• 2015年第36卷第3期文章目次
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    • >国家青年/地区科学基金项目专栏
    • 钛合金螺旋铣孔参数对表面粗糙度影响研究

      2015, 36(3):225-231. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03001

      摘要 (2505) HTML (0) PDF 1.18 M (5819) 评论 (0) 收藏

      摘要:螺旋铣削作为一种新工艺在钛合金制孔方面得到广泛应用,表面粗糙度是评价钛合金孔加工质量的重要指标。基于Matlab建立钛合金螺旋铣孔表面粗糙度预测模型,开展钛合金螺旋铣孔实验,研究发现:在0.15~0.25 mm/rev范围内,随着螺距的增大,钛合金孔表面粗糙度呈现先减小后增大的变化趋势;在0.03~0.05 mm/tooth范围内,随着切向每齿进给的增大,表面粗糙度呈现先逐渐增大后减小的趋势;类似的,在2 500~3 500 r/min范围内,随主轴转速的提高,表面粗糙度变化曲线呈现先升高再降低的规律,但之后又有平缓上升的趋势。研究结果可为钛合金螺旋铣孔参数优化及表面粗糙的控制研究提供重要实验依据。

    • 基于人机工程学的数控机床耦合仿生优化设计方法研究进展

      2015, 36(3):232-239. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03002

      摘要 (2276) HTML (0) PDF 1.35 M (5741) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前中国多数数控机床不仅动静态性能与国外同类产品存在较大差距,而且忽略了用户对数控机床越来越高的人性化设计需求,导致国产数控机床的综合竞争力相对低下。为了解决以上问题,在详细研究国内外机床设计方法研究成果的基础上,提出采用人机工程学和耦合仿生学来研究数控机床协同优化设计方法。结合人机工程学建立数控机床的“人—机—环境”交互作用机制,进而得到数控机床人机工程设计准则;以耦合仿生学为理论基础,研究生物结构的“形态-结构-功能-自适应生长”多元耦合机理,根据相似性原理提取其力学性能优势,从而得到数控机床多元耦合仿生设计技术;将数控机床人机工程设计准则和耦合仿生设计技术有机结合,考虑数控机床各性能之间的相互影响及耦合机制,形成一种新的多目标协同优化设计方法。所提出的数控机床优化设计新方法不仅有利于提高整机的动静态性能,而且融入了“以人为本”的设计理念,研究前景良好。

    • 基于半导体制冷的大功率LED温度控制系统

      2015, 36(3):240-246. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03003

      摘要 (3607) HTML (0) PDF 1.02 M (6351) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用半导体制冷技术对大功率LED主动散热,设计并搭建了以微控制器(STC89C52)和半导体制冷器(TEC1-12703)为核心的大功率LED温度控制系统,实现了温度的测量、显示、设置及控制。该温控系统的控制部分输出不同占空比的PWM波,控制半导体制冷片驱动电流的大小,从而达到不同的制冷效果,完成温度控制。实验结果表明,当环境温度为22~25 ℃时使用该系统对7×3 W的LED模组进行温度控制,可使LED模组的基板温度稳定在40~70 ℃。LED基板的上、下极限温度分别设置为64 ℃和65 ℃时,实际制冷所消耗的功率只有LED工作功率的27%。该系统制冷速度可达14 ℃/min,温度波动仅为±0.5 ℃,满足LED散热的需要。

    • 砝码表面状态预测及质量吸附修正研究动向

      2015, 36(3):247-250. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03004

      摘要 (2084) HTML (0) PDF 687.34 K (4544) 评论 (0) 收藏

      摘要:质量实物基准是所有基本量中唯一的实物基准,其缺点是容易受到环境的影响而造成质量的改变。总结了国内外计量院所对砝码表面状态预测方面的研究动向,指出了各国计量院所开展砝码表面状态预测研究的方向,包括:分析质量标准在“空气”和“真空”条件下传递时对质量标准造成的影响,建立砝码质量观测模型及吸附修正模型等。对砝码表面状态的研究和吸附修正技术的研究,最终可以提高质量测量的准确度,为即将到来的质量单位的重新定义研究打下技术基础。

    • >物理
    • 单温区管式炉气相输运生长NbSe2超导单晶

      2015, 36(3):251-254. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03005

      摘要 (3096) HTML (0) PDF 892.14 K (4762) 评论 (0) 收藏

      摘要:化学气相输运(CVT)生长单晶通常采用双温区管式炉。利用普通单温区管式炉中的温度梯度实现了化学气相输运,并成功生长出了NbSe2单晶。运用扫描电子显微镜,X射线衍射仪等方法对制备的NbSe2单晶进行了形貌和结构的表征,并测量了低温下NbSe2单晶的磁化率和电阻性质。结果表明,实验上生长出来的NbSe2单晶具有金属光泽,晶体尺寸约为2 mm×2 mm,超导转变温度和转变宽度分别为7.1 K和0.3 K,超导体积分数约为79%。因此,单温区管式炉生长晶体的方法也可用于其他功能材料单晶的制备。

    • >化学与化工
    • 微量Ag3PO4改性g-C3N4的可见光催化活性研究

      2015, 36(3):255-262. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03006

      摘要 (2185) HTML (0) PDF 1.69 M (5526) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用一种简易方法制备了较低Ag3PO4含量的Ag3PO4/ g-C3N4复合可见光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)、荧光光谱(PL)和X射线光电子能谱(XPS)等对Ag3PO4/g-C3N4进行了系统分析与表征。通过在Ag3PO4/g-C3N4存在条件下甲基橙的光降解反应,考察该催化剂的可见光催化活性。结果表明,所制备的复合材料中确实存在Ag3PO4,Ag3PO4的引入对g-C3N4晶型结构没有明显的影响,但显著提高了其在可见光区的吸收能力和光生电子/空穴对的分离效率,提高了其可见光催化活性。

    • PAN/ZnO抗静电纳米复合纤维膜的制备及性能研究

      2015, 36(3):263-268. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03007

      摘要 (2514) HTML (0) PDF 1.42 M (4797) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高聚丙烯腈(PAN)纤维的抗静电性能,以聚丙烯腈原丝为基料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)为溶剂配制了聚丙烯腈纺丝液。然后通过超声波及机械搅拌的方法将不同质量分数的导电性能良好的纳米氧化锌(ZnO)分散在聚丙烯腈纺丝液中,配制成PAN/ZnO二元复合纺丝液,采用高压静电纺丝技术制备具有抗静电性能的PAN/ZnO纳米复合纤维。研究了PAN纺丝液、PAN/ZnO二元复合纺丝液的可纺性以及不同质量分数的纳米氧化锌对PAN/ZnO纳米复合纤维膜的结晶度及体积比电阻的影响。结果表明:纺丝液的可纺性较好,在体积分数为12%,纺丝电压为18 kV,接收距离为15 cm,推进速度为0.000 5 mm/s的条件下进行静电纺丝,可以得到纤维直径均匀,纤维平行伸直度良好,表面光滑的PAN纳米纤维;随着纳米氧化锌质量分数的提高,PAN/ZnO纳米复合纤维表面变得粗糙,但结晶度无明显变化,体积比电阻减小,抗静电性能提高。

    • 生物质棉纤维再生纤维素膜的制备与性能分析

      2015, 36(3):269-278. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03008

      摘要 (2754) HTML (0) PDF 2.08 M (5042) 评论 (0) 收藏

      摘要:以天然生物质棉纤维为原料,采用氯化锂/N,N-二甲基乙酰胺(LiCl/DMAC)溶解体系对其进行活化处理,配置不同质量分数的纤维素有机溶液系列,在不同凝固浴条件下,采用KW-4A匀胶机高速旋涂成膜和AFA-Ⅱ自动涂膜器低速平推成膜2种工艺,制备再生纤维素薄膜系列。通过运用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)和表面接触角测试仪等分析设备对再生纤维素膜的大分子结构、力学性能、结晶度、热稳定性和表面浸润性进行各项性能的系列化表征,研究纤维素质量分数、凝固浴种类、制膜工艺对膜性能的影响。实验结果表明:采用KW-4A匀胶机高速成膜工艺、凝固浴为水浴、纤维素质量分数为3.5%时,制备的再生纤维素膜的各项性能最佳;与天然生物质棉纤维相比,再生纤维素膜结晶度变化很大,热稳定性与棉纤维变化趋势一致但有一定程度下降,表面浸润性良好。

    • >机械、电子与信息科学
    • 永磁转子偏转式三自由度电机热特性分析

      2015, 36(3):279-285. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03009

      摘要 (1975) HTML (0) PDF 1.46 M (4796) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新型永磁转子偏转式三自由度电机实用化设计中的热安全性及热稳定性问题,对该电机进行了发热特性分析。利用有限元分析软件对该新型电机在额定及过载大电流工作情况下的生热情况进行温度场仿真计算,得出电机在不同工作状态下的温度分布云图。研究结果验证了该新型电机结构设计的合理性,为该类电机结构的优化及性能指标的提升提供了借鉴和参考。

    • 基于FPGA的瓶盖边缘在线视频检测装置的设计

      2015, 36(3):286-292. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03010

      摘要 (2838) HTML (0) PDF 1.26 M (3743) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计并实现了一个采用OV7670视频模块,以FPGA作为控制单元的瓶盖边缘在线视频检测装置。运用Verilog语言编程,该装置实现了外接VGA显示器菜单式参数设置,完成了实时视频图像的Roberts边缘检测,提高了图像处理速度。通过改进检测算法,有效地抑制了噪声,获得了清晰、连贯的边缘图像。该设计改善了工作环境,避免了对人体的损害。

    • 基于自适应HereBoy算法的电路进化设计实验研究

      2015, 36(3):293-299. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03011

      摘要 (2121) HTML (0) PDF 1.07 M (4634) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电路进化设计演化后期种群收敛速度放慢等问题,采用自适应HereBoy算法,融入遗传算法的群体概念,研究自适应因子在进化算法中对演化收敛速度的影响。运用类神经网络的电路模型和矩阵编码方法对组合电路进行编码,建立了电路编码到电路功能的映射关系,采用外部进化方式进行电路适应度值评估,引入自适应遗传算子提高算法收敛速度和种群多样性。二位二进制乘法器电路的进化结果表明,该方法较传统HereBoy算法在电路进化设计进程中电路平均演化代数及演化时间明显减小,在进化后期,随着种群演化代数增加适应度值平均涨幅提高。

    • 基于改进粒子群算法的薄板件定位策略优化

      2015, 36(3):300-305. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03012

      摘要 (2177) HTML (0) PDF 1.49 M (3772) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前薄板件定位策略优化需要进行大量的有限元分析,限制了夹具设计的效率。为了减少有限元分析次数,提出了一种基于惯性权值的粒子群改进算法,并通过对有限元软件的二次开发将该优化算法应用于夹具定位点的优化设计当中,以某车身前翼子板为实例进行了夹具定位优化设计,结果表明了方法的有效性。

    • 考虑温度和滑脱效应的煤渗流应力耦合模型

      2015, 36(3):306-312. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03013

      摘要 (2564) HTML (0) PDF 1.11 M (4111) 评论 (0) 收藏

      摘要:温度变化、滑脱效应、有效应力等对煤层变形和瓦斯流动耦合机制的影响规律是煤层瓦斯突出灾害防治、煤层气抽放设计等工程中的关键。从吉林华兴矿取原煤,粉碎后制备型煤试样,利用自行研制的三轴渗流应力温度耦合实验装置开展了三轴气渗流试验,研究了孔压、有效应力及温度对型煤渗透率的影响规律,结果表明:1)低孔压条件下,随着孔压增加煤样渗透率减小,当减小至某一临界值后,渗透率再随孔压增加而缓慢增长,即表现为所谓的滑脱效应。2)有效围压对煤的渗透率有很大影响,围压增加,煤样所受有效应力增大,煤样内的孔隙和裂隙空间被压缩,瓦斯的渗流通道变窄,渗透率降低。3)温度变化对煤的渗透率有显著影响,温度升高,煤的渗透率降低。这主要是由于温度升高使得煤样体积膨胀,由于周围的约束使得煤样内部出现温度压应力,煤的孔隙和裂隙空间被压缩,试样的渗透率降低。同时,温度升高使得甲烷气体黏性增强,加剧了煤的渗透率降低的趋势。温度变化对煤渗透率的影响近似服从线性关系。4)建立了考虑温度变化、有效应力及滑脱效应影响的煤渗透率演化方程。将煤视作弹性介质,结合有效应力原理和本文的煤渗透率演化方程,建立了考虑温度变化、滑脱效应影响的煤变形和瓦斯流动耦合数学模型,在Matlab软件下开发了相应的有限元程序。通过数值算例研究了温度变化和滑脱效应对煤变形和瓦斯流动的影响规律,结果表明:1)若不考虑温度变化和滑脱效应的影响,将偏于低估瓦斯流动能力,在煤变形和瓦斯流动耦合分析中应考虑温度变化和滑脱效应的影响。2)本文建立的模型能较好地考虑温度变化、滑脱效应和有效应力对煤层瓦斯流动的影响,从而为煤层瓦斯运移预测提供了一个新的思路。

    • >材料科学
    • 杯形件半固态模锻充型过程模拟及实验验证

      2015, 36(3):313-318. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03014

      摘要 (1984) HTML (0) PDF 1.87 M (4837) 评论 (0) 收藏

      摘要:半固态模锻生产过程中,合金坯料的充型过程对制件的成形及性能有较大影响。应用DEFORM软件,对6061合金杯形件半固态模锻进行数值模拟,研究了半固态合金坯料温度、压头预热温度、压头速度对充型过程及速度场的影响。结果表明:半固态合金坯料温度为620 ℃、压头预热温度为200 ℃,压头下压速度为40 mm/s时,半固态合金坯料的充型过程是沿着整个型腔充填,以“全壁厚”的形态向前推进,充型过程平稳;半固态合金坯料温度为620 ℃,压头速度为20 mm/s时,随着压头预热温度的提高,半固态合金坯料的充型过程有所平稳;随着半固态合金坯料温度的提高,充型过程变得不平稳;充型过程中的速度场对半固态合金成型件的组织均匀性有较大影响。

    • >新能源与节能环保
    • 湿法消解-差分脉冲溶出伏安法测定食品中总Cr

      2015, 36(3):319-323. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03015

      摘要 (2110) HTML (0) PDF 632.89 K (4872) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用HNO3-H2O2消解-电化学方法测定小米中的铬含量。在DTPA-HAc-NaAc体系中铬(Ⅵ)离子在镀汞电极上形成汞齐从而得到氧化峰电流,考察能够满足电化学测定的前处理消解技术。结果表明,铬(Ⅵ)离子的消解液在温度130 ℃,硝酸10 mL,过氧化氢38 mL,pH值呈中性时能够得到很好的电化学测定结果,线性相关系数为0.99,回收率为90%~110%。方法可以用于米中痕量铬(Ⅵ)的测定。

    • 注聚参数对L油田B区块“二三结合”渗流特征的影响

      2015, 36(3):324-329. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03016

      摘要 (2297) HTML (0) PDF 900.20 K (4850) 评论 (0) 收藏

      摘要:“二三结合”开发主要面向层数增多、非均质性更严重的二、三类油层,其水驱后注聚渗流特征与常规主力油层注聚相比具有较大差异,对剩余油挖潜和产量接替的影响更大。利用油藏数值模拟方法,模拟“二三结合”开发模式聚驱阶段不同聚合物相对分子质量、不同聚合物浓度及不同聚合物注入速度,研究了不同聚合物参数对“二三结合”开发模式原射孔层和补孔层的压力、含水饱和度等渗流特征的影响。结果表明:聚合物相对分子质量对补孔层的含水饱和度有所影响;聚合物浓度对压力影响较大;聚合物注入速度对原射孔层及补孔层的分流率有很大影响。研究成果为“二三结合”合理挖潜和提高原油采收率提供了科学依据。

    • 石家庄市冬春季环境空气中挥发性有机物的污染特征

      2015, 36(3):330-336. DOI: 10.7535/hbkd.2015yx03017

      摘要 (2239) HTML (0) PDF 1.02 M (3930) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入探究石家庄市冬春季环境空气中挥发性有机物的污染特征,采用EPA TO-15方法定性定量分析了石家庄市冬春季环境空气中62种挥发性有机物的污染特征,对比了环境空气中VOCs浓度的季度、月度变化情况,以及VOCs与PM2.5浓度之间的相关性,分析了环境空气中主要VOCs组分的来源。结果表明:在石家庄市冬春季环境空气中定量检测到其中的40种VOCs,主要有丙酮、苯、四氯化碳、二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯等;未定量的组分中,检测出了较高的乙酸丁酯、丁烷、乙醇等。在雾霾天气,PM2.5浓度和环境空气中VOCs浓度具有较好的正相关性。

主编:李铁军

创刊:1980

国际标准刊号:ISSN 1008-1542

国内统一刊号:CN 13-1225/TS

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