈣霞石、鈉閃石、石英等新的礦物成分，加熱至1300℃，還原產物物相組成穩定，鎂黃長石和含鎳金屬鐵相對含量最高.還原時間也是影響還原效果重要因素，含鎳金屬鐵相對含量隨還原時間的增加而增長，120 min時相對含量最高.熱力學分析表明，鎳沉降渣深度還原過程中主要發生的反應為鐵鎂橄欖石與氧化鈣作用生成鎂黃長石和FeO，FeO被C和CO還原為金屬鐵.金屬硫化物與CaO和C通過氧化還原作用，生成的金屬銅和鎳溶于金屬鐵中，產生的CaS與硅酸鹽一起析出.

變性淀粉在赤鐵礦陽離子反浮選脫硅中的抑制性能

任愛軍, 孫傳堯, 朱陽戈

2017, 39(12): 1815-1821. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.006

[摘要](881)

[PDF 438KB](18) [施引文獻] ()

摘要:
以十二胺為捕收劑，木薯原淀粉、取代度為0.026和0.21的羧甲基淀粉和取代度為0.0065和0.055的磷酸酯淀粉作為抑制劑，考察了赤鐵礦與石英的可浮性，重點研究了基團取代度對變性淀粉抑制性能的影響.結果表明：原淀粉、取代度0.026的羧甲基淀粉和取代度0.0065的磷酸酯淀粉對赤鐵礦有良好的抑制作用，而取代度0.21的羧甲基淀粉和取代度0.055的磷酸酯淀粉對赤鐵礦的抑制能力較弱；原淀粉和取代度0.026的羧甲基淀粉對石英有較強抑制作用，其他3種淀粉對石英抑制能力較弱.可見，低取代度的磷酸酯淀粉，在赤鐵礦陽離子反浮選脫硅中可作為較高選擇性的抑制劑.Zeta電位測定結果表明，特征基團取代度相對較高的變性淀粉，與赤鐵礦和石英作用后，礦物Zeta電位負值較大.變性淀粉的取代度越高，其伸展向溶液中荷負電的基團越多，使陽離子捕收劑通過靜電作用吸附于礦物表面，減弱了變性淀粉的抑制能力.

FeV50合金澆鑄沉降理論的應用及其影響因素

余彬, 周恒, 孫朝暉, 王瑩, 陳海軍

2017, 39(12): 1822-1827. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.007

[摘要](664)

[PDF 393KB](14) [施引文獻] ()

摘要:
采用近似無限大流體重力沉降原理分析了多期法FeV50合金澆鑄過程渣金分離及澆鑄渣層釩的分布規律，考察了熔渣黏度、沉降粒度、澆鑄溫度、渣層厚度以及保溫制度對渣中釩含量的影響.結果表明，澆鑄渣中釩的賦存形式除了未還原完全的釩氧化物之外，還存在部分未完全沉降的初級合金；合金沉降速度隨合金粒度的增加而增大，隨熔渣黏度的增加而減小.1850℃條件下，當渣層厚度為50 mm，熔渣組分質量分數為65.2% Al₂O₃、15.5% CaO、14.6% MgO、1.9% Fe₂O₃、0.9% SiO₂時，粒徑為100 μm的合金沉降時間及熔渣上浮時間分別為24.9和1.2 min.基于此，進行澆鑄工藝優化試驗，在渣層厚度35 mm，澆鑄溫度1900℃、熔渣主要成分質量分數Al₂O₃ 60%~65%、CaO 15%~20%、MgO 9%~15%、澆鑄錠模保溫層厚度9 cm的條件下，澆鑄渣中平均TV質量分數由1.39%降低至0.58%.

鋁合金表面脈沖電磁場對半連續鑄造晶粒的細化

白慶偉, 麻永林, 邢淑清, 馮艷飛, 鮑鑫宇, 于文霞

2017, 39(12): 1828-1834. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.008

[摘要](786)

[PDF 940KB](17) [施引文獻] ()

摘要:
采用一種新型熔體表面脈沖電磁技術對7A04鋁合金半連續鑄造凝固組織細化處理，分析脈沖電磁場對凝固組織及性能的影響.引入勢能的觀點，探討脈沖磁能作用下的晶體形核動力學及初生晶核運動形式.結果表明，經表面脈沖電磁場處理后，凝固組織由晶粒尺寸粗大的玫瑰結構轉變為細小且圓整的球狀結構，鑄錠心部及邊部晶粒尺寸分別下降22.7%和14.2%，強度、塑性均有提高.動力學分析認為，脈沖電磁能降低體系形核所需的臨界吉布斯自由能是增加形核率的重要原因，同時可導致初生α-Al運動的勢能增加，促使初生α-Al顆粒優先到達穩定位置.

送裝工藝對板坯再加熱過程奧氏體晶粒細化的影響

蘭鵬, 杜辰偉, 張家泉, 馬炳川

2017, 39(12): 1835-1843. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.009

[摘要](775)

[PDF 1328KB](22) [施引文獻] ()

摘要:
連鑄坯下線至加熱爐的溫度制度及其表層組織演變與熱送或粗軋裂紋密切相關.基于熱模擬實驗分析了送裝工藝對奧氏體轉變特征和再加熱晶粒尺寸的影響.高溫共聚焦激光掃描顯微鏡原位觀察表明，含Nb J55鋼在雙相區700℃熱裝時，組織為晶界膜狀先共析鐵素體、魏氏體和大量殘留奧氏體，再加熱至1200℃，奧氏體晶粒大小、位置都不變；單相區600℃溫裝時，組織為大量鐵素體+珠光體，再加熱至1200℃時，奧氏體晶粒明顯細化.馬弗爐模擬SS400鋼雙相區不同熱裝溫度發現，鐵素體轉變量至少達70%時才可細化再加熱后的奧氏體晶粒.在臨界轉變量以上，基體中鐵素體轉變量越多晶粒細化程度越明顯.

循環熱處理及形變對TC17鈦合金片層組織球化和取向的影響

陳少華, 張麥倉, 賈萌柳, 彭桃

2017, 39(12): 1844-1850. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.010

[摘要](679)

[PDF 1539KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
將循環熱處理與形變相結合，利用電子背散射衍射等手段探究該工藝對TC17鈦合金片層組織球化和取向的影響.結果表明：TC17鈦合金在兩相區進行單純的循環熱處理其片層組織球化程度有限，而經過循環熱處理+壓縮變形后，其魏氏組織消失，片層α相得到明顯球化，但是其取向均勻性仍沒發生較大變化.此外，變形中兩相的再結晶速度及其強韌性導致了兩相取向的差異性.α相的再結晶速度快于β相，在變形過程中，α相的各向異性首先降低；另一方面，由于α相比β相硬度高，熱變形過程中，α相的變形程度小于β相，應變主要集中在與α相鄰近的較軟的β相，從而導致α相的取向均勻性高于β相.

B1500HS硼鋼熱沖裁過程的相變和沖裁精度

李輝平, 侯弘歷, 周衛魯, 趙國群

2017, 39(12): 1851-1858. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.011

[摘要](622)

[PDF 1213KB](19) [施引文獻] ()

摘要:
為了研究熱沖裁零件微觀組織及尺寸精度的變化規律，采用不同的沖裁溫度和模具間隙比對B1500HS鋼板進行了熱沖裁試驗.根據冷卻曲線，研究了沖裁溫度對硼鋼組織轉變和零件力學性能的影響；根據落料件的尺寸，分析了沖裁溫度和模具間隙比對尺寸精度的影響；通過觀察零件的斷口形貌，分析了沖裁溫度對斷口質量的影響.結果表明：當沖裁溫度一定時，落料件的尺寸隨著模具間隙比的減小而增大；當模具間隙比一定時，落料件的尺寸誤差隨著沖裁溫度的降低出現“正—負—正”的增長波動趨勢；當沖裁溫度為600~650℃或750~800℃時，落料件具有較高的沖裁精度；落料件的硬度隨著沖裁溫度的升高而增大，當沖裁溫度為650~800℃時，落料件的組織為馬氏體，硬度值HV約為550；沖裁斷面光亮帶的寬度隨著沖裁溫度升高而增大.

熱軋金屬橫向流動規律及其對板形的影響

柴簫君, 張杰, 李洪波, 周一中, 馬珩皞, 張鵬武

2017, 39(12): 1859-1865. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.012

[摘要](909)

[PDF 508KB](40) [施引文獻] ()

摘要:
采用有限元軟件ABAQUS建立熱軋金屬彈塑性變形模型研究金屬橫向流動，為了降低模型計算成本，在模型中引入平穩軋制過程中軋件幾何模型端面縱向位移沿橫向均布的假設.利用此模型仿真研究軋制過程中多個因素對于金屬橫向流動的影響規律以及相應金屬橫向流動對軋件板形造成的影響.研究結果表明，接觸界面摩擦狀態的改變對金屬橫向流動的影響可以忽略；寬帶鋼熱連軋生產中，在比例凸度不變的情況下，寬度的變化和平均前、后張應力介于實際生產范圍內的波動不會引起金屬橫向流動的變化以及進一步的軋件板形變化；金屬橫向流動隨壓下率變化，且使得壓下率增加時軋件對稱板形向中浪趨勢發展；金屬橫向流動隨對稱及非對稱板廓相似度變化，且金屬橫向流動的變化顯著削弱板廓相似度的改變對軋件板形的影響.為了滿足生產現場的在線控制，根據多組有限元模型計算結果建立快速金屬橫向流動非線性回歸模型，為軋件板形的準確調控奠定基礎.

基于改進CV模型的金相圖像分割

倪康, 吳一全, 韓斌

2017, 39(12): 1866-1873. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.013

[摘要](832)

[PDF 1073KB](24) [施引文獻] ()

摘要:
對金相圖像進行快速精確分割是金相晶粒評級的關鍵步驟，利用傳統Chan-Vese（CV）模型很難將晶粒精確地提取出來.為了更加精確地對金相圖像進行分割，提出一種基于改進CV模型的金相圖像分割方法.初始化水平集函數，對曲線內外兩部分分別計算其倒數坎貝拉距離，并將該距離的大小作為擬合中心的權重系數，有效抑制了噪聲點對區域擬合中心準確性的影響；引入指數熵自適應調節曲線內外能量權重，減少固定能量權重對曲線演化的影響；同時加入距離規范項以避免水平集函數的重新初始化，加速該模型的收斂.實驗結果表明，與傳統CV模型、測地線活動輪廓模型、距離規范項的水平集模型以及偏置場修正水平集模型相比，所提方法分割出的金相圖像更加精確，分割效率較高且模型收斂性較好.

精密軋機的輥型電磁調控工藝參數

杜鳳山, 劉文文, 馮巖峰, 孫靜娜

2017, 39(12): 1874-1880. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.014

[摘要](1028)

[PDF 703KB](11) [施引文獻] ()

摘要:
為了實現微尺度輥縫形狀調節，提出了輥型電磁調控技術，并自行設計制造了φ270 mm×300 mm輥型電磁調控實驗平臺.通過電磁-熱-力耦合數理建模，并對比分析相同工況實驗和仿真結果，發現兩者結果十分接近，模型可靠.在此基礎上，分析了不同等效電流密度和頻率下軋輥凸度及軋輥凸度增長速率隨加熱時間的變化規律，給出了等效電流密度、頻率、加熱時間對輥型曲線的影響，并從避免電磁棒局部溫度過高及便于軋輥凸度調節出發，給出了合理的工藝參數.

準Z源逆變器的小波調制方法

李志軍, 張珈瑋, 王娟, 奚文霞, 張仔坤, 張川博

2017, 39(12): 1881-1887. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.015

[摘要](589)

[PDF 619KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
提出一種適用于準Z源逆變器的小波調制策略，通過改變傳統小波調制采樣點位置，增大直通占空比的調節范圍.將直通矢量分為兩等份，分別插入采樣時刻兩端，使其不需額外增加開關頻率，且理論上可獲得最大恒定直通占空比.對所提小波調制與兩種傳統準Z源逆變器調制策略進行比較，對準Z源逆變器不同調制策略的升壓能力、效率、諧波、調制比進行了系統的理論分析，最后通過仿真對所提方法進行驗證.理論與仿真均表明，所提小波調制具有諧波小、電壓利用率高、升壓能力強等優點.

一種提高圖像對比度和視覺質量的新型區域背光算法

張濤, 巫紅英, 李蒙, 雷志春

2017, 39(12): 1888-1897. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.016

[摘要](1340)

[PDF 1988KB](115) [施引文獻] ()

摘要:
為盡可能高地提高液晶顯示器（LCD）的動態范圍以實現高動態范圍顯示，提出了一種基于動態閾值背光亮度提取和液晶像素補償兩步法的區域背光算法，以提高液晶顯示器背光模組和液晶面板的動態范圍，從而使調光后圖像的對比度和視覺質量都得到增強.仿真結果表明，用該算法區域調光后圖像的對比度平均提高了113.60%.此外，用自主研發的直下式白光LED分區背光液晶顯示樣機通過顯示具體圖像對所提出算法進行性能測試，顯示結果表明區域調光后圖像的層次和色彩得到了增強且提高了對比度，證明了所提出算法能有效提高液晶顯示器的對比度并改善顯示畫質.

基于二步法的多芯電纜非侵入式電流測量校正方法

宋憲, 張勇軍, 寧貝飛, 汪偉

2017, 39(12): 1898-1906. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.017

[摘要](686)

[PDF 669KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
為了解決多芯電纜的非侵入式電流測量由于被測對象信號微弱、系統靈敏度高、易受環境因素干擾，造成測量誤差較大的問題，采用磁阻傳感器的非侵入式電流測量系統為研究對象，在分析系統測量方法及硬鐵、軟鐵和比例因子等誤差構成的基礎上，提出一種基于二步法的誤差校正方法，該方法通過對傳感器輸出信號進行非線性變換，構造了與誤差相對應的矩陣方程，并在對方程求解后進行非線性回歸計算，從而實現對多芯電纜的電流測量值的動態誤差修正.實驗結果表明，該方法可以同時校正非侵入式電流測量系統的線性誤差與部分非線性誤差.

機器人負載的動力學參數辨識

張鐵, 覃彬彬, 鄒焱飚

2017, 39(12): 1907-1912. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.018

[摘要](905)

[PDF 356KB](66) [施引文獻] ()

摘要:
為解決機器人末端負載的時變性給高速運動的機器人帶來控制精度降低的問題，研究了參數差值法、力矩求解法、全局參數辨識法的機器人末端負載動力學參數辨識的方法，以提高末端負載的辨識精度.得到的負載動力學參數用于動力學控制以提高機器人動態精度.通過建立拉格朗日動力學線性辨識模型，以最優激勵軌跡進行實時數據采集，采樣數據經過低通濾波及中心差分的處理后，代入相應的負載辨識方程式，并用加權最小二乘法解決線性方程組，可辨識到不同負載的動力學參數.實驗驗證了負載辨識方法的可行性.

煤礦搜救機器人履帶式行走機構性能評價體系

李雨潭, 李猛鋼, 朱華

2017, 39(12): 1913-1921. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.019

[摘要](753)

[PDF 711KB](23) [施引文獻] ()

摘要:
為了探究何種履帶式行走機構更加適用于煤礦搜救機器人，采用網絡分析法從行走機構行走能力、防爆難易、操控性以及可靠性四個方面對5種常見的履帶式行走機構進行性能評價.對5種行走機構的空間通過性、最大越障高度、最大越壕溝寬度和底盤高度進行了理論建模分析，同時提出了驅動電機數量對于防爆難易、操控性以及可靠性影響的數學模型.根據煤礦搜救機器人設計經驗以及所推導的理論模型，對5種行走機構采用網絡分析法進行了量化評價.最終，評價結果認為角度型行走機構更適于煤礦搜救機器人.基于評價結果，設計了CUMT-V型煤礦搜救機器人行走機構.

參與者信譽度感知的MCS數據收集機制

楊靜, 李鵬程, 閆俊杰

2017, 39(12): 1922-1934. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.020

[摘要](632)

[PDF 913KB](15) [施引文獻] ()

摘要:
在群智感知（mobile crowd sensing，MCS）數據收集過程中，任務參與者的惡意行為能夠顯著降低感知結果的真實性.為解決此問題，提出了一種參與者信譽度感知的數據收集機制，通過意愿程度和數據質量分析信任狀態、量化歷史信譽度，進而，根據邏輯回歸模型動態更新參與者當前信譽度.同時，為準確衡量感知數據可信程度，利用剩余可發送時間和移動設備剩余能量將參與者分為直接發送和間接轉發兩類，從而在多任務并發場景下，服務器根據結果合理地選擇任務參與者，達到準確可靠收集感知數據的目的.結果表明所提出數據收集機制能大幅度提升感知任務實時性，顯著提高感知數據質量，有效降低服務器總獎勵開銷.