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期刊信息/Journal information
工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
正式出版
收录年代

    岩石爆破基础理论研究进展与展望Ⅱ—动静关系

    杨仁树丁晨曦杨立云隋哲...
    2133-2146页
    查看更多>>摘要：炸药爆炸做功与岩体破碎耗能的耦合作用机理、炸药能量释放与爆炸裂纹扩展的精细控制原理,是岩石爆破基础理论需要解决的两个关键科学问题;"动静关系"研究是解决关键科学问题的重要途径之一.本文采用文献综述分析方法对2000年—2023年期间在中国知网数据库(CNKI)和科学引文索引数据库(WOS)收录的期刊论文进行了主题检索和分析,将岩石爆破"动静关系"研究划分为三个不同阶段:第Ⅰ阶段(2006 年之前)、第Ⅱ阶段(2007 年—2015 年)和第Ⅲ阶段(2016年至今).确定了对"动静关系"研究有重要贡献的作者和研究机构,揭示了关键词及其共现关系,突出了研究的重点和趋势.通过对已有研究的系统梳理,结合作者团队已经开展的研究工作和成果,明确了新时期"动静关系"的研究方向,即爆炸应力波与爆生气体的动静能量分布与高效利用、考虑岩石爆破破裂真实物理过程的数值模拟算法、爆炸应力波与爆生气体动静破岩效果的量化调控."动静关系"的深入研究将推动爆破工程从"经验主导"走向"理论指导",从"粗放式"走向"精细化".

    动静关系岩石爆破爆炸应力波爆生气体破裂过程

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    超大型深井铁矿高效绿色开采技术与智能装备研究现状与展望

    杨小聪尹升华
    2147-2158页
    查看更多>>摘要：我国铁矿资源矿床普遍具有厚度大、品位低的特点,这使得传统的开采方式难以经济有效地满足市场需求.为了在激烈的市场竞争中占据优势,同时遵循环保和低碳发展的要求,必须采用千万吨级的大规模、低成本、环保低碳开采模式.这种开采模式不仅能显著降低单位矿石的开采成本,还能最大程度地减少对环境的影响,降低碳排放,实现资源的可持续开发与利用.为此,本文围绕超大型深井矿山高效绿色开采的采矿新模式、安全新技术、绿色新要求、智能新趋势,旨在攻克"深部厚大矿体超大规模连续开采原理与方法、高应力岩体强循环扰动灾变机理及力学行为、深热矿井多风机自适应智能节能通风机制"3项关键问题,研究形成"深部倾斜厚大矿体盘区化时空协同连续开采技术、大规模采动力学环境高效感知装置与灾害防控技术、尾砂膏体大流量连续稳态制备与输送技术、深热矿井多级动态智能通风及热害直冷防治技术、盘区回采作业链设备群智能决策与协同作业管控技术"5 项关键技术,实现厚大矿体大参数高效连续开采、大规模开采的工程岩体力学与动力灾害防治、采选固废高效充填利用、智能节能通风与热害防治、盘区智能化回采作业链高效协同等方面的理论、技术、方法和装备创新,创建千米以深千万吨级金属矿绿色智能开采新理论、新技术和新装备并建立示范矿山,形成可推广应用的超大型深井矿山高效绿色开采技术体系,以期全面提升我国深部战略矿产资源的大规模绿色开发能力,为深部矿产资源大规模绿色开发提供理论基础与技术支撑.

    深井铁矿充填采矿智能采矿超大规模开采采矿技术与装备

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    基于A-RAFT模型的垂直管道输送测速方法

    田惠东邹敏陈哲涵马飞...
    2159-2168页
    查看更多>>摘要：流速作为流动特性的重要参数之一,在垂直管道提升效率研究中有着重要地位.以管道固液两相流为研究对象,研究管道测速的方法.结合深度学习技术,提出了基于注意力机制的光流全场递归匹配模型(A-RAFT),提高了网络对速度场突变区域的估计能力;构建了一个虚实结合的数据集,用于训练神经网络模型.对新提出的模型与数据集进行评估,结果显示:该模型在合成的图像上实现了高精度的速度场计算,与现有其他模型相比,估计误差减小了 15.6%;开展了垂直管道固体颗粒输送的模拟实验,本模型在实验中所采集的真实流场数据上同样展现了准确的估计性能,该模型对颗粒速度的测量平均相对误差低于 5%.上述实验结果充分证明了该方法在速度场中有较高的估计精度,模型有较强的泛化能力.这一研究能够为能源开采、隧道掘进、污水处理以及长距离管道运输等领域中的固液两相流特性分析提供新思路.

    管道流流体测速固液两相流神经网络管道输送

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    基于图神经网络的最优装矿溜井选择模型

    乔海清吕潇张元生李若熙...
    2169-2180页
    查看更多>>摘要：针对金属矿山井下选择装矿溜井时过度依赖人工经验,常导致决策不合理的问题,建立能够科学选择最优装矿溜井的预测模型,优化溜井选择决策以提升有轨运输效率.以安徽白象山铁矿-495 水平为研究对象,采集该水平溜井、巷道信息及矿石采装、运输等数据.将数据预处理成能描述该水平路网结构的拓扑矩阵,与包含路段/溜井基础信息、路段/溜井轨迹信息、溜井时序料位信息的特征向量,用作模型训练与验证.结合拆分时序特征、优化池化输出、编码边特征的模型改进设计,构建并训练能兼顾溜井属性、路段属性、路网拓扑的时序图神经网络模型Time-series transformer graph convolutional network(T-TransGCN),将预测结果作为最优装矿溜井选择结果.验证结果显示:(1)T-TransGCN能兼顾节点属性与拓扑信息,相较时序人工神经网络 Time-series multi-layer perceptron(T-MLP)与时序基准图模型 Time-series graph convolutional network(T-GCN),T-TransGCN稳定且有较强的拟合能力;(2)时序料位特征有助于T-TransGCN理解溜井近期动态,轨迹特征能动态反映不同溜井的重要程度,同时帮助模型理解相邻节点相似、岔路节点相似等信息.两类新特征的引入均能有效提升T-TransGCN泛化能力;(3)引入边特征、优化T-TransGCN池化层输出、拆分时序料位特征,能进一步提升T-TransGCN拟合能力、泛化能力与稳定性.

    溜井图神经网络拓扑结构时序料位轨迹特征

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    钢纤维混凝土动态力学特性及损伤规律研究

    余一松李地元蒋京泰马金银...
    2181-2190页
    查看更多>>摘要：以云南某矿山超深井衬砌支护为工程背景,对不同掺配方案、不同标号的钢纤维混凝土试样进行动态冲击试验,并采用数字图像相关技术分析了冲击荷载下试样表面的应变场演化.试验结果表明:三掺钢纤维混凝土动态抗压强度和耗散能占比大于单掺和双掺钢纤维混凝土;素混凝土的动态强度越小,掺配钢纤维后混凝土试样的动态强度提升越显著.采用高速摄像机记录了钢纤维混凝土试样的破坏全过程,试样破坏模式受混凝土标号和钢纤维掺配方案控制,可分为剪切、劈裂和剪切-劈裂复合型破坏.与素混凝土试样相比,钢纤维混凝土试样在冲击荷载下的裂纹数量减少,反射能占比更低,透射能和耗散能占比更高,表明钢纤维能有效抑制裂纹萌生扩展,增强井壁混凝土的稳定性.钢纤维混凝土试样的非破坏性冲击试验结果显示三掺钢纤维方案能够最大程度抑制混凝土在冲击荷载下的损伤.最终建议该矿山深部竖井衬砌支护采用混凝土标号为C50,钢纤维的掺配方案为每立方素混凝土掺配端钩型长纤维 40 kg、镀铜平直型中长纤维 5kg以及短镀铜平直型短纤维10 kg.

    钢纤维混凝土动态冲击损伤变量数字图像处理矿山深部竖井

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    碳化物基复合材料在电磁波吸收应用中的研究进展

    陈风梅高孺吴广磊
    2191-2206页
    查看更多>>摘要：电磁波吸收材料在过去几十年中取得了长足的进步,由于其对入射电磁波的重要衰减作用,在防辐射和反雷达探测中发挥着越来越重要的作用.随着纳米技术的蓬勃发展,高性能电磁波吸收材料的设计已不仅仅依赖于单一成分介质的固有特性,而是更加注重不同成分的协同效应,从而产生丰富的损耗机制.在各种候选材料中,碳化物通常具有化学稳定性、低密度、可调介电性能和多样化的形态/微结构等特点,因此,探索并设计碳化物基复合材料将是获得具有良好实际应用前景的新型电磁波吸收材料的可行途径.本文介绍了与介电复合材料相关的电磁损耗机制,然后重点介绍碳化物基复合材料作为高性能电磁波吸收材料的最新进展,包括共价型碳化物、间充型碳化物、MXene基碳化物以及一些不常见的碳化物基复合材料和多组分复合材料.详细讨论了有关成分优化、结构工程、性能增强和结构‒功能关系的关键信息.此外,在比较了一些代表性复合材料的性能后,还提出了碳化物基复合材料发展面临的一些挑战和前景.

    电磁波吸收碳化物MXene高熵MAX相复合材料

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    激光增材镍基合金内部疲劳失效行为研究

    孙传文李伟孙锐
    2207-2216页
    查看更多>>摘要：内部失效是激光增材制造镍基高温合金在高温下的典型疲劳失效模式,目前对这种失效模式的认知尚不充分.在650℃下进行了不同应力比的轴向疲劳试验,随后采用扫描电镜、电子背散射衍射、聚焦离子束和透射电子显微镜等测试技术,研究了增材制造镍基高温合金的多尺度内部失效行为.结果表明,不论是否受缺陷影响,微裂纹主要从晶粒取向较软的大晶粒处萌生,然后沿最大剪切应力方向滑移和扩展,形成晶体学小平面,因此与晶粒特征相关的小平面开裂是一种典型的内部失效模式.对小平面裂纹附近的位错结构进行分析,在 650℃时,局部塑性变形是由反相边界剪切、沉淀物旁通以及堆积层错剪切机制的共同作用所引起的.结合裂纹尖端应力强度因子的定义,提出了与小平面裂纹特征相关的裂纹成核寿命预测方法,预测结果与实验结果具有较好的一致性.

    增材制造镍基高温合金超高周疲劳内部失效位错结构

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    Mg/Al双金属固相复合界面特征与性能

    王春晖李昕童钱凌云付华栋...
    2217-2228页
    查看更多>>摘要：Mg/Al双金属层状复合材料因兼具镁合金低密度和铝合金耐腐蚀的特性,在轻量化与高性能成形制造方面应用需求巨大.而金属材料接触面在固态下直接结合的双金属固相复合工艺,因避免了液-液复合或液-固复合中氧化、夹杂等缺陷对复合材料性能的影响,在双金属复合技术中具有显著的优势.为阐明Mg/Al双金属固相复合过程中热变形条件对复合界面特征和性能的影响规律,开展了变形温度 300～430℃、应变率 5×10-3～1 s-1 和变形量 20%～40%条件下的热压缩复合实验,采用扫描电镜、能谱仪和维氏硬度仪获得了复合界面的微观形貌、元素和硬度的分布规律.结果表明:随着应变率降低、变形量增加和变形温度升高,元素扩散时间增长、扩散能力增强,过渡区总厚度增加,形成了Mg17Al12 相和Al3Mg2 相组成的高硬度金属间化合物层.在此基础上,通过建立金属间化合物层的厚度演化模型,结合双金属冶金结合的临界变形量计算公式,构建了Mg/Al双金属复合界面特征随热变形条件演化图.计算结果说明:较高温度(>400℃)和较高应变率(～1 s-1)的变形条件在保证Mg/Al双金属冶金结合同时,可以抑制金属间化合物层的出现和长大,从而有助于良好复合界面的实现.

    Mg/Al双金属复合界面元素扩散微观组织厚度演化模型

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    乳化沥青对超高性能混凝土工程特性及增韧效果的影响

    邹桂莲杨素愫虞将苗吴坤宝...
    2229-2237页
    查看更多>>摘要：开裂是目前超高性能混凝土(UHPC)的主要破坏形式,增加弯曲韧性是解决UHPC开裂破坏的主要技术途径.为探究乳化沥青在水泥基材中的增韧效果,研究了不同类型及掺量的乳化沥青对UHPC工作性能、力学强度和弯曲韧性的影响.结果表明阴离子乳化沥青和阳离子乳化沥青均会小幅度降低UHPC的工作性能与力学强度,但能有效提升UHPC的弯曲韧性.相较于阳离子乳化沥青,阴离子乳化沥青UHPC的工作性能与力学强度优于阳离子乳化沥青UHPC,增韧效果更显著;综合考虑力学性能及工作性能,推荐使用阴离子乳化沥青,且优选掺量为 3%.通过扫描电子显微镜观察掺入乳化沥青后的UHPC微观结构,发现乳化沥青可有效优化混凝土内部结构、填充微裂缝;乳化沥青的黏弹特性能够有效抑制微裂缝的形成与发展.

    超高性能混凝土开裂乳化沥青增韧作用机理

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    基于DeepInsight和迁移学习的入侵检测技术

    刘文琪胡涛闫洁李煌...
    2238-2245页
    查看更多>>摘要：针对入侵检测研究中,入侵检测训练样本较少、样本不平衡等问题,本文提出一种基于DeepInsight和迁移学习的入侵检测方法DI-TL-CNN(DeepInsight-transfer learning-convolutional neural network,DI-TL-CNN).分析采用DeepInsight方法将入侵数据转换为适合CNN模型输入的图像数据集的过程;研究基于VGG16 模型的训练方法,并进一步利用迁移学习开展目标域入侵检测的过程.通过冻结和微调CNN模型中不同模块参数,比较研究了 6 种迁移方案,并基于数据集实验研究,获得优化方案.采用以UNSW-NB15 为基础的不平衡数据集作为方法验证对象,进行网络的入侵检测分析,验证本文提出的DI-TL-CNN方法的正确性;进一步实验比较研究本文提出的方法与其他方法的检测性能,实验结果表明,DI-TL-CNN方法更加适用于样本较小和不平衡数据情况下的入侵检测,其准确率和召回率等性能指标均优于其他检测方法,具有良好的应用前景.

    入侵检测DeepInsight迁移学习迁移方案卷积神经网络

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