材料科学与工程

• 不同保温时间对AT13涂层摩擦学性能的影响

  刘超;杜三明;蔡宏章;杨正海;张永振;

  采用等离子喷涂技术在20钢表面制备Al_2O_3-Ti O_2涂层,对所制备的涂层进行500℃保温1 h、3 h、5 h热处理。利用QG-700型摩擦磨损试验机对涂层进行摩擦磨损性能试验。利用显微硬度计、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对涂层的组织性能、力学性能及摩擦磨损性能进行表征。研究结果表明:原始粉末中主要为Al_2O_3和Al_2Ti O_5相,喷涂后生成Ti O新相。热处理后涂层无新相生成,显微硬度有所降低,摩擦因数有所提高,达到稳定磨损阶段的时间缩短,涂层的磨痕宽度较未热处理时变窄、变浅。热处理降低了涂层的磨损率,随着保温时间的延长,磨损率降低幅度减小。热处理前后涂层均存在磨屑和剥落坑,主要磨损机制为剥落。在本试验条件下,保温时间为5 h时,涂层的耐磨性最好。

  2019年02期 v.40;No.177 1-5+117页 [查看摘要][在线阅读][下载 2512K]
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• Ni-rGO增强Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE复合钎料钎焊接头显微组织与性能

  霍福鹏;张柯柯;张萌;王悔改;

  采用粉末熔化法制备了镍粒子修饰的还原氧化石墨烯(Ni-rGO)增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料,借助于扫描电子显微镜和X射线衍射,研究了Ni-rGO增强Sn2. 5Ag 0. 7Cu 0. 1RE复合钎料钎焊接头的显微组织与性能。研究结果表明:Ni-rGO增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料与Cu基板可实现良好焊接。在钎焊温度270℃、钎焊时间240 s时,复合钎料钎焊接头剪切强度为29. 7 MPa,高于Sn3. 0Ag0. 5Cu钎料钎焊接头。随着钎焊时间的增加,钎焊接头剪切断裂机制呈现由以韧窝为主的韧性断裂向韧窝和解理组成的韧-脆混合断裂转变,断裂途径由钎缝和界面金属间化合物(IMC)层组成的过渡区向界面IMC方向移动。复合钎料钎焊接头钎缝区由β-Sn和共晶组织组成,界面IMC层由Cu6Sn5和新相(Cu,Ni)6Sn5组成。Ni-rGO增强Sn2. 5Ag0. 7Cu0. 1RE复合钎料钎焊接头的IMC厚度、粗糙度增加,界面IMC显微组织由扇贝状转变为锯齿状。

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机械与仪表

• 一种U盘单向高速读取系统设计

  徐巧玉;毛鹏;王军委;刘锦霞;

  为了防止计算机数据被U盘反向窃取,造成信息泄露,提出了一种基于光纤的U盘单向高速读取系统,可以实现数据的高速单向准确传输。基于Linux系统平台,采用管道技术,实现NAND FLASH接口对打包文件的数据传输。以光纤作为数据传输手段,基于FPGA设计数据编码和解码模块,通过研究曼彻斯特编码与同步传输的特性,设计了一种具有时钟线的数据编码传输方式,实现高速准确传输。采用高速USB与上位机进行通信,并利用SDRAM设计FIFO缓存方案,克服USB数据传输中的干扰。实验结果表明:FAT32、exFAT、NTFS 3种文件系统的U盘传输速度均在15 MB/s以上,文件传输的正确率可达到100%,满足U盘单向读取系统的需求。

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• 微米沙尘涡轮叶片带肋冷却通道两相流动特性分析

  张晓明;虞跨海;辛士红;姚世乐;

  将大涡模拟方法和微米颗粒弹塑性碰撞理论相结合,研究了微米沙尘在涡轮叶片带肋冷却通道中的气粒两相流动特性。根据颗粒弹塑性碰撞接触理论和微米沙尘材料属性预测模型,得到微米沙尘-镍基单晶材料壁面恢复因数随碰撞角度的变化曲线。考虑颗粒曳力、Saffman升力、压力梯度力,结合两相流理论计算了微米沙尘在叶片带肋冷却通道中的输送特性。研究结果表明:大粒径沙尘易随高速气流沿通道中央区域流动,小粒径沙尘的运动表现出更多的分散性。近壁面涡流的存在使得肋前后易出现沙尘集中,这增大了沙尘在冷却通道内沉积的概率。

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• 含气率对润滑油黏度的影响

  张泽斌;李永;陈荣尚;于润泽;

  为了研究润滑油黏度随含气率变化的特性,以汽轮机油和氮气作为试验材料制备气油两相流,分别采用称质量法和旋转黏度计测量不同通气流量下两相流的含气率和黏度,并对试验数据进行了回归分析,建立了两相流的黏度计算模型。试验结果表明:油温在30℃条件下,气油两相流的含气率随着通气流量的增大而增大,试验测量所得含气率最大值为2. 557%。气油两相流的黏度随着含气率的增加而增加。

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交通运输、能源与动力工程

• 相数调整在燃料电池直流变换器中的应用

  黄亮;黄进;张锐明;谢长君;

  轻载状态下燃料电池直流变换器的输出功率较低,若仍保留全部电子器件工作会导致直流变换器的效率降低,此时采用相数调整策略可以提高燃料电池直流-直流的转换效率。以四相交错并联Boost为研究对象,根据变换器各器件的功率损耗推导出单相Boost的效率方程式,从而绘制出不同工作相数下并联Boost变换器的效率曲线。分析了不同负载状态和开关频率对效率曲线的影响。仿真分析和实验结果验证了理论分析的正确性。在满足燃料电池低电压电流纹波的要求时,轻载状态下改变燃料电池直流变换器的在线工作相数,转换效率最大可以提高32%。

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• 城市道路坡度和车速对机动车排放的影响

  郑春燕;张海;郭栋;王娟;赵金宝;

  为了分析城市道路坡度变化对机动车排放的影响,基于车载排放测试平台获取实际道路排放数据,并通过比功率反推完善数据。分析了在4个坡度区间的城市道路下,轻型车3种排放污染物(CO、HC、NOX)在不同速度区间的排放特性。研究结果表明:当车速处于20～50 km/h时,每升高一个坡度区间,3种污染物的质量排放率分别提升约22. 8%、23. 6%、24. 4%。在坡度一定的路面上,当车速处于20～40 km/h时,3种污染物处于高排放状态,其质量排放率比低排放状态分别提升约64. 3%、80. 0%、95. 0%。

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电工电信、自动化与计算机

• 一种特征融合的小目标车辆检测算法

  罗鹏飞;李明;

  针对目前基于深度卷积神经网络的目标检测中,高维特征会遗失小区域特征及目标位置信息,从而导致对小目标的识别率很低的问题,提出了一种利用特征层融合进行检测的算法。利用图像插值方法,将高维特征图与低维特征图转化为同样尺寸,通过设置一个网络自学习参数来对各特征图进行有效融合,使得最终进行检测的特征图同时具有丰富的语义信息与尽可能多的目标特征信息。构建了一个简单的卷积神经网络模型,对道路场景中的远距离车辆进行检测,在KITTI数据集上进行测试。测试结果表明:与主流的FasterRCNN和SSD检测框架相比,该模型的检测召回率分别提高了5. 9%和14. 6%。

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• ZigBee组网在矿井突水应用中的网络性能分析

  闫鹏程;刘栋;胡锋;

  针对Zig Bee组网在矿井突水应用中数据传输的可靠性问题,采用主控制器STM32F107RB、射频无线收发器CC2540和传感器模块共同集成了数据采集模块,采集到的数据信号经过协调器和路由器模块传送至上位机。由测试结果可知:丢包率随着接收信号的强度指示(RSSI)值增大而减小。利用自适应功率调节算法,在保持丢包率为1%左右的前提下,调整节点发射功率,从而使节点数据传输可靠且能耗最低。

  2019年02期 v.40;No.177 45-49+7页 [查看摘要][在线阅读][下载 189K]
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• 结合晶体管版图效应分析的模拟集成电路设计

  刘博;张金灿;张雷鸣;刘敏;

  为了实现模拟集成电路版图设计的自动化,提出一种称为金属-氧化物-半导体场效应晶体管阵列的版图布局方法。90 nm/1. 2 V互补式MOS的测试元件组(TEG)芯片被开发用以实验采样,芯片搭载多种导电沟道分割形式的多指栅晶体管,晶体管在电路的版图设计中以不同的布局形态呈现。这些晶体管的电气参数被测试并抽取,用以分析和评价其直流性能。以二级模拟运算放大器为实验电路,分别采用晶体管阵列和全定制方式进行版图设计,从工艺波动性和版图面积两方面进行对比。成品实测结果表明:以晶体管阵列方式实现共源共栅运放电路时,10枚TEG芯片的平均失调电压为4. 48 m V,对比手工版图的5. 59 m V,抗波动性能约提升了20%,显示了晶体管阵列版图设计方法的有效性。

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建筑科学

• 变化温度下的超声导波板状结构健康监测

  顾建祖;陈榕;Rahim Gorgin;

  超声导波结构健康监测技术在板状构件的缺陷诊断中易受温度干扰,影响阵列对损伤成像的精度。在不同温度下进行兰姆(Lamb)波损伤检测的实验,基于最优基线法(OBS)和基线信号拉伸法(BSS),引入了局部时移,对时域信号进行精确补偿。通过最优基线法筛选出参考信号,添加局部时移实现各波包上的时间补偿,通过基线拉伸完成温度补偿。改进后的温度补偿法能够将温度采集范围由1℃拓宽至10℃,且能够对信号上各波包进行温度补偿。结合椭圆定位法,确保在变化温度下成像的相对误差低于9%。通过实验验证了优化后的温度补偿法的有效性,能够准确识别环境温度变化下的结构损伤。

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• 偏心肋骨刚度对环肋功能梯度圆柱壳稳定性的影响

  刘林霞;梁斌;李戎;杨萌;

  基于唐奈(Donnell)薄壳理论,考虑肋骨偏心影响,采用能量法推导静水压力下环肋功能梯度圆柱壳稳定性特征方程,并利用MATLAB软件求解特征方程,得到静水压力下环肋圆柱壳的屈曲临界载荷。通过与已有文献的对比分析,验证了本文计算方法的正确性。算例分析了静水压力下,考虑肋骨偏心的环肋功能梯度圆柱壳在不同周向波数、幂率指数、壳体长径比、肋骨型号和肋骨间距与半径比等情况下,屈曲临界载荷的变化规律。研究结果表明:圆柱壳屈曲临界载荷随着肋骨间距与半径比增大而减小,随肋骨刚度的增大而增大;肋骨刚度越大,肋骨偏心对圆柱壳稳定性的影响越显著。

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• 叠层轮胎隔震垫轴压状态下的破坏准则

  陆东亮;张广泰;魏飞来;才增霞;张梦;

  为进一步明晰叠层轮胎隔震垫(STP)在纯压状态下的破坏行为,提出了更为精确的轴压破坏准则。选取180 mm×180 mm的方形6层STP,对其进行竖向极限性能试验,分析其在二次加载后的承载力变化、外观破坏及钢丝网分布变化情况。试验结果表明:STP受压时钢丝网断裂情况与其承载力变化关系密切,二次加载时,STP荷载-位移曲线出现拐点的主要原因是钢丝网达到极限拉应力而局部断裂。在结合叠层橡胶隔震支座的破坏准则的基础上,建议将STP内部钢丝网断裂情况作为其轴压破坏失效的判定指标。同时,为了保证设计及使用安全,选取钢丝网断裂时荷载-位移曲线的最小荷载作为STP的极限承载力。

  2019年02期 v.40;No.177 70-75+8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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农业与生物科学

• 5种润楠属植物叶表皮结构和滞尘能力研究

  黄承石;潘珈瑶;王东;谢芹;胡蝶;

  以5种润楠属植物(闽桂润楠(Machilus minkweiensis)、赛短花润楠(Machilus parabreviflora)、小果润楠(Machilus microcarpa)、刨花润楠(Machilus pauhoi)和滇润楠(Machilus yunnanensis))幼苗叶片为研究对象,通过观察其叶片形态特征,测量其叶面积、重金属元素Pb、Cr、Fe、Cu、Cd含量,以及下表皮细胞的长度、宽度与气孔器的长度,综合评定及比较其滞尘能力。研究结果表明:5种润楠属植物叶片外部形态有明显差异,其叶脉结构各不相同。单位面积叶片上粉尘中重金属元素Pb、Cr、Fe、Cu、Cd总含量由多到少依次为赛短花润楠>小果润楠>刨花润楠>闽桂润楠>滇润楠。叶片下表皮细胞大小不一,闽桂润楠的最大,滇润楠的最小。刨花润楠气孔器长度最大,滇润楠的最小。

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• 燃料电池/蓄电池混合动力电动拖拉机能量管理策略

  徐立友;刘恩泽;刘孟楠;赵学平;王通;

  针对纯电动拖拉机续驶里程不足等问题,分析了燃料电池和蓄电池的输出特性,设计了燃料电池/蓄电池混合动力电动拖拉机动力系统的结构和功率流。考虑到保持燃料电池系统的最优性能和保证蓄电池组的合理充放电等原则,制定了一种基于模糊控制的能量管理策略。仿真结果表明:在田间作业工况下,与开关控制策略相比,本文设计的能量管理策略的等效氢气消耗量降低12. 84%,等效氢气消耗量方差降低20. 24%。在运输作业工况下,与开关控制策略相比,本文设计的能量管理策略的等效氢气消耗量降低11. 11%。

  2019年02期 v.40;No.177 80-86+9页 [查看摘要][在线阅读][下载 861K]
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数理科学

• 一个非局部平面凸曲线的发展演化

  邢巧芳;

  针对受外力影响的曲线发展问题,研究了一种新的非局部平面凸曲线的发展演化。在演化过程中,曲线保持凸性,所围区域的面积增大而曲线的长度减少。在Hausdorff测度下,当t趋向于无穷大时,曲线收敛到有限圆。

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• 求解随机微分方程混合Euler方法的收敛性

  王彩霞;张引娣;蒋茜;

  通过对求解标量自治随机微分方程的梯形Euler-Maruyama方法进行改进,得到了混合Euler方法。当带有乘性噪音的随机微分方程的两个系数都满足全局Lipschitz条件和线性增长条件时,证明了混合Euler方法的均方强收敛阶是0. 5,并通过数值实验验证了该方法的收敛性。数值实验结果表明:混合Euler方法得到的数值解比梯形Euler-Maruyama方法得到的数值解有更好的逼近效果。

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• 氧分压对NiO薄膜特性的影响

  王致远;高玉涛;冯镇南;赵洋;王辉;

  采用JGP-300型超高真空磁控溅射镀膜机在蓝宝石衬底上制备了Ni O薄膜。通过X射线衍射(XRD)仪、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见分光光度计(UV-VIS)、霍尔(Hall)测试,研究了氧分压对Ni O薄膜晶体结构、表面形貌、光学特性和电学特性的影响。研究结果表明:Ni O薄膜具有单一的(111)衍射峰。当氧分压为60%时,Ni O薄膜具有较好的结晶性能。随着氧分压的升高,Ni O薄膜表面逐渐变光滑。由(αhν)2-hν曲线得到Ni O薄膜的禁带宽度为3. 60～3. 77 e V。所有Ni O薄膜都具有良好的p型导电特性,空穴载流子浓度为5. 45×10~(17)～2. 16×10~(19)cm~(-3)。

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化学化工及其他

• 乙醛酸的氧气-硝酸联合氧化制备及快速分析

  李光要;程正载;王涵鼎;丁玲;Mario Gauthier;

  在氧气辅助下,硝酸选择性氧化乙二醛制备了乙醛酸。在单因素试验基础上,通过高效液相色谱法,考察了通氧速率、保温反应温度、硝酸用量等因素对乙二醛转化率和乙醛酸收率的影响。研究结果表明:制备乙醛酸的最佳反应条件为通氧速率50 m L/min,保温反应温度60℃,硝酸与乙二醛物质的量比0. 59。在此条件下,乙二醛转化率为99. 00%,乙醛酸收率为84. 00%。与传统的硝酸氧化生产工艺相比,硝酸物质的量降低近10%,乙醛酸收率提高了5%以上。

  2019年02期 v.40;No.177 100-104+10页 [查看摘要][在线阅读][下载 151K]
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• 稿约

  <正>《河南科技大学学报(自然科学版)》是由河南省教育厅主管、河南科技大学主办的综合性自然科学学术期刊,原刊名《洛阳工学院学报》,1964年创刊,1980年复刊;国际标准连续出版物号:ISSN 1672-6871,国内统一连续出版物号:CN41-1362/N。本刊为双月刊,A4开本,112页,双月末出版,国内外公开发行,邮发代号36-285。读者可

  2019年02期 v.40;No.177 2页 [查看摘要][在线阅读][下载 412K]
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• 来稿须知

  <正>来稿要求立论正确,论据充足,数据可靠,图表清晰。文稿字数(含图、表)一般要求6 000～10000字(A4纸4～6面)。文责自负,谢绝抄袭及一稿多投等学术不端行为。1.题名:中文题名应简明、具体、确切,一般不超过20个汉字。英文题名应与中文题名的含义保持一致,一般不宜超过10个实词,不用非公认的缩写词。

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