检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学学报 2025年第5期47卷 1005-1020页

作者：段生朝张立峰北方工业大学机械与材料工程学院

电渣重熔是重要的二次精炼技术，不仅可以去除钢中杂质元素和非金属夹杂物，还可以改善铸锭的凝固组织进而提升钢的力学性能.若钢中含有易氧化合金元素，如Al、Ti、Si、B和稀土元素，会与CaF2?CaO?Al2O3基重熔渣系中的不稳定组元发生化... 详细信息

电渣重熔是重要的二次精炼技术，不仅可以去除钢中杂质元素和非金属夹杂物，还可以改善铸锭的凝固组织进而提升钢的力学性能.若钢中含有易氧化合金元素，如Al、Ti、Si、B和稀土元素，会与CaF2?CaO?Al2O3基重熔渣系中的不稳定组元发生化学反应，造成合金元素沿铸锭高度方向分布不均匀现象.为抑制电渣重熔过程易氧化元素的烧损，在电渣重熔温度范围内，分析CaF2?CaO?Al2O3基重熔渣系中各个组元对钢中目标控制元素含量的影响，可以实现重熔渣系成分的准确设计，这取决于渣相和合金相中组元活度的准确计算.除了在重熔渣系中添加对应元素的氧化物之外，CaF2?CaO?Al2O3基重熔渣系中公共组元CaO和Al2O3以及温度对钢中不同合金元素含量的影响也并不相同.电渣重熔过程传质模型预报结果的准确性依赖于对熔渣和钢液中组元的热力学活度、不同反应位置（电极端部、金属熔滴、渣池和金属熔池界面）温度、传质系数和几何参数的准确估计，但不同电渣重熔操作、重熔渣系成分和钢种对以上参数都有较大影响.由于准确估计不同反应位置处的反应温度和流体流动对传质系数的影响比较困难，相比较热力学分析，易氧化元素反应的动力学研究仍比较匮乏.重熔渣系物性参数对铸锭的表面和凝固质量同样有重要影响，目前对含TiO2、SiO2、B2O3和稀土氧化物的重熔渣系的物性参数研究主要集中在黏度和结晶能力等方面，但对其活度的实验室研究还未见报道.低氟重熔渣系的开发越来越受到关注，针对低氟重熔渣系条件下钢中易氧化元素控制的热力学、动力学和熔渣物性参数研究还有待于进一步开展.

关键词：电渣重熔热力学动力学渣系设计物性参数

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考虑骨架作用的堆石混凝土三维细观建模方法

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建筑材料学报 2025年第2期28卷 168-175页

作者：陈明真何世钦王辉葛燕锋北方工业大学土木工程学院北京100144

为避免骨料干涉判断的繁琐过程,快速生成不同堆石率的计算模型,基于堆石混凝土的材料组成和结构特点,利用离散元软件PFC3D提出了一种考虑骨架作用的堆石混凝土三维细观模型生成方法 .利用建立的几何模型对考虑及不考虑骨架作用的三维细... 详细信息

为避免骨料干涉判断的繁琐过程,快速生成不同堆石率的计算模型,基于堆石混凝土的材料组成和结构特点,利用离散元软件PFC3D提出了一种考虑骨架作用的堆石混凝土三维细观模型生成方法 .利用建立的几何模型对考虑及不考虑骨架作用的三维细观模型堆石混凝土进行了单轴压缩试验.结果表明:堆石混凝土内部骨料相互接触形成的传力骨架可以有效提高堆石混凝土的整体强度;考虑骨架作用数值模拟得到的堆石混凝土应力-应变曲线、破坏形态与试验结果更为吻合;该模型能较好地反映骨架作用对堆石混凝土力学特性的影响,为深入研究堆石混凝土损伤演化规律和破坏机理提供了细观力学角度的模型基础.

关键词：堆石混凝土骨架作用三维细观模型 PFC3D 界面过渡区

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一种基于柱面镜聚焦系统的高灵敏度全谱光谱仪

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 222-230页

作者：陈吉文陈作儿赵迎北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

很多元素的最灵敏谱线主要分布在紫外波段。一些常被作为检测对象的重要元素,例如C、P和S,其谱线甚至位于200 nm以下的真空紫外波段。然而真空紫外波段内的辐射极易受空气吸收而无法在空气中传输。因此为了适用于紫外波段各谱线的检测,... 详细信息

很多元素的最灵敏谱线主要分布在紫外波段。一些常被作为检测对象的重要元素,例如C、P和S,其谱线甚至位于200 nm以下的真空紫外波段。然而真空紫外波段内的辐射极易受空气吸收而无法在空气中传输。因此为了适用于紫外波段各谱线的检测,常使用光程短、系统精简的罗兰圆光学系统作为光谱仪的色散系统,并且在进行检测分析时,还需对设备腔体内部建立相对真空的环境进行实验,进而减小实验环境对真空紫外波段内各谱线强度的削弱作用。然而即使在该条件下,P和S这两种元素在真空紫外波段的谱线灵敏度仍然较弱。为此为了实现真空紫外波段范围内的高灵敏度,本研究在距离像面前30 mm处位置设计了一个柱面镜聚焦系统。其采用了材料为CaF_(2)、中心厚度为5 mm以及弧矢面曲率半径为22.06 mm的柱面镜作为核心部件。并利用仿真软件Zemax对设计的光学系统进行仿真与优化,以及从非序列模式下的辐射照度仿真结果可知,柱面镜聚焦系统在几乎不影响分辨率的情况下对各波长成像灵敏度有较大的提升。最后以中低合金钢为检测样品,使用电火花激发光源对样品中各元素在紫外波段内的各谱线进行激发,进而验证光谱仪的各项性能:通过一次拟合、参比拟合以及二次拟合,建立每个元素谱峰强度和实际含量之间的数学模型,并算得各元素的拟合优度R^(2)均在0.99以上;柱面镜聚焦系统显著提高了设备在真空紫外波段的灵敏度,响应提高了1倍以上。实验结果表明,柱面镜聚焦系统的设计方法对于提升罗兰圆色散系统的灵敏度具有一定的参考价值。

关键词：紫外光谱罗兰圆光学系统柱面镜灵敏度拟合优度

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金属板材纯弯曲试验闭链夹持的力控制研究

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机械工程学报 2025年第2期61卷 130-140页

作者：韩飞李妍北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

金属板材纯弯矩加载时,板材夹持末端的加载轨迹存在无法确定的问题。依托于本实验室自主研发的板材弯曲设备,从位移加载的角度出发,以阻抗控制理论为基础提出一种当金属板材变形时内力的跟踪方法,以实现板材仅受纯弯矩的理想纯弯曲受力... 详细信息

金属板材纯弯矩加载时,板材夹持末端的加载轨迹存在无法确定的问题。依托于本实验室自主研发的板材弯曲设备,从位移加载的角度出发,以阻抗控制理论为基础提出一种当金属板材变形时内力的跟踪方法,以实现板材仅受纯弯矩的理想纯弯曲受力状态。首先,分析试验机机构的运动学关系和板材受力加载过程中的闭链混合体动力学模型,经过板材内力的优化解耦,得到所需控制内力。其次,考虑到加载试件弹塑性变形时的振动,设计了基于动力学模型的模糊自适应导纳控制器以动态跟踪试件变形内力。在线力控试验中,相比于MRAC自适应力控制法,模糊变导纳控制方法的力误差波动范围缩小了52.5%,离线轨迹加载试验中,在MRAC力控法和模糊导纳力控法下,力控值范围分别缩小了94%和93.3%。试验表明,通过控制板材夹持末端的运行轨迹来实现板材内力的过程控制方法有效,并得出了薄板镀锌铁试件的纯弯曲加载轨迹。

关键词：纯弯曲试验闭链混合体内力跟踪导纳控制

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AlCoCrFeNi_(x)高熵合金高温热处理微观组织演变及力学性能

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材料导报 2025年第2期39卷 191-197页

作者：曹雷刚侯鹏宇杨越蒙毅刘园崔岩北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为,双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺,借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切... 详细信息

由于凝固过程的枝晶生长和元素偏析等行为,双相高熵合金很难获得良好的综合力学性能。不同于设计共晶高熵合金或改善铸造工艺,借助亚稳态相变可以调控高熵合金的微观组织和力学性能。多主元高熵合金物相组成和分布与组元种类和含量密切相关,固态相变对合金组织和性能的影响规律不尽相同。采用真空电弧熔炼制备AlCoCrFeNi_(x)(1.4≤x≤1.7)高熵合金,研究高温热处理过程合金微观组织的演变及其对力学性能的影响。结果表明,随Ni含量增加,铸态高熵合金BCC/B2枝晶组织比例逐渐降低,晶间区域比例逐渐增加,且由FCC单相组织转变为共晶组织。合金屈服强度和抗拉强度分别由1067 MPa(x=1.4)和1416 MPa(x=1.5)降低至464 MPa和1191 MPa(x=1.7),延伸率由1.7%(x=1.4)提升至11.5%(x=1.7)。经1100℃高温热处理,BCC/B2枝晶组织转变为FCC和B2双相组织,合金强度均有所降低,塑性明显提升。热处理态AlCoCrFeNi_(1.6)和AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金呈现典型的两级网状组织,且因FCC相脱溶析出B2相,合金屈服强度降幅逐渐减小。其中,热处理态AlCoCrFeNi_(1.7)高熵合金屈服强度和抗拉强度降幅分别仅为4.1%和7.5%,而延伸率增幅达52.2%,综合力学性能显著提升。

关键词：高熵合金热处理相变微观组织力学性能

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自激式电感耦合等离子体光源设计及光谱分析

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 66-71页

作者：卢思贤龙开红詹陈锐李明北方工业大学电气与控制工程学院北京100144 益阳职业技术学院电子与信息工程学院湖南益阳413055

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电... 详细信息

电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电路复杂、体积庞大、阻抗匹配速度较慢、最大输出功率有限。设计了一种基于镀金工艺的高功率MOSFET和变频实现阻抗匹配的自激式ICP光源,该光源采用射频放大和阻抗匹配一体化的设计,把从负载线圈采样的频率信号f_(1)以及功率放大电路放大后的频率相位f_(0)进行相位比较,再根据两者相位差的变化,进而控制频率的变化,实现阻抗匹配;设计上采用了镀金工艺的金属化硅N通道型高功率的MOSFET实现功率放大,具有更大的功率密度、更小的体积,最大输出功率超过2400 W。对研制的ICP光源进行了电学静态测试,给出了鉴相器、压控振荡器以及功率的输出特性,验证了各电路在相应工作状态下的性能表现;同时结合光谱仪进行了包含Ba、Na和Li元素标准溶液的测试,获得了目标元素的光谱信号;另外,对获得的光谱信号进行了处理,使用了基于EEMD特征增强的方法对目标元素光谱信号进行有效增强,信号的线性决定系数(R^(2))从0.97降至0.99,相对标准偏差(RSD)从6.47%降至1.07%,增强了信号的准确性和可用性。本文所研制的自激式ICP光源,通过射频放大和阻抗匹配一体化设计缩小了体积,变频技术使阻抗匹配速度从毫秒级提升到纳秒级,镀金工艺的MOSFET技术使最大输出功率从原来的1800 W增加到2400 W,为ICP光源的进一步优化和应用奠定了基础,具有重要的科学研究和工程实践意义。

关键词：自激式ICP光源阻抗匹配光谱信号 EEMD算法

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颗粒级配对55%SiC/Al复合材料力学性能和尺寸稳定性的影响

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材料导报 2025年第8期39卷 213-219页

作者：崔岩李硕曹雷刚杨越刘园北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

采用热等静压法制备不同颗粒粒度的55%SiC/Al复合材料,并研究了粒度方案及冷热循环处理对复合材料力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明:相较单一颗粒增强的复合材料,颗粒级配复合材料具有良好的力学性能和更优异的尺寸稳定性。针对T6... 详细信息

采用热等静压法制备不同颗粒粒度的55%SiC/Al复合材料,并研究了粒度方案及冷热循环处理对复合材料力学性能和尺寸稳定性的影响。结果表明:相较单一颗粒增强的复合材料,颗粒级配复合材料具有良好的力学性能和更优异的尺寸稳定性。针对T6态颗粒级配复合材料进行冷热循环处理,可进一步实现其尺寸稳定性和力学性能的协同优化,其弯曲强度达到633.55 MPa,提升7.0%,微屈服强度达到491.94 MPa,提升10.6%,累计体积变化率下降30.7%。颗粒级配是可同时获得SiC/Al复合材料优异力学性能和尺寸稳定性的最佳粒度方案,冷热循环处理在保证复合材料力学性能的基础上可进一步提升其在力、热双重载荷作用下的尺寸稳定性。

关键词： SiC/Al复合材料颗粒级配尺寸稳定性冷热循环

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预制应力提高大尺寸金刚石抛光成功率

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表面技术 2025年第6期54卷 143-151页

作者：安康张永康刘鹏张亚琛杨志亮许光宇李利军冯旭瑞吴海平李鸿张旭芳刘峰斌李成明北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 北方工业大学信息学院北京100144 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

目的验证预制应力方法在抛光大尺寸金刚石膜中的有效性,通过预制应力方法提高大尺寸金刚石膜的抛光成功率。方法首先,利用拉曼光谱(Raman Shift)、X射线衍射(XRD)对金刚石膜样品进行测试,利用拉曼测试数据在有限元分析中引入金刚石膜... 详细信息

目的验证预制应力方法在抛光大尺寸金刚石膜中的有效性,通过预制应力方法提高大尺寸金刚石膜的抛光成功率。方法首先,利用拉曼光谱(Raman Shift)、X射线衍射(XRD)对金刚石膜样品进行测试,利用拉曼测试数据在有限元分析中引入金刚石膜残余应力,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了常温黏样抛光致样品开裂的典型断口形貌,结合有限元模拟抛光过程中金刚石膜应力变化揭示了抛光过程中升温引起的应力导致金刚石膜开裂。随后,采用有限元分析模拟了预制应力在金刚石膜中的引入过程及其在抛光过程中对拉应力的抵消作用。研究了黏接温度和夹具厚度对预制应力的影响。结果在相同夹具厚度下,预制应力随黏样温度升高,呈近似线性增高;在相同黏样温度下,预制应力先随夹具厚度增加而快速增高,夹具厚度达到30 mm后预制应力增长速率变缓,夹具厚度达到50 mm后预制应力逐渐趋向于稳定。通过预制应力方法在夹具厚度50 mm、90℃黏样的条件下成功抛光出直径125 mm的金刚石膜。通过原子力显微镜(AFM)测试抛光过的金刚石膜晶粒内部粗糙度S_a=1nm。结论研究结果表明,预制应力法能够有效地在金刚石膜中引入压应力,显著提高了大尺寸金刚石膜抛光成功率。

关键词： CVD金刚石膜有限元分析预制应力大尺寸金刚石膜金刚石抛光机械抛光

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基于共形几何代数的七杆巴氏桁架位置分析

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北京航空航天大学学报 2025年第1期51卷 265-271页

作者：黄昔光吴一帆刘东裕北京邮电大学智能工程与自动化学院北京100876 北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

机构位置分析是机构运动学和动力学研究的基础。针对传统机构位置分析理论旋转坐标变换矩阵运算繁琐、多元高次非线性方程组求解困难等问题,提出了一种七杆巴氏桁架的位置分析共形几何代数(CGA)方法。利用CGA中的平移、旋转算子和几何积... 详细信息

机构位置分析是机构运动学和动力学研究的基础。针对传统机构位置分析理论旋转坐标变换矩阵运算繁琐、多元高次非线性方程组求解困难等问题,提出了一种七杆巴氏桁架的位置分析共形几何代数(CGA)方法。利用CGA中的平移、旋转算子和几何积,建立各个运动点的位置坐标表达式;根据CGA中内积几何性质,直接获得该机构的一元16次位置输入-输出方程及其所有解析解;将该高次方程求解出的所有解进行回代,获得机构所有运动点的位置坐标,并通过数字实例验证所提方法的有效性。结果表明:所提方法的几何直观性显著优于传统的复向量法、DH矩阵法,不仅可以避免矩阵运算和消元运算,且求解无增根也无漏根。

关键词：几何代数运动学分析七杆巴氏桁架几何直观性解析解

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露天矿延深开采诱发边坡地表变形研究

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矿业安全与环保 2025年第1期52卷 122-128页

作者：孙世国于磊于云鹤北方工业大学土木工程学院北京100043

为明确露天矿延深开采对采空区、高陡边坡及地表的影响,以老虎台矿采区为研究背景,利用MIDAS GTS-NX软件对老虎台矿E5800剖面继续延深开采诱发的边坡变形破坏范围进行了数值模型分析;揭示了露天矿延深开采诱发边坡滑移的机制。研究结果... 详细信息

为明确露天矿延深开采对采空区、高陡边坡及地表的影响,以老虎台矿采区为研究背景,利用MIDAS GTS-NX软件对老虎台矿E5800剖面继续延深开采诱发的边坡变形破坏范围进行了数值模型分析;揭示了露天矿延深开采诱发边坡滑移的机制。研究结果表明,随着露天开采的延深,边坡地表最大水平位移与最大沉降的位置变化逐渐减小,第四次与第一次开采最大下沉点位置对比,向北移动了13 m,下沉值增大了57.5%,且露天临空面的增大和侧向约束减小,使边坡岩体应力逐渐向坑内移动,说明地下采区开采受露天矿开采诱发的活化影响对边坡的稳定性影响逐渐增大。考虑到开采过程中会有爆破因素的影响,选取最危险的剖面N900对其进行边坡稳定性评价,并针对可能产生的危险情况,提出建立相应的监测手段。

关键词：露天矿延深开采边坡地表变形沉降稳定性评价监测手段

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