沈阳工业大学学报

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材料科学与工程

蒙脱石对改性硅酸盐富锌防腐涂料性能的影响

李三喜;齐杉;周春婧;王松

2014, 36(5): 481-485. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.01

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为了提高富锌防腐涂料的综合性能,以硅丙乳液、硅溶胶、氢氧化钾、鳞片状锌粉为主要原料,分别添加经HOOC(CH₂)₁₇NH⁺₃有机改性的蒙脱石与无机蒙脱石作为抗沉剂,制备改性的硅酸钾水性无机富锌防腐涂料.探讨了蒙脱石种类和用量对富锌涂料涂层性能、表面形貌及耐蚀性的影响.结果表明:采用有机蒙脱石作为抗沉剂的富锌防腐涂料的综合性能优于未添加抗沉剂的涂料,而后者的综合性能优于采用无机蒙脱石作为抗沉剂的涂料.当以加入量为涂料总质量的0.3%的有机蒙脱石作为抗沉剂时,所配制的涂料涂层表面平整、致密且机械性能以及耐腐蚀性能优异,是一种绿色长效的防腐涂料.

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材料科学与工程

全自动钉头管螺柱焊送钉装置

刘政军;阚志鹏;苏允海

2014, 36(5): 486-491. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.02

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螺柱钉头具有方向性，因而实际生产过程中多采用人工送钉的方法.但是人工送钉不仅效率低，而且还会增加劳动成本.为了能够解决实际生产中人工送钉产生的问题，在针对实际焊接所需螺柱钉头研究的基础上，设计一套全自动螺柱钉头送钉装置.此送钉装置由四部分机构组成，分别对钉头进行筛选、过渡、分离与送钉，这样可使钉头不需人工操作就能准确地送入到焊枪当中.实验结果表明，此送钉装置不仅可以有效地解决人工送钉所产生的问题，而且还可以保证焊接质量，提高生产效率.

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材料科学与工程

高强钢的光纤激光焊接性能

徐国建;李响;杭争翔;普雄鹰;张超逸;沓名宗春

2014, 36(5): 492-497. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.03

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为了研究焊接参数对光纤激光焊接熔深和熔宽的影响,采用2 kW光纤激光器对780 MPa高强钢板进行了焊接.研究了离焦量、焊接速度、脉冲频率和峰值功率占比对熔深和熔宽的影响,并对不同焊接速度得到的焊缝组织进行了光学显微镜、SEM和硬度分析.研究表明,在离焦量范围为-5~+1 mm时,随着离焦量的增加,熔深的变化不大,熔宽逐渐减小;焊接速度小于150 mm/min的情况下,熔深和熔宽与焊接速度成反比,而与焊接结合速度成正比;方形波或三角形波激光焊接时,脉冲频率对熔深和熔宽的影响很小.在方形波脉冲激光焊接时,影响焊接熔深的主要因素是暂载率而不是脉冲频率.经研究确定焊缝金属中存在柱状贝氏体(B_C)组织.

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材料科学与工程

Al-Y-Fe合金玻璃形成能力及其热稳定性

杨红旺;罗磊;沈莹莹;李晨希;李荣德

2014, 36(5): 498-502. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.04

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为了分析Al-Y-Fe三元合金的玻璃形成能力和热稳定性,采用熔体急冷法制备了Al_(100-2x)YxFex(其中x=3,4,5,6,7,8,9)、Al₈₉Y₅Fe₆、Al₈₈Y₅Fe₇和Al₈₇Y₅Fe₈合金条带.利用x-射线衍射(XRD)及透射电子显微镜(TEM)表征了急冷态和部分晶化后条带的结构,运用示差扫描量热仪(DSC)分析了合金的玻璃转变和晶化行为.结果表明,Al₈₈Y₆Fe₆、Al₈₄Y₇Fe₇、Al₈₉Y₅Fe₆和Al₈₈Y₅Fe₇可以形成完全非晶合金; Al₈₈Y₅Fe₇非晶合金280 ℃等温退火30 min析出纳米尺寸Al晶体,370 ℃等温退火30 min Al晶体发生进一步长大并有金属间化合物析出.

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材料科学与工程

强化甲醇制氢反应的酚醛树脂基炭膜制备

张兵;赵丹丹;沈国良;于智学;吴永红;王同华

2014, 36(5): 503-508. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.05

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为了强化甲醇制氢反应,分别以酚醛树脂和间苯二酚-甲醛为前驱体,制备了炭膜及复合炭膜.采用扫描电镜和氮气物理吸附等手段对炭膜及复合炭膜的微观形貌与孔径分布进行了分析.考察了原料粒度及固化剂用量对炭膜孔结构以及涂膜次数对复合膜分离性能的影响,并将所制备的炭膜与复合炭膜耦合在反应器内用于强化甲醇水蒸汽重整制氢反应.结果表明,当固化剂质量分数为6%时,炭膜孔径分布最窄,且平均孔径为0.16 μm.随涂膜次数从1次增至3次,复合炭膜的透气性先降低后增大.对于甲醇水蒸汽重整制氢反应的转化率而言,炭膜与复合炭膜反应器分别比传统固定床提高了1.6倍和1.9倍.

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材料科学与工程

合金元素对重力铸造Al-5.5Fe基合金组织和性能的影响

李青;佟艳娇;栾新颖;刘哲;李润霞;袁晓光

2014, 36(5): 509-513. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.06

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为了确定Cu、Zn、Mg等合金元素对重力铸造Al-5.5Fe基合金组织与力学性能的影响规律,采用了SEM、XRD、力学性能测试等分析检测手段.实验表明,适当增加Cu元素的质量分数可以有效提高Al-5.5Fe基合金的抗拉强度.对于重力铸造Al-5.5Fe-xCu合金而言,当Cu的质量分数由2.5%提高到4%时,该合金的抗拉强度得到明显提高,达到了130.65 MPa.Zn、Mg和Mn元素的添加可以有效提高Al-5.5Fe基合金的抗拉强度,Al-5.5Fe-4Cu-2Zn-0.4Mg-0.5Mn合金的抗拉强度达到了171.28 MPa.显微组织观察结果表明,向合金中加入Mg、Mn、Zn等元素可以将针片状Al₃Fe的形貌改善得更加圆滑,合金中的第二相呈圆球状、N边形状以及六边形状,且弥散分布于基体中.第二相的数量会随着Cu元素的增加而增加,从而显著提高了合金的性能.

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材料科学与工程

PE/MMT纳米复合材料制备及热性能

吕丹;李三喜;王哲;冯广成;张晓慧;张金铎

2014, 36(5): 514-518. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.07

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为了制备PE/MMT纳米复合材料,探讨其优异的热性能,利用不同种类的醇和内给电子体制备出有机蒙脱土负载的Ziegler-Natta催化剂,利用原位聚合法合成了PE/MMT纳米复合材料,并通过比较得出了PE/MMT纳米复合材料合成的最佳工艺条件.借助于红外光谱和扫描电镜对其结构进行了表征,利用热重分析法分析了其热性能.研究结果表明,PE/MMT纳米复合材料的最佳工艺条件是正丁醇与异辛醇的摩尔比为2∶0.8.当内给电子体为正硅酸乙酯且蒙脱土的质量分数为1.1%时制备出的PE/MMT纳米复合材料具有较好的热性能.

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机械工程

切削加工表面完整性建模现状与发展趋势

张为;程晓亮;郑敏利;张兆星

2014, 36(5): 519-525. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.08

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针对切削加工表面完整性建模方法种类繁多且相互关系揭示不明等问题,总结了各表面完整性指标,包括表面形貌、残余应力、加工硬化和相变的主要建模方法,并从各建模方法的应用范围以及主要成果的角度概括了表面完整性建模的研究现状.论述了解析建模与数值建模方法在预测表面完整性各指标时的优缺点及内在联系,重点分析了数值模拟技术在表面完整性建模中的作用.指出了国内外表面完整性研究体系的区别及联系,并对表面完整性建模的发展方向作了展望.

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机械工程

球形腐蚀坑油管下入弯曲井段安全性评价

张勇;彭旭;黄涛;张雪岩;王宇;武艳;高奎;刘芳婷;何文江

2014, 36(5): 526-531. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.09

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采油工业中，油管在出现腐蚀坑后一般仍会反复使用，而腐蚀坑会导致油管在下入弯曲井段过程中出现屈服甚至失效，针对该问题，在弹塑性有限元理论基础上，建立了油管下入弯曲井段的力学模型.研究了腐蚀坑深度、腐蚀坑数量以及腐蚀坑间距对油管在不同曲率井段中下入安全性的影响.结果表明，腐蚀坑的深度和间距是决定油管能否再次下入的主要因素，而腐蚀坑的体积和数量则会影响到油管的使用时间和使用次数.初步得到了一套球形腐蚀坑油管在弯曲井段中下入的安全性评价方法，研究结果可为球形腐蚀坑油管在弯曲井段中的下入安全性分析提供理论依据和数值参考.

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机械工程

WC-Co涂层磨削过程中的温度与相变

李冬冬;匡俊;陈庆强;胡德金;许黎明

2014, 36(5): 532-536. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.10

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针对WC-Co涂层在磨削中磨削温度会引起相变,进而导致磨削缺陷的问题,以DMU70V数控铣床为平台进行WC-Co涂层磨削实验,利用K型热电偶和DGF40N光纤式红外测温仪测量磨削温度,借助x-射线衍射仪分析磨削前后WC-Co涂层物相组成.实验结果表明,利用热电偶测得的磨削温度与根据磨削过程中WC-Co涂层物质相变推测得到的磨削温度相差较大,利用WC-Co涂层物质相变推测的磨削最高温度与DGF40N光纤式红外测温仪测得的磨削最高温度一致,说明可以利用WC-Co涂层物质相变来推测磨削最高温度,为一些不能直接测量磨削温度的场合提供了新方法.WC晶粒在WC-Co涂层干磨削时大多异质生核,磨削后产生的WC晶粒粒度大,从而导致WC-Co涂层的强度下降,WC-Co涂层不宜干磨削.

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信息科学与工程

电磁超声兰姆波换能器在金属板检测中的优化

杨理践;邹金津;邢燕好

2014, 36(5): 537-542. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.11

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为了提高电磁超声波在金属板中的传播距离,研究了金属板检测中的电磁超声兰姆波换能器的换能机理.通过分析兰姆波在金属板中传播的频散曲线,得出低频率范围内A₀、S₀模态兰姆波具有远传特性.对兰姆波换能器进行仿真计算,分析了在单极型永磁铁和马蹄形磁铁作用下,线圈受到的磁感应强度和洛伦兹力的分布情况,并对马蹄形兰姆波换能器进行了实验研究.结果表明,当激励频率为400 kHz时,S₀模态兰姆波得到了有效抑制,使A₀模态兰姆波幅值达到最大,传播距离可达18 m; 在马蹄形磁铁作用下,兰姆波换能器的有效检测距离是单极型磁铁的1.8倍.

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信息科学与工程

温室大棚温湿度跟踪切换最优控制器

王向东;何南思

2014, 36(5): 543-549. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.12

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温室大棚中的温湿度系统具有非线性、耦合关系强和滞后等特性，为了实现对温室的温湿度控制，建立了基于能量和质量平衡的温室大棚环境机理模型.针对温室大棚控制系统的非线性，对多个工作点系统进行线性化，得到了一组线性系统模型.基于切换思想，在不同工作点附近采用不同的系统模型参数；基于线性二次型性能指标，设计了温湿度跟踪切换最优控制器，并通过共同Lyapunov函数法验证了该切换系统的稳定性.仿真结果表明，设计的控制器可以很好地实现对温湿度目标值的跟踪控制.

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信息科学与工程

基于PC-LDA的交通标志形状特征识别方法

张志佳;何纯静;巩凯旋;李文强

2014, 36(5): 550-554. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.13

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针对PCA方法所提取的特征分类效果较差，而LDA方法通常不能直接应用于图像特征提取的问题，提出了一种基于PC-LDA的交通标志形状特征识别方法.通过对交通标志图像进行归一化和二值化处理，得到交通标志形状特征.将PCA方法与LDA方法相结合用于交通标志二值图像特征提取，可以得到既有最佳描述性又有最佳分类效果的PC-LDA特征子空间.利用标准交通标志图像数据库进行验证，并采用最小距离分类器对所提取的特征进行识别，结果表明，该方法能够快速有效地进行维数约减，提高了交通标志识别率.

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信息科学与工程

面向大尺度三维重建的多核并行SIFT算法

周瑛;周尚波

2014, 36(5): 555-560. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.14

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针对大尺度三维重建中图像数据集较大、其特征提取和匹配时间消耗过长等问题，提出了一种针对有序图像数据集的滑动窗口匹配算法.该算法采用并行计算实现了对SIFT特征提取和匹配算法的加速，并在图形处理器上得以实现，减少了匹配计算量.实验结果表明，算法大大提高了特征提取和匹配的运算速度，保证了特征的稳定性和匹配精度，有效地缩短了大尺度三维重建的运算时间，确保了重建精度.

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信息科学与工程

声学CT储粮温度监测收发器阵列设计

王善辉;颜华;李爽

2014, 36(5): 561-566. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.15

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针对声波收发器阵列设计的合理性直接影响声学CT系统的测量实时性及温度场重建精度等问题，提出了声学CT储粮温度监测收发器阵列设计方法.该方法对围绕圆筒形仓布置的声波收发器数量、布局和有效声波路径选择等参数进行了计算机仿真设计.三种典型的三维模型温度场重建结果表明，有效声波传播路径选择、收发器布置的层数、每层布置收发器的个数都会对模型温度场重建质量产生较大影响.通过对声波收发器阵列的仿真设计，可优化收发器阵列各参数，提高声学CT系统的性能和温度场重建精度.

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建筑工程

钻井液密度窗口下限的三维数值计算格式

沈新普

2014, 36(5): 567-572. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.16

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为了得到准确的安全泥浆窗口，结合有限单元法提出了用于计算钻井液密度窗口下限三维数值解的数值计算格式.计算包含了井孔轨迹全长的油田区块整体模型的应力场，利用有限元子模型技术逐点计算井孔轨迹上关键点的泥浆窗口下限值.在数值求解过程中，施加足够泥浆压力保持井孔围岩处于弹性状态，并施加反向载荷形成实际卸载，逐步试算求出泥浆窗口的下限值.利用一个包含直井段和90°转角圆弧段井孔轨迹的简单井孔模型，计算了沿井轴全长各处不同井孔倾角对应的泥浆窗口下限值数值解，并把该数值解和利用经典解析解取得的结果作了比较，证明了算法的有效性.

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建筑工程

小湾导流中孔闸墩开裂成因及工作性态分析

傅少君;邱焕峰

2014, 36(5): 573-577. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.17

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针对小湾拱坝在施工过程中导流中孔闸墩会产生裂缝问题，建立了一套基于弹粘塑性势理论的数值分析系统，对其开裂的原因及工作性态进行了计算分析.结果表明：开裂原因并非单一因素所致，而是温控措施、锚索张拉及蓄水的累计作用，其中温控措施产生的拉应力为最主要原因；导流中孔若继续参与导流工作，裂缝充水时，其尖端的应力强度因子将超过混凝土的断裂韧度，在水力劈裂作用下裂缝将继续扩展.该研究成果不仅为制定小湾拱坝导流方案提供了依据，对类似工程也具有一定的借鉴和参考价值.

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建筑工程

大孔生态混凝土强度与抗硫酸盐侵蚀性能

李秋义;汲博生;岳公冰

2014, 36(5): 578-584. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.18

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为了降低成本和提高抗硫酸盐侵蚀性能，按总胶凝材料用量30%的取代量掺入粉煤灰和矿粉，通过调整细骨料用量来控制大孔混凝土的孔隙率，分别制备了孔隙率为15%、20%和25%的粉煤灰系列和矿粉系列大孔生态混凝土.研究了胶凝材料用量、水胶比和孔隙率对大孔生态混凝土抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律.结果表明：大孔混凝土的强度随着胶凝材料用量的增加、水胶比的减小和孔隙率的降低呈线性缓慢地增大；大孔生态混凝土的硫酸盐侵蚀作用在内外同时发生，其抗硫酸盐侵蚀能力明显低于普通混凝土，但当矿物掺合料用量达胶凝材料总量30%时，60次干湿循环后的抗侵蚀系数大于100%.

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建筑工程

超细矿粉对混凝土界面区硫酸盐腐蚀的影响

高嵩;李秋义;金祖权;吴本清

2014, 36(5): 585-590. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.19

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为了研究骨料与水泥石界面区(ITZ)的组成及结构对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响,利用紫外分光光度计绘制了硫酸钠溶液浸泡混凝土试样的SO^2-₄浸入浓度/深度曲线,并辅以扫描电镜(SEM)和电子探针能谱(EDS)等对ITZ进行观测; 同时利用XRD定量分析研究了混凝土本体相和界面相的水化产物富集的差异.结果表明:Ca(OH)₂、钙矾石(AFt)等晶体富集于硫酸钠溶液浸泡后试样的ITZ,引起AFt二次结晶型的硫酸盐腐蚀破坏.在适量石膏的激发下,掺入超细矿粉(GGBS)可阻止AFt转变成单硫型水化硫铝酸钙(AFm),减少AFt二次结晶的生成,明显提高抗硫酸盐侵蚀能力,试样的同深度硫酸根浓度最低,抗硫酸盐侵蚀性能最好.

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建筑工程

高速公路岩溶路基注浆效果综合评价

刘强;张可能;彭环云;张云毅;汪洋

2014, 36(5): 591-595. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.20

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为了对高速公路路基注浆加固效果进行评价,采用注水试验、触探试验、检查孔取芯与孔内电视摄像方法进行检测.注浆后注水试验法检测结果表明,地层透水率都低于47 Lu,能够防止上部软塑状粉质粘土沿溶洞、溶蚀裂隙产生流动与淘空; 触探试验结果表明,注浆后不同深度路基承载力的取值f_ak≥248 kPa; 检查孔取芯结果表明,浆液在土体中形成纵横交错浆脉骨架的复合土体能大幅提高土体的强度; 钻孔孔内电视摄像结果表明,注浆前土体空隙较大,注浆后土体中的空隙全部被水泥浆脉充填.4种检验方法表明注浆后效果良好,同时也表明综合评价法是评价注浆效果的有效方法,对类似工程具有一定的借鉴与指导意义.

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建筑工程

考虑土-结构相互作用的框架结构地震时程分析

徐源;丛龙

2014, 36(5): 596-600. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.05.21

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为了研究一种有效和实用的土-结构相互作用分析方法，了解土-结构相互作用对上部结构地震反应的影响，采用SAP2000建立上部结构和相互作用体系模型，分别对两种体系进行地震时程分析.通过自由场分析，发现不同场地和不同地震波的加速度放大系数并不相同；得到考虑和不考虑相互作用的框架结构各层加速度时程曲线、各层位移曲线和各层层间剪力.考虑相互作用后，上部结构地震反应会有所不同，因此，考虑土-结构相互作用的地震反应分析方法是必要的.

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