最新刊期
      2023 年 第 7 期

        矿业工程 • 冶金工程 • 环境工程 • 化学与化学工程 • 材料科学与工程

      • 罗立群,雷严明,沈洪涛,刘成,叶远林
        2023, 54(7): 2529-2539. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.001
        摘要：针对含铅锌赤褐铁矿中主要以铅、锌、铁等金属硫化物形式存在的杂质硫，在还原焙烧过程中不能被有效脱除而影响铁精矿质量的问题，采用氧化焙烧方式研究含铅锌赤褐铁矿中硫的脱除效果和脱硫机理。通过脱硫率、焙烧前后产物的矿相分析、显微观察鉴定以及拉曼光谱测试等表征方法，研究焙烧温度、焙烧时间对含铅锌赤褐铁矿脱硫效果的影响，探讨含铅锌赤褐铁矿的脱硫机理及金属硫化物的转化过程。研究结果表明：含铅锌赤褐铁矿中硫、铅、锌的质量分数分别为3.34%、1.50%和1.25%，在焙烧温度为600~1 050 ℃和焙烧时间为5~120 min的条件下，氧化焙烧对脱硫过程有不同程度的影响，且随着氧化焙烧温度的提高和焙烧时间的延长，脱硫效果提高。在焙烧温度为1 050 ℃、焙烧时间为60 min的条件下，硫质量分数降至0.25%，总脱硫率可达92.51%，对低价硫的脱硫率达98.64%。随着氧化焙烧温度的提高，焙烧产物中逐渐呈现多孔微小固熔体形貌和表面高温釉质层。脱硫过程主要为FeS2、PbS、ZnS等金属硫化物在高温下发生不同的氧化反应，且铅锌等金属含量无明显变化，说明含硫杂质被氧化为SO2而脱除，反应生成Fe2O3、Fe3O4、PbO、ZnO、PbSO4等物质，少量硫酸盐成为焙烧产物中的残余硫。  
        关键词：赤褐铁矿;氧化焙烧;方铅矿;脱硫;相变   
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        发布时间：2023-08-15
      • 林晓坦,李存兄,吉文斌,张兆闫,张耀阳,刘强,李倡纹,顾智辉
        2023, 54(7): 2540-2551. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.002
        摘要：针对湿法炼锌酸性浸出液中铜的选择性分离困难、有机物污染严重等问题，筛选出可高效选择性分离Cu2+的D711型螯合树脂，并研究树脂吸附Cu2+的规律及机理。研究结果表明：D711树脂对Cu2+的吸附量随体系酸度升高而降低，当溶液初始H2SO4浓度为0.005 mol/L、接触时间为120 min时，树脂的平衡吸附量为56.11 mg/g；D711树脂与Cu2+反应的吉布斯自由能变ΔG(298 K)为-10.26 kJ/mol，焓变ΔH为-4.91 kJ/mol，熵变ΔS为17.92 J/(mol·K)，吸附过程为自发、放热、熵增的过程；D711树脂的吸附等温线符合Freundlich模型，吸附过程遵循准二级动力学模型，且速率控制步骤为膜扩散控制；工业湿法炼锌酸性浸出液经二级串联吸附后Cu2+的吸附率可达99.5%以上。吸附前后D711树脂的表面形貌由多孔粗糙状过渡至致密平滑状，树脂的官能团结构稳定，吸附过程中树脂官能团中的N原子参与了反应。  
        关键词：湿法炼锌溶液;D711树脂;选择性吸附Cu2+;行为机理;二级串联吸附   
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        发布时间：2023-08-15
      • 谭紫东,甄勇,金鑫,杜敏,李兴彬,魏昶
        2023, 54(7): 2552-2562. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.003
        摘要：采用常压浸出和氧压浸出相结合的两段逆流强化浸出工艺，破坏原料中氧化物、硫化物、锗酸盐、铁酸盐、硅酸盐等多种含铟锗化合物的矿物结构，最大限度地实现铟、锗的高效浸出。研究结果表明：在温度为80 ℃、初始硫酸质量浓度为180 g/L、反应时间为3 h、液固比为4 mL/g、搅拌转速为500 r/min的常压浸出条件下，可以实现原料中氧化物、锗酸盐等易溶解化合物中铟和锗的浸出，一段浸出渣中难溶解金属硫化物和锗酸盐较多，含铟1 993.3 g/t、锗623.5 g/t、铜23.65%，铟、锗、铜含量仍然较高。进一步采用氧压浸出方式实现金属硫化物及难溶锗酸盐中铟、锗的深度浸出；在温度为120 ℃、氧压分压为0.25 MPa、硫酸质量浓度为180 g/L、时间为3 h、液固比为6 mL/g的条件下，一段浸出渣中铟、锗、锌、铜质量分数分别降低至74.2 g/t、574.8 g/t、6.15%和1.76%，渣率降低至3.5%。通过两段逆流强化浸出，铟、锗、铜、锌的总浸出率分别达到99.41%、95.11%、99.98%和99.11%，实现了铟、锗等多种金属的高效浸出。  
        关键词：铟;锗;综合回收;强化浸出   
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        发布时间：2023-08-15
      • 郑瑞立,吕建芳,宋卫锋,刘牡丹,刘勇,吕先谨
        2023, 54(7): 2563-2575. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.004
        摘要：为了明确含铜电镀污泥熔炼过程中主要元素的迁移转化规律，利用FactSage 8.0软件进行了热力学计算，提出“氧化脱硫-还原熔炼”的含铜污泥回收工艺，考察各因素对脱硫率和铜回收率的影响。研究结果表明：直接对含铜电镀污泥进行还原熔炼，大部分的铜会与硫结合形成铜锍。通过氧化熔炼能有效脱除污泥中的硫并最终生成品位较高的低硫铜产品，而铁硅系氧化物的存在能够显著降低脱硫所需的温度。在氧化脱硫温度为1 450 ℃、氧化脱硫时间为30 min、还原熔炼温度为1 300 ℃、还原熔炼时间为90 min、Na2CO3添加量为5%、CaO与SiO2质量比为0.5、Fe与SiO2质量比为0.6、还原剂添加量(即C与Cu物质的量比)为1.2的条件下，脱硫率达到99.41%，铜回收率为96.89%，熔渣中铜的质量分数<0.50%，铜产品品位为90.08%。  
        关键词：含铜电镀污泥;元素迁移转化;氧化脱硫;还原熔炼   
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        发布时间：2023-08-15
      • 彭红建,刘劲远,李小波,聂耀庄,罗宾辉,谢佑卿
        2023, 54(7): 2576-2583. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.005
        摘要：以Mg-Si合金系为例，根据合金基因理论和中心配位原子模型，推导密排六方(HCP)结构B81-型合金基因浓度的表达式。计算B81-型有序合金的基因浓度随Si的原子数分数(xSi)和有序度(σ)的变化，阐明B81-型有序合金的基因浓度随xSi和σ的变化特征。计算B81-型有序合金和无序Mg(1-x)Six合金随xSi的变化特征。研究结果表明：与无序合金相比，B81-型有序合金的参数如结合能等变化更大，因此，有序化可提高Mg-Si合金的抗压强度；s和p轨道上的共价电子数(分别为ns和np)随Si的原子数分数的增加而增多，当xSi>0.4时反而减少；共价电子数增多有利于提高Mg-Si合金的抗腐蚀强度，这为智能化制备高强轻质Mg合金指明了方向。  
        关键词：Mg-Si合金系;HCP结构;基因浓度   
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        发布时间：2023-08-15
      • 江杰,罗豪豪,欧孝夺,王树飞,余云东,苏建
        2023, 54(7): 2584-2593. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.006
        摘要：渗透反应屏障(PRB)修复技术作为一种新兴的原位处理技术，已被广泛应用于地下水污染的修复。在数值模拟时，忽略重金属污染物沿深度的非均匀分布可能导致模拟结果与实际结果产生偏差。为此，本文提出一个标准函数描述重金属污染源沿深度的分布，使用二维数值模型模拟含水层和PRB中重金属污染的迁移过程。研究结果表明：假设污染物沿深度均匀分布，由于忽略了稀释作用，可能会使PRB的使用寿命被低估14%，导致PRB的设计过于保守。PRB的突破时间(tb)与污染源顶部到地面距离(z0)无关，但随着污染物分布高度(h)、最大初始质量浓度(Cin, max)和最小初始质量浓度(Cin, min)增加而减小，并随PRB厚度(Lw)增加几乎呈线性增加。本文提出的PRB位置和厚度的优化设计方法可为PRB的工程应用提供参考。  
        关键词：渗透反应屏障;重金属污染;二维运移;非均匀污染   
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        发布时间：2023-08-15
      • 袁晓星,折洁,任欣,祝弘滨,徐荣,李瑞迪
        2023, 54(7): 2594-2605. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.007
        摘要：采用激光增材修复技术对预制槽的6061-T6铝合金进行修复实验，利用光学显微镜、能谱分析仪和扫描电子显微镜等观察Al-Mg-Sc激光增材修复6061-T6铝合金不同区域的微观组织，利用室温拉伸机和显微硬度计对不同热处理前后试样的力学性能进行研究。研究结果表明：修复部位无裂纹、界面熔合不良等严重缺陷，存在少量的气孔，孔隙率为0.21%。修复区中晶粒均为等轴晶，且晶粒内存在较多的Al3(Sc，Zr)粒子，起到细化晶粒的作用。部分熔化区由于靠近基体，温度梯度较大，晶粒形态为垂直界面生长的外延柱状晶。热影响区中原本细小的β''强化相在修复过程中受到激光热循环作用后生长为粗大的β(Mg2Si)平衡相，发生过时效“软化”现象，导致其强度和硬度急剧下降，维氏硬度最低为58。修复试样的抗拉强度为200 MPa，伸长率为8.0%，分别为基体的68.97%和49.38%；进行人工时效处理后二者变化不大。当修复试样经过固溶和人工时效处理后，其各项力学性能均有所提高，其中抗拉强度286 MPa，伸长率为11.8%，分别为基体的98.62%和72.84%。  
        关键词：激光增材修复;6061-T6;热处理;显微组织;力学性能   
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      • 刘志林,文继有,胡汉全,林高用
        2023, 54(7): 2606-2617. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.008
        摘要：对取自工程试制的大口径B10白铜管坯进行晶界工程处理：经21%冷扩径拉拔变形后进行成品退火，随后空冷。采用EBSD、SEM、EDS、XPS和失重法研究不同退火温度对拉拔态B10白铜管材晶界特征分布和腐蚀行为的影响。研究结果表明：高温再结晶退火有助于优化拉拔态B10白铜管材的晶界特征分布和提高耐蚀性能。B10白铜管冷拔变形21%，在720 ℃退火10 min时，低Σ CSL晶界的比例达到73.25%，形成了大尺寸的“互有Σ 3n取向关系”的晶粒团簇，具有最优的晶界特征分布。海水浸泡腐蚀52 d后，B10白铜表面主要形成保护性的Cu2O膜；基体的腐蚀形式随退火温度的升高由剥蚀转变为晶间腐蚀。其中在720 ℃退火10 min的B10白铜管材具有最高比例的低Σ CSL晶界、最大的晶粒团簇平均尺寸和较少的接近 <111>取向的晶粒，同时腐蚀表面易形成较厚且愈致密的Cu2O膜，表现出较佳的耐蚀性能，其浸泡腐蚀速率相比于拉拔态B10白铜管材降低了24.33%。  
        关键词：B10白铜管;晶界特征分布;腐蚀行为;晶粒取向   
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        发布时间：2023-08-15
      • 柯彬,叶凌英,王鹏宇,刘晓东,董宇,张勇,唐建国,刘胜胆
        2023, 54(7): 2618-2629. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.009
        摘要：通过室温拉伸试验、剥落腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验和四点弯曲试验，并结合金相观察、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等微观组织分析技术，研究晶粒组织对7020-T5铝合金型材的强度、抗剥落腐蚀性能以及抗应力腐蚀性能的影响。研究结果表明：完全再结晶型材的室温拉伸强度较低，其抗剥落腐蚀性能达到N级，但型材的抗应力腐蚀性能严重恶化，应力腐蚀敏感指数ISSRT为9.55%，四点弯曲试验中应力腐蚀裂纹沿着再结晶晶粒向内快速扩展，24 h即发生应力腐蚀断裂。表层粗晶和内部再结晶晶粒降低材料的力学性能，使应力腐蚀裂纹在型材表面深度方向上的扩展速率加快。晶粒细小、不含表层粗晶、再结晶分数低的均匀变形组织有利于获得更高的综合性能，具有该种晶粒组织的7020-T5铝合金型材的抗拉强度和屈服强度分别达到366.6 MPa和314.2 MPa，断后伸长率达到15.7%，抗剥落腐蚀性能达到PB级，应力腐蚀敏感指数ISSRT为2.38%，四点弯曲应力腐蚀试验中表面产生腐蚀裂纹和发生应力腐蚀断裂的时间分别为580 h和1 736 h，抗应力腐蚀性能优异。  
        关键词：Al-Zn-Mg铝合金;晶粒组织;再结晶;剥落腐蚀;应力腐蚀   
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      • 吴旺青,雷益华,单志颖,蒋炳炎
        2023, 54(7): 2630-2641. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.010
        摘要：随着微流控技术的不断发展和聚合物材料的广泛应用，注射成型技术因其快速、低成本、大批量的生产等优势而成为聚合物微流控芯片成型制造的主要方式之一，但也存在微结构成型难、残余应力与宏观变形等问题。为表征聚合物微流控芯片成型能力、研究工艺参数对成型质量的影响，采用正交实验研究熔体温度、注射压力、注射速度、保压压力和保压时间对聚甲基丙烯酸酯(PMMA)微流控芯片微通道复制度、残余应力、宏观翘曲变形三种指标的影响规律，并利用灰色关联分析法对三种指标进行多目标优化得到最优工艺参数。研究结果表明：影响微通道复制度最主要的因素是注射速度和熔体温度，影响残余应力与翘曲变形最主要的因素是熔体温度；利用正交实验对三种指标优化得到的最优参数存在差异，而利用灰色关联分析方法进行多目标优化得到了微通道复制度高、残余应力小和翘曲变形小的高质量芯片。最优注射成型工艺参数如下：熔体温度为245 ℃、注射压力为160 MPa、注射速度为50 cm3/s、保压压力为70 MPa和保压时间为5 s。  
        关键词：微流控芯片;注射成型;多目标优化   
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      • 陶学儒,耿鑫,姜周华,李扬,彭雷朕
        2023, 54(7): 2642-2650. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.011
        摘要：通过扫描电镜、拉伸性能测试和硬度测试等对620 ℃长期时效中不同B质量分数的FB2钢进行组织观察和力学性能分析。研究结果表明：在FB2钢620 ℃长期时效中，M23C6相的平均尺寸随时效时间的延长逐渐增大，其平均尺寸随B质量分数的增加而逐渐减小；Laves相在时效1 000 h后析出，并且随着时效时间的延长不断长大粗化，其平均尺寸随B质量分数的增加而逐渐减小；BN夹杂物的析出量随B质量分数的增加而逐渐增大。FB2钢的拉伸性能随着时效时间的延长而逐渐减弱，随B质量分数的增加先增强后减弱，并且在B质量分数为0.010%时拉伸性能达到最强。FB2钢的硬度随着时效时间的延长而逐渐减小，随B质量分数的增加先增大后减小，并且在B质量分数为0.010%时硬度达到最大。当B质量分数由0增加到0.010%时，拉伸性能和硬度的增大是M23C6相和Laves相的平均尺寸的减小所引起的；当B质量分数由0.010%增加到0.030%时，拉伸性能和硬度的减小是BN夹杂物析出量的增加所导致的。为充分发挥钢中B、N的强化作用，同时提高FB2钢的高温性能及稳定性，钢中较优的B质量分数控制在0.010%左右。  
        关键词：FB2钢;M23C6相;Laves相;BN夹杂物;拉伸性能;硬度   
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      • 苏史航,杨明,唐玉,杨阳,杨钢,罗漂
        2023, 54(7): 2651-2662. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.012
        摘要：为了进一步提升析出强化铝合金的强度，采用表面超声滚压和低温时效工艺制备一种多级梯度结构材料，并用SEM/TEM表征分析表层组织。研究结果表明：表层晶粒和析出相均呈现梯度分布。此外，对梯度层的析出相分析发现晶内析出相和晶界析出相种类存在区别，并且伴随着距表面深度的增加，晶界析出相和晶内析出相的数量密度都呈现降低趋势。与时效后粗晶试样相比，多级梯度结构试样的强度得到提升(屈服强度和抗拉强度分别从480 MPa和622 MPa提升到562 MPa和692 MPa)并保持良好的塑性。通过定量计算，发现多级梯度结构试样的强化增量主要源于晶界强化、沉淀强化、位错强化和协同强化的共同作用。  
        关键词：超声表面滚压;7075铝合金;多级梯度结构;强化机制   
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        机械工程 • 控制科学与工程

      • 赵海鸣,黎焕强,彭正阳,柯威
        2023, 54(7): 2663-2673. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.013
        摘要：针对锁钩-销轴式的滚刀抓取机构，基于目前一种适用度较广的间隙接触力模型，考虑接触面摩擦力，建立由滚刀及拆装机构的重力传递至油缸夹持力的数学模型。分析水平工况和竖直工况这2种特殊工况的夹持力模型，进而推导其他工况的抓取机构夹持力模型，并采用ADAMS进行仿真验证。基于换刀机器人试验台开展不同工况下的滚刀夹持状态分析，最后进行对比分析。研究结果表明：夹持力模型计算结果与仿真以及试验结果基本吻合，验证了夹持力模型的正确性，为盾构换刀抓取机构的夹持力输出提供了理论支撑。  
        关键词：滚刀抓取;夹持力;ADAMS仿真;接触力;夹持装置   
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      • 温琪,孙韵韵,巫世晶
        2023, 54(7): 2674-2682. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.014
        摘要：针对键合界面的黏滞-微滑移接触现象，基于黏滞-微滑移临界位置的连续变形条件和边界条件，建立键合界面切向接触的数学模型；推导出键合界面切向接触不同位置的变形量，研究法向键合力和超声切向力对界面黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗散的影响规律。研究结果表明：当增大超声切向力或减小法向键合力时，界面切向变形量呈非线性增加，微滑区自边缘向内延展，引线键合界面的黏滞区半径减小；当界面中心位置刚度等于单位刚度时，黏滞区半径与法向键合力呈正相关，与超声切向力呈负相关；当键合界面切向接触变形量增加时，微滑移区域产生的能量耗散呈非线性上升。  
        关键词：键合界面;黏滞-微滑移;切向变形量;能量耗散   
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        发布时间：2023-08-15
      • 彭斯洋,程志红,车林仙,黄鑫,崔松
        2023, 54(7): 2683-2694. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.015
        摘要：提出一种非对称1T2R型UPS-RPU-PU并联机构，并基于该机构设计一种新型液压支架试验台，以期为解决现有试验台面临的技术难题提供新思路。应用矢量方程法推导出并联机构位置逆解方程；采用方位角和倾摆角描述机构偏置式动平台输出轴的姿态。以螺旋理论为数学工具，建立机构运动/力传递性能指标的解析数学模型。在此基础上，给出优质传递姿态工作空间(GTOW)、全域传递性能指标(GTI)及其波动性能指标的定义和计算方法。依据液压支架加载试验实际需求，建立并联加载装置尺度参数昂贵约束多目标优化模型。采用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-II)求得多组Pareto最优解，以供工程设计备选。选择综合性能较优的一组折中解，设计新型液压支架试验台虚拟样机，并利用ANSYS进行3种典型工况下的仿真试验。研究结果表明：基于并联机构的新型试验台具有良好的运动性能和静态特性，可为进一步开展模型样机研制和试验提供理论指导。  
        关键词：液压支架试验台;并联机构;运动/力传递性能;优质传递姿态工作空间;多目标优化   
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        发布时间：2023-08-15
      • 李铖,姜海蛟,李永康
        2023, 54(7): 2695-2704. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.016
        摘要：为提高平面流铸冷却辊内水流更新速率，在流道内流体微团力学分析基础上，提出一种进、出水面采用不同旋向肋道的差异化非直流道结构，并基于Bezier曲线对肋道型线与厚度进行参数化表达；针对多变量、多参数优化过程中求解效率低的问题，采用拉丁超立方抽样获取样本点，通过数值计算获得样本点性能参数，然后，基于熵权层次分析法获得流道换热效率综合性能指标，进一步采用BP神经网络预测与遗传算法优化相结合的方法进行寻优。研究结果表明：进水面采用旋向即与冷却辊转向相反的肋道、出水面采用旋向即与冷却辊转向相同的肋道可明显减小流道涡旋现象，提高水流更新速率；所提出的参数化建模与优化方法在应用于多变量、多参数优化时具有较高的求解效率；在同等条件下，相比于传统散射直流道和优化前流道，优化后流道的流量分别提升25.0%和5.6%，达到了提高水流更新速率的目的。  
        关键词：旋转辊;差异化非直流道;BP神经网络;GA遗传优化算法;多目标优化   
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        发布时间：2023-08-15
      • 雷琪,文安格
        2023, 54(7): 2705-2717. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.017
        摘要：为降低资源的消耗和浪费，并处理时变时滞对于多智能体的影响，针对离散线性时变时滞多智能体系统，提出一种基于事件触发机制的一致性协议，以减少系统的通信次数。在事件触发机制的框架下，提出一种基于预测控制的分段时滞补偿方法来补偿时变时滞对多智能体系统一致性的影响。在此基础上，通过构造基于延迟划分的Lyapunov-Krasovskii函数分析离散线性多智能系统的稳定性。最后，通过MATLAB仿真验证所提方法的有效性。研究结果表明：事件触发机制可以有效减少系统更新次数，降低消耗，所提出的基于预测控制的分段时滞补偿方法可以弥补时变时滞对于多智能体系统的影响，且基于延迟划分的分段补偿能够降低系统的保守性。  
        关键词：离散线性多智能系统;时变时滞;预测控制;事件触发   
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        发布时间：2023-08-15
      • 冯启龙,龙睿,吴小良,仲文明
        2023, 54(7): 2718-2724. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.018
        摘要：优先级k-中心问题是聚类领域中1个经典的NP-难问题。给定度量空间中的1个集合X和参数k∈N+，其中，集合X中每个点v都被赋予1个优先级参数r(v)∈R+，求解1个大小为k的子集S⊆X，考虑集合X中任意数据点到集合S的距离与r(v)之间比值，找到最大比值，目标是最小化该比值。对于优先级k-中心问题，目前最好的结近似算法是多项式时间内的2-近似算法，该问题不存在1个(2-ϵ)-近似算法，(其中，ϵ为用于控制算法近似比的参数)。本文研究优先级k-中心问题的固定参数可解(fixed-parameter tractability，FPT)时间内的近似算法。基于k-中心问题的贪心策略，提出新的中心点选取方法。研究结果表明：该方法通过贪心策略选取一定规模的候选中心点集，利用加倍度量维度的性质去限制该集合的大小，实现了FPT时间内的(1+ϵ)-近似算法，降低了目前该问题的近似比。  
        关键词：近似算法;FPT近似算法;优先级k-中心问题;k-中心问题   
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        发布时间：2023-08-15

        地质工程 • 土木工程

      • 李欢,罗朝阳,吴经华,刘飚
        2023, 54(7): 2725-2738. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.019
        摘要：钨(W)作为一种关键金属，具有多个稳定同位素。近年来，越来越多的学者关注地球不同圈层W同位素组成，发现岩石圈中不同类型岩石的W同位素组成有较大差别(酸性岩比基性岩更富轻W同位素，海洋沉积岩比岩浆岩更富重W同位素)，因此，可以利用其揭示壳幔相互作用及地球表生过程中钨元素循环及演化规律。研究表明W同位素具有强大的示踪潜力，为开展W同位素的进一步研究奠定了良好基础，然而，目前尚未见钨矿床W同位素的研究，对钨成矿过程中W同位素的分馏机制及控制因素尚不清楚，其示踪复杂成矿过程及判断钨物质来源的潜力亟待研究。本文系统总结了目前W同位素的分析方法、不同类型岩石的W同位素组成及地球表生循环过程中W同位素示踪原理，对W同位素在矿床学中的应用进行了展望，指出目前亟需将W同位素研究引入矿床学中，进而建立W同位素示踪成矿物质来源的方法及钨成矿系统的W同位素演化模型。通过对钨矿床W同位素的研究将有望获取不同地质历史时期、不同区域钨来源的“指纹”信息，揭示钨元素在地球各圈层的地球化学循环过程及其超常聚集行为，为深入认识多类型钨矿化的成因提供新的思路，为研究大规模钨多金属成矿作用提供全新方法，具有重要的理论价值及现实意义。  
        关键词：W同位素;分馏机制;示踪作用;钨矿床;成矿过程   
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        发布时间：2023-08-15
      • 成永生,张泽文,徐卓彬,毛春旺,黄建中,周芳春,张立平,黄志彪,苏俊男,陈虎,陈剑锋,文春华,周瑶,王丹平
        2023, 54(7): 2739-2757. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.020
        摘要：位于湘东北幕阜山南缘的传梓源稀有金属矿床是我国近年新发现的大型伟晶岩型锂铌钽矿床。针对矿区内伟晶岩的形成年龄、物质来源和大地构造背景等问题，选择206号脉的锂辉石钠长石伟晶岩及白云母钠长石伟晶岩，开展全岩地球化学、锆石微量元素和Hf同位素分析以及锆石LA-ICP-MS U-Pb定年。研究结果表明：花岗伟晶岩表现出高硅、富铝、富碱、贫钙、贫磷、贫镁、钙碱性及过铝质特征；微量元素含量很低，属轻稀土元素相对富集的右倾型；微量元素富集Rb、Th、Nb、Zr、Hf，相对亏损Ba、Ti、Yb、Lu；锆石颗粒较小(粒径为50~150 μm)，阴极发光强度较弱，大部分锆石为弱振荡环带或无环带， 少部分锆石发育韵律环带，前者锆石U质量分数相对较高(>4 000×10-6)，后者锆石U质量分数相对较低 (<4 000×10-6)；但这些锆石大部分w(Th)/w(U)较小(<0.1)，具有热液锆石特征。两件锆石U-Pb协和年龄分别为(144.2±1.43) Ma和(145.1±1.79) Ma，可以代表花岗伟晶岩脉的形成时代，表明传梓源伟晶岩型稀有金属矿床形成于早白垩世，与燕山期岩浆热液活动密切相关。花岗伟晶岩脉中锆石Hf同位素标准化值(εHf(t))为-6.3~-5.4，二阶段模式年龄为1 592~1 537 Ma，与幕阜山花岗岩Hf同位素组成相似。从大地构造环境来看，区内花岗伟晶岩的形成与燕山期太平洋板块向欧亚大陆俯冲紧密相关，主要受制于后造山的伸展构造背景，属冷家溪群减压熔融的产物。  
        关键词：锆石U-Pb年代学;Hf同位素;花岗伟晶岩;岩浆演化;湘东北传梓源稀有金属矿床   
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        发布时间：2023-08-15
      • 欧阳黎明,赵煊煊,童孝忠,谢维,李欢
        2023, 54(7): 2758-2767. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.021
        摘要：采用格点型有限体积法，建立直流电测深2.5维正演模拟算法。首先，从点电源电位所满足的边值问题出发，导出格点型有限体积法控制方程的离散表达式，对边界条件近似处理后求解线性方程组即得离散电位数值解。其次，通过模拟计算均匀半空间模型和一维层状介质模型，与解析法计算结果对比，验证格点型有限体积正演算法的正确性和稳定性。分别采用本文建立的直流电测深2.5维正演模拟算法、Res2dmod开源软件构建的有限差分算法对典型二维地电模型进行正演模拟，得到2种算法的视电阻率拟断面图。研究结果表明：直流电测深2.5维正演模拟算法在一维求解域内的计算结果与解析解之间的相对误差小于2%，满足数值计算精度要求；该算法能定性判断异常体电阻率与围岩电阻率相对大小和异常体的空间展布，与经过验证的成熟软件Res2dmod相比较，电阻率数值解的绝对误差不超过3.4 Ω⋅m，证明该算法能正确分析直流电测深2.5维异常响应规律，可为实测数据的定性解释提供指导。  
        关键词：直流电测深;正演模拟;有限体积法;格点型;2.5维   
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        发布时间：2023-08-15
      • 周凌宇,刘家豪,方蛟鹏,MAHUNONAkim Djibril Gildas,李亚民,黄巍,刘晓春
        2023, 54(7): 2768-2778. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.022
        摘要：为了研究部分无黏结及锚固系统失效对后张预应力梁受力性能的影响，以4根后张法施工预应力混凝土简支梁为试验对象，分析后张法预应力梁在相同无黏结率下，跨中、梁端部分无黏结以及锚固系统失效时的受力过程、破坏形态、荷载-位移曲线、延性等指标和抗弯性能的变化规律。基于部分无黏结预应力梁的试验结果，采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力。研究结果表明：部分无黏结与锚固失效均降低试验梁的抗裂性能；在锚具失效条件下，跨中纯弯段无黏结显著降低试验梁的刚度和承载力，而梁端无黏结对梁刚度影响较小，承载力略降低；在锚固失效下，跨中段无黏结和梁端无黏结的梁与正常状态下的梁相比，延性指标分别提高6.3%和21.1%；在加载过程中，跨中控制截面满足平截面假定；采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力与试验值较吻合。  
        关键词：预应力梁;部分无黏结;锚固失效;抗弯承载力;黏结折减系数   
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        发布时间：2023-08-15
      • 宋卫民,徐飞,吴昊,詹易群
        2023, 54(7): 2779-2787. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.023
        摘要：为了保证沥青路面层间的充分黏结，在层间撒布黏层油是目前路面施工的必要工序。由于开级配磨耗层(OGFC)的大空隙结构，在压实过程中黏层油倾向于通过界面处OGFC的空隙向上迁移，从而影响界面处OGFC的空隙结构并进而影响其功能。本文选取2种下卧层材料、1种OGFC材料和4种黏层油掺量制作OGFC和下卧层组合试件；通过CT扫描、三维重构和一系列图像处理方法对OGFC面层的空隙结构进行表征和分析；选取截面空隙率、平均空隙半径和平均配位数对OGFC面层的空隙结构进行定量表征。研究结果表明：当层间不撒布黏层油时，OGFC面层的空隙率分布与密级配沥青混凝土的类似，呈现两端空隙率高、中间空隙率低的规律；当黏层油掺量为0.5、1.0和1.5 kg/m2时，黏层油向上迁移，使得界面处OGFC的空隙率显著降低，并且黏层油掺量越大，迁移的高度越大；黏层油迁移对平均空隙半径和平均配位数的影响规律与空隙率的基本一致；下卧层的表面构造也会对黏层油的迁移造成显著影响。  
        关键词：开级配磨耗层;黏层油迁移;空隙率;平均空隙半径;平均配位数   
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        发布时间：2023-08-15
      • 朱仔旭,徐庆元,刘维正,孙康,朱雪燕,王炫钧,金浩然
        2023, 54(7): 2788-2798. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.024
        摘要：为分析行车作用下盾构隧道下穿既有铁路框架桥梁结构的耦合动力学影响，基于铁路大系统动力学与有限元理论，建立列车-有砟轨道-框架桥梁-土体-盾构隧道耦合动力学模型，研究不加固地层和加固地层开挖完成后所引起的既有铁路框架桥梁结构的沉降变形规律，引入ABAQUS®-MATLAB®联合仿真、时变耦合和多步长动力迭代求解策略，对盾构隧道下穿和行车作用耦合效应下既有铁路结构的动力响应进行数值仿真，分析和评估耦合效应下的列车动力学行为和行车性能。研究结果表明：相对框架桥梁不对称下穿，盾构隧道导致结构沉降变形呈不对称分布，左线先行开挖引起的沉降大于右线的沉降；加固地层能够减小盾构开挖引起的沉降变形和车致振动位移，但会增大车致振动加速度及框架桥梁应力；盾构开挖对列车运行造成附加影响，系统动力响应、车辆运行安全性和平稳性指标都与运行速度呈正相关，速度超过120 km/h后有跳轨风险；在速度为160 km/h时，车体振动附加影响增幅可达到136.03%。在施工过程中，应注意加固开挖造成的车致振动加速度增大现象，同时应当考虑降速通过盾构隧道下穿区段。  
        关键词：铁路大系统动力学;盾构隧道下穿;沉降变形;框架桥梁;有限元数值分析;联合仿真   
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        发布时间：2023-08-15
      • 陈文龙,王汉封,董雨珊
        2023, 54(7): 2799-2810. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.025
        摘要：基于Canny边缘检测算法，借助于流动可视化手段，研究大长细比双圆柱的涡激振动干扰效应。研究结果表明：当双圆柱串列布置时，下游圆柱通过干扰上游圆柱旋涡的形成与尾流运动，在量纲一下游顺流向位置X*=1.5处对上游圆柱最大振幅Amax*的放大作用最大，在X*≥15.0处对上游圆柱的Amax*无干扰效应，但上游圆柱的涡振退出风速比单圆柱的略大；上游圆柱改变了下游圆柱的来流条件，当下游圆柱在X*=2.0处时上游圆柱对其Amax*的放大作用最大，且在X*=20.0处放大作用仍然存在。当双圆柱并列布置，量纲一横流向间距Y*=1.0时，双圆柱之间的干扰效应对Amax*的放大作用最大，此时并列双圆柱可看作组合后的单一柱体发生大幅振动；当Y*=4.0时，双圆柱之间的干扰效应对Amax*几乎无影响，但并列双圆柱的涡振锁定区间仍比单圆柱的涡振锁定区间略大。当双圆柱错列布置，下游圆柱位于1<X*<8且1<Y*<5处时，会明显抑制上游圆柱的Amax*；相比而言，上游圆柱对下游圆柱Amax*的干扰效应较弱，当下游圆柱在(0，1D)位置附近时具有较强的放大作用。  
        关键词：Canny算法;双圆柱;涡激振动;干扰因子;风洞试验   
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        发布时间：2023-08-15
      • 金波,侯文崎,单云浩,SAVIOURShedamang,韩衍群,国巍
        2023, 54(7): 2811-2826. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.026
        摘要：T构桥墩顶块具有混凝土体积大、应力状态复杂等特点，有效控制混凝土浇筑时的水化热效应是保障全桥工程质量的关键。依托渝黔高铁石梁河特大桥主桥墩顶块混凝土施工，采用数值仿真和现场监测的方法，研究一次性浇筑方案的可行性，对比不同措施对混凝土水化热效应的控制效果，提出墩顶块混凝土浇筑优化方案并应用于实桥施工。提出石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案。研究结果表明：原定一次性浇筑方案由于混凝土浇筑体积过大、所采取的降温散热措施很少，导致混凝土水化热温度峰值、最大内表温差和名义拉应力均大幅超出规范限值，不具可行性；分层浇筑、埋设冷却水管是缓解混凝土整体水化热效应的关键措施，调整混凝土入模温度是控制水化热温度峰值和内表温差的重要措施；表面热交换系数与混凝土养护覆盖措施密切相关，对混凝土内表温差有显著影响；所提出的石梁河大桥墩顶块优化浇筑方案为分两层浇筑+底板埋设冷却水管+混凝土入模温度调整至15 ℃+混凝土表面采用6 mm厚钢板+2 cm厚聚乙烯泡沫覆盖，采用该方案进行现场施工，实测混凝土水化热温度峰值为58 ℃，最大内表温差22.74 ℃，最大表面名义拉应力为1.76 MPa，均小于规范限值，说明混凝土水化热效应和开裂风险得到了有效控制。  
        关键词：水化热;墩顶块;热力耦合;温度峰值;内表温差   
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      • 王路,侯文崎,张哲滔,张晓勇,温伟斌
        2023, 54(7): 2827-2840. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.027
        摘要：针对某拟建千米级跨度高速铁路悬索桥所采用的新型板桁加劲梁，依据剪切刚度等效原则，构建闭口薄壁箱形梁连续化等效模型；基于截面刚性周边假定，考虑弦杆纵向约束作用，建立连续化等效模型的扭转平衡微分方程，推导得到扭转角解析公式。构建悬索桥连续化等效单梁有限元模型，推导悬索桥加劲梁扭转角解析式。通过算例验证该解析公式计算所得加劲梁扭转角与空间精细化有限元计算结果吻合良好，弦杆纵向约束作用对新型板桁加劲梁扭转变形影响不可忽略。研究结果表明：相比于空间精细化有限元模型，连续化等效单梁模型计算所得悬索桥加劲梁挠度和扭转角最大相对误差分别为1.8%和14.7%，依据解析式计算所得相对误差分别为7.1%和6.3%；对于悬索桥加劲梁扭转刚度初步设计，上述2种方法的精度误差均在可接受范围内，且计算效率大幅提高，具有较好的适用性。  
        关键词：新型板桁加劲梁;扭转变形;连续化等效;弦杆纵向约束;悬索桥   
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      • 杨帆,丛林,龚红仁,袁俊杰,史佳晨,侯毓栋
        2023, 54(7): 2841-2852. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.028
        摘要：为研究热固性聚氨酯改性沥青(TPUA)桥面铺装材料的制备及性能变化规律，基于响应曲面法，以桥面铺装性能最优为目标，并结合层次分析法对TPUA混合料的制备工艺进行优化；对比SBS沥青和环氧沥青混合料，对不同改性剂掺量下的TPUA混合料进行综合性能分析。研究结果表明：在恒温养护条件下，TPUA混合料强度随时间的变化过程满足指数增长关系，且温度对于TPUA混合料的强度形成具有促进作用；在PU改性剂掺量超过30%后，TPUA混合料具有比传统SBS沥青混合料更加优异的力学性能、水稳定性和高温抗变形性能；此外，在室温下，TPUA混合料具有比环氧沥青和SBS沥青混合料更优异的抗断裂性能；TPUA混合料的低温最大弯拉应变能够达到8 000με，且低温断裂能为对比组混合料的3倍以上，具有优异的低温柔韧性。  
        关键词：热固性聚氨酯;改性沥青;桥面铺装;响应曲面法;路用性能   
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        发布时间：2023-08-15
      • 何忠明,刘正夫,卢逸恒
        2023, 54(7): 2853-2866. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.029
        摘要：为研究动力湿化作用下预崩解炭质泥岩路堤填料崩解规律及强度变化特性，对不同含水率及动力作用下的预崩解炭质泥岩路堤填料进行动力加载试验和点荷载试验，研究含水率w、动荷载F和加载次数N对颗粒崩解及破碎强度的影响。研究结果表明：在动力湿化作用下，预崩解炭质泥岩路堤填料崩解形式为表面破裂；在崩解过程中，粒径d为2~5 mm的颗粒质量分数下降幅度最显著，粒径d≥2 mm的颗粒质量分数随w、F和N增加而降低，粒径d<0.5 mm的颗粒质量分数变化趋势则相反；崩解率SDRE与N、F和w呈正相关，但SDRE增加幅度随着N增加而逐渐降低，w越低，N和F对SDRE的影响越小；w、N和F对级配分形维数D的影响与SDRE对分形维数D的影响类似，根据D与w、N和F的拟合函数计算泥岩极限分形维数Dult为2.58。N和F对颗粒破碎强度σf影响较小，w和特征粒径de与σf呈负相关，w越小，σf受de影响越大，而w增加引起σf减小的幅度随de增大而逐渐降低；当w≥7%，de≥20 mm时，炭质泥岩σf处于w和de的非敏感区。  
        关键词：道路工程;崩解特性;动力湿化;炭质泥岩;分形维数;破碎强度   
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        发布时间：2023-08-15

        能源工程 • 交通运输工程

      • 周萍,蒋怡,廖义香,李家栋
        2023, 54(7): 2867-2877. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.030
        摘要：气泡聚并通过改变气液两相间界面面积，影响相间的传热和传质，而聚并时间和液膜厚度是描述2个气泡聚并过程的重要物理参数。采用流体体积(VOF)方法对气泡聚并过程进行数值模拟时，合理设置计算流程中可调参数(例如网格尺寸、最大库朗数以及方程循环次数等)，有助于提高求解过程的收敛性、节省计算时间。因此，本文基于OpenFOAM开源软件，采用VOF方法与自适应网格相结合的方法，以同轴两气泡聚并过程为例，探究最大库朗数Comax、相方程循环次数nα和控制方程循环次数npimple这3个参数对气泡聚并过程数值模拟的计算量与计算精度的影响，同时，得到气泡间液膜厚度在可调参数不同取值时随时间的变化规律。研究结果表明：气泡间液膜的变薄速度与最大库朗数Comax成反比，与相方程循环次数nα和控制方程循环次数npimple成正比，这主要是由于减小最大库朗数Comax以及增大相方程循环次数nα和控制方程循环次数npimple提高了计算精度，改善了流体在网格单元上移动滞后的现象，加快了两气泡聚并以及液膜减薄过程；综合考虑计算精度与计算成本，得到了基于VOF方法的气泡聚并数值模拟较优的可调参数组合，即(Comax，nα，npimple)=(0.05，3，8)。  
        关键词：OpenFOAM;气泡聚并;流体体积方法;自适应网格;可调参数;计算精度;计算成本   
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        发布时间：2023-08-15
      • 高艳婧,倪艺铭,刘宏伟,林勇刚
        2023, 54(7): 2878-2891. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.031
        摘要：为了研究水沙环境下海流能机组的水动特性，本文以120 kW海流能叶片的NACA63-翼型为研究对象，采用SST k-ω湍流模型和离散相(DPM)模型进行数值计算，研究不同颗粒属性对翼型升阻力系数的影响。研究结果表明：当颗粒直径大于100 μm时，翼型升力系数小于无颗粒时的升力系数，当颗粒直径小于100 μm时，升力系数大于无颗粒时的升力系数；随着颗粒直径增大，颗粒惯性增大，颗粒独立性增强，升力系数在先减小后增大的趋势中波动；随着颗粒形状因子增大，颗粒阻力减小，颗粒独立性增强，升力系数减小，阻力系数增大；颗粒质量浓度对翼型升阻力系数影响最大，升阻力系数与颗粒质量浓度呈线性关系，当颗粒质量浓度为5.522 g/L时，相比于无颗粒翼型升力系数减小了0.478%，阻力系数增大了6.676%。  
        关键词：海流能机组;翼型;升力系数;阻力系数   
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        发布时间：2023-08-15
      • 王宇楠,王春华,李录博,张靖周
        2023, 54(7): 2892-2903. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.032
        摘要：为了探究正弦脉动激励对气膜冷却特性的影响，采用大涡模拟方法，针对具有正弦脉动特征的气膜冷却射流与平板主流的相干机制展开研究，在平均吹风比为0.5和1.5的条件下重点研究脉动频率和幅值对气膜冷却流动传热的影响。研究结果表明：在高吹风比工况下，冷气脉动有助于提高气膜冷却性能，而在低吹风比工况下，作用效果完全相反；增大脉动幅值强化了肾形涡对的卷吸作用，而脉动频率变化的影响则不明显；在正弦脉动下，没有出现方波脉动那样大尺度的起动涡结构；与连续性射流相比，脉动射流可以显著提升气膜孔下游的湍流动能，但随着流向距离增加，脉动射流的影响变弱；功率谱密度分析结果表明，冷气脉动对小尺度涡旋能量的影响较明显。  
        关键词：射流;脉动气膜冷却;肾形涡;正弦激励;边界层;大涡模拟;冷却效率   
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        发布时间：2023-08-15
      • 冯旭刚,张泽辰,王正兵,宋澜波
        2023, 54(7): 2904-2918. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.033
        摘要：针对火力发电机组制粉系统存在参数不稳定、大滞后及多变量的问题，本文构建非线性最小二乘法辨识模型，采用隐式广义预测算法预测模型输出，构造非线性扩张状态观测器(NESO)，估计系统存在的干扰并补偿，设计应用于火力发电机组制粉系统的隐式广义预测非线性自抗扰控制策略(IGPC-NADRC)，化简内模结构并分析系统稳定性。在仿真实验中采用时域分析法验证控制器内关键参数对系统输出的影响；设计抗干扰实验和变设定值实验，比较IGPC-NADRC控制、动态矩阵(DMC)自抗扰控制(ADRC)、IGPC-PID控制策略和DMC-PID控制策略的控制效果。研究结果表明：IGPC-NADRC控制系统的抗干扰性能好，鲁棒性强，当系统受到外界干扰时该方法的超调量为5.72%，调节时间为44 s，稳定性更佳。工程应用结果表明，采用IGPC-NADRC控制策略后系统的偏差范围比PID控制时的更小，证明了方法的有效性。  
        关键词：隐式广义预测控制;自抗扰控制;煤粉质量分数;时域分析;鲁棒性   
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        发布时间：2023-08-15
      • 孟石,吴再新,唐明赞,熊小慧,孟爽,周丹
        2023, 54(7): 2919-2928. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.034
        摘要：随着地铁列车速度不断提升，列车高速通过隧道风井(缓冲结构)时隧道内交变压力显著增加，会对列车内乘客造成严重影响。本文采用滑移网格方法，通过模拟地铁列车由车站开始加速并以最大速度通过隧道风井缓冲结构过程的气动性能，分析风井缓冲结构的参数对隧道内交变压力的影响规律。研究结果表明：列车表面压力数值计算结果与实车试验结果较吻合。风井缓冲结构可以有效减小列车通过风井时的压力变化幅值，风井前缓冲结构对列车通过时的压力变化率影响较大，而对列车压力变化幅值影响较小，风井后缓冲结构可以有效减缓列车通过风井过程的压力突变。随着缓冲结构横截面积增大，列车通过风井时的压力变化幅值呈减小趋势，但不同缓冲结构下列车表面压力差异较小。当缓冲结构总长度一定时，随着风井后缓冲结构长度增加，列车表面压力变化幅值呈减小趋势；当风井后缓冲结构的长度由0 m增加至 50 m时，头车表面压力幅值减小21.5%。  
        关键词：地铁列车;风井;缓冲结构;横截面积;交变压力   
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        发布时间：2023-08-15
      • 闫庚旺,姚松,李盈利,周文希,姜旭东
        2023, 54(7): 2929-2940. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.035
        摘要：基于局域共振型声子晶体的物理特性，在车体夹层板的基础上设计出由基体板、橡胶和散射体组合而成的贴附型/填充型梁板声子晶体。通过数值仿真方法从带隙特性、振动传递特性以及模态振型等方面阐述减振机理，进一步探究结构/材料参数对带隙特性的影响。研究结果表明：贴附型局域共振声子晶体由于上下面板与橡胶及铅块共振单元的耦合共振，可产生中低频弯曲带隙(77~172 Hz)；填充型局域共振声子晶体内橡胶层包裹的铅柱共振单元以不同相位实现面内振动的动态平衡，可产生中低频面内带隙(117~172 Hz)；有限阵列结构对实车关键部位的振动具备较为理想的衰减作用。调整声子晶体结构参数可使其带隙中心频率与目标减振频率范围一致，有助于实现车体多部位减振优化，进而验证其在车体中低频减振降噪应用中的可行性。  
        关键词：轨道交通;声子晶体;带隙特性;局域共振;减振降噪   
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        发布时间：2023-08-15
      • 舒易亮,刘志明,杨广雪,高敬宇,刁晓明
        2023, 54(7): 2941-2951. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.036
        摘要：基于平面应力假设，考虑初始过盈量的影响，将轴类过盈配合部件简化成含初始过盈量的旋转圆盘，推导轴类过盈配合部件在离心力载荷下的过盈量减小量的公式。以高速列车实物轮轴为研究对象，采用理论数值方法及有限元软件仿真分析，得到轮轴等效模型在不同旋转角速度下的接触压应力及过盈量的变化特征。研究结果表明：基于MATLAB数值模拟和ANSYS有限元仿真得到的接触压力及径向位移随旋转角速度变化的数值变化规律基本一致，验证了含初始过盈量的轴类部件过盈量减小量公式推导的准确性。过盈配合轮轴结构间的过盈量和接触压应力随旋转角速度不断增大而呈现非线性减小的特征，轮轴间的配合状态逐渐由过盈状态转变为间隙配合状态，旋转角速度临界值约为960 rad/s。由于有限元仿真软件通过施加径向位移差的方式施加过盈量，在接触状态由过盈状态转变为间隙状态之前，轮轴接触主从面一直处于零间隙状态。  
        关键词：离心载荷;过盈配合;旋转角速度;接触压应力   
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        发布时间：2023-08-15
      • 杨鹏,杨明智,张雷,赵凡,蔺童童,马江川
        2023, 54(7): 2952-2963. DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.037
        摘要：为探明不同线间距下600 km/h高速磁浮列车明线交会时的气动特性，基于三维、非定常、可压缩的N-S方程和SST k-ω湍流模型，采用重叠网格技术，分析列车明线交会时的车身周围流场结构、列车交会压力波和列车侧向力，通过动模型试验来验证数值模拟方法的准确性。研究结果表明：在不同线间距下，列车交会时的车身周围流场分布特征相似，随线间距增大，列车尾涡展向角逐渐增大，两交会侧车身之间流场的速度和压力不断减小；不同线间距下的列车压力波变化规律一致，压力波幅值与列车运行速度的二次方近似呈正比，当线间距由5.1 m分别增大至5.6 m和6.1 m时，压力波幅值分别减小28.2%和42.4%，且增大线间距对列车压力波正波缓解作用比负波的大，头波的缓解作用比尾波的大；列车交会过程中头车侧向力幅值比尾车和中间车的幅值大，增大线间距对尾车侧向力的缓解作用比头车和中间车的大，当线间距由5.1 m增大至6.1 m时，头车、中间车和尾车的侧向力幅值分别减小33.8%、34.1%和35.7%。  
        关键词：高速磁浮列车;线间距;明线交会;流场结构;气动特性   
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