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期刊信息/Journal information
河南理工大学学报（自然科学版）
河南理工大学
河南理工大学学报（自然科学版）

河南理工大学

邹友峰

双月刊

1673-9787

zkxb@hpu.edu.cn

0391-3987068 3987253

454000

河南省焦作市世纪大道2001号

河南理工大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Henan Polytechnic University(Natural Science)北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为河南省教育委员会主管、焦作工学院主办的煤矿开采类学术性刊物，面向国内外公开发行，是国内外多家数据库和文摘刊物的重要收录源刊，《中国矿业文摘》中文常用核心期刊。
正式出版
收录年代

    减振器安装端头的冲压成型试验与仿真分析

    张博强李宗瑾赵浩翰陈国强...
    100-108页
    查看更多>>摘要：目的 为了降低减振器安装端头的开发难度,解决模具加工设计中遇到的问题,方法 选取某一减振器安装端头的主板体和外套管为研究对象,利用Dynaform软件进行数值模拟,针对主板体成型选取对其成型质量影响较大的摩擦因数、合模速度、拉延速度和模具间隙为主要因素设计正交试验,以最大减薄率为评价指标求解主板体成型最优冲压工艺参数组合;针对外套管成型采用提前刺破的方法对其成型质量进行优化,并对实际生产的安装端头进行力学、厚度和气密性测试.结果 研究获得主板体成型的最优冲压工艺参数组合即摩擦因数0.145,合模速度2 000 mm/s,拉延速度1 000 mm/s,模具间隙2.1 mm.在此基础上进行数值模拟和生产验证.数值模拟中主板体最大减薄率为17.175%,最大增厚率为53.061%;外套管最大减薄率为13.770%,最大增厚率为58.320%,符合设计要求.生产试验中,力学测试过程中端头表面质量良好,未发生变形、明显起皱和开裂等现象;厚度测试中端头的试验壁厚与模拟壁厚最大偏差为6.8%,和数值模拟结果基本一致;气密性测试中,在内部冲压1.6 MPa,静置30 s情况下,端头未出现漏气现象.结论 研究表明,安装端头的综合性能达到要求,验证了端头成型中工序设置顺序的正确性.研究结果可为减振器安装端头的研发提供一定的理论指导.

    Dynaform减振器安装端头数值模拟参数优化正交试验

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    同轴反应流反应速率的唯象表征与影响规律研究

    李瑜樊义辉卞平艳张海光...
    109-116页
    查看更多>>摘要：目的 为了提高同轴反应流工艺的控制精度,探索反应速率的宏观唯象表征方法和影响规律,方法 通过紫脲酸铵对Ca2+进行示踪,在线观测海藻酸钙水凝胶中空纤维的交联成形过程,利用洗脱法对交联层边界的灰度阈值进行标定,从宏观唯象的角度定义同轴反应流的平均反应速率,通过在线监测提取的交联层厚数据,计算得到反应速率值,并通过试验研究海藻酸钠和氯化钙溶液的流量(定流率比)、质量分数、共流距离对交联层厚和平均反应速率的影响规律.结果 结果表明:对比在线图像识别和洗脱法实测所得中空纤维尺寸,两者误差仅1.09%,满足工程应用需求;增加反应物质量分数能提高平均反应速率,增加交联层厚,且氯化钙质量分数具有更好的调控性能;定流率比条件下,随着两溶液流速增加,中空纤维交联层厚减小而平均反应速率增大;随着反应流共流距离增加,交联层厚增加而平均反应速率逐渐减小.上述唯象平均反应速率受流体速度场和化学反应物质量分数的影响规律与经典反应速率是一致的,说明该唯象定义是有效的.结论 研究采用的同轴反应流在线监测方法、反应速率的唯象表征方法、材料工艺参数影响规律等有助于实现中空纤维结构尺寸、交联层厚和保留溶胶层厚的精确控制,有助于同轴反应流工艺的推广与应用.

    同轴挤出反应流反应速率唯象表征精确控制

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    基于尺寸效应的钛合金二维超声辅助精密切削特性研究

    王鑫刘建慧焦锋
    117-123页
    查看更多>>摘要：目的 为了减少尺寸效应对精密加工的影响,提高钛合金微尺度切削的加工精度与表面质量,方法 将特种加工理论和精密切削方法相结合,提出二维超声辅助精密切削方法.首先,基于ABAQUS力-热耦合模型分析二维超声辅助精密切削钛合金的切削过程,探究精密切削与二维超声辅助精密切削的切削力学特性;其次,通过试验以超声振幅、切削深度与刃口半径的比值(ap/rn)为因素,分析尺寸效应作用下超声振动切削中切削力及单位切削力的变化规律;最后,对比分析精密切削与二维超声辅助精密切削在不同切削深度与刃口半径的比值(ap/rn)下的表面形貌特征.结果 结果表明,随着切削深度与刃口半径的比值(ap/rn)增大,精密切削钛合金表面形貌出现黏结、凹坑、耕犁现象,而二维超声辅助精密切削加工表面则出现均匀、完整的网状表面纹理特征.另外,二维超声辅助精密切削加工单位切削力远小于精密切削加工的,且随着振幅增大,单位切削力的增长比值由57.7%降至45.2%.结论 二维超声辅助精密切削能够显著改善尺寸效应中产生的负前角效应和犁切现象,降低单位切削力,提高切削过程的稳定性,在提高钛合金微尺度切屑加工精度和表面质量方面具有重要应用价值.

    二维超声辅助切削尺寸效应刃口半径切削力

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    基于改进粒子群算法的光伏逆变器控制参数辨识

    罗建孙越江丽娟
    124-133页
    查看更多>>摘要：精准的光伏并网逆变器模型是研究大规模光伏接入下电力系统故障特性的重要工具.目的 为了解决现有光伏逆变器仿真模型与实际工作中的光伏逆变器特性相差较大的问题,方法 提出采用参数辨识的方法构建逆变器的辨识模型.以重庆云阳某1 MW光伏电站为实际参照模型,首先根据实际工作情况将逆变器的工作区间划分为3个阶段,利用数学扰动法分别对3个阶段中的待辨识参数划分灵敏度高低等级,并由此提出不同阶段不同灵敏度参数分步辨识策略;其次,分阶段采集实际光伏电站工作数据,对该数据进行分析处理,获得各待辨识参数的初始取值范围,设计同步辨识参数实验作为参照;最后提出改进的混沌遗传粒子群优化算法(chaos genetic algorithm of particle swarm optimization,CGAPSO)作为辨识算法,分步分工作阶段辨识相关参数,通过对比参数的同步辨识结果,验证所提方法的优越性,并将辨识结果代入仿真模型.结果 结果表明,低灵敏度参数的同步辨识结果误差远超过可接受范围,而CGAPSO分步辨识出的相关参数误差皆在1.1%以下,精度远高于同步辨识结果.结论 基于改进粒子群算法构建的辨识模型输出数据与实际逆变器工作数据契合度高,可准确反映逆变器实际工作特性.

    光伏并网逆变器逆变器控制策略参数辨识数学扰动法改进粒子群优化算法

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    并网逆变器惯性特性与提升策略研究

    李继方韩爱山
    134-144页
    查看更多>>摘要：目的 为解决当前大规模新能源发电并网后电力系统低惯量运行的问题,方法 对并网逆变器惯性特性进行分析,并对提升并网逆变器惯性水平的方法进行研究.首先分析电力系统中惯性的本质,推导出并网逆变器惯性水平与自身器件参数的关系,利用根轨迹法绘出以直流侧电容为变量的直流电压控制环根轨迹,结合根轨迹和不同电网工况场景对逆变器惯性水平的需求优化直流侧电容取值;然后在并网逆变器直流侧电压控制环中引入频率反馈环节,提出一种改进的逆变器直流侧电压控制策略和逆变器调制策略,进而提升并网逆变器的瞬时惯量水平,使直流侧电容根据电网频率波动情况进行充放电,抑制电网频率瞬时变化率;最后,使用MATLAB/Simulink搭建仿真平台对所提惯性提升策略进行验证.结果 结果表明,当直流侧电容取0.4 F,虚拟惯性时间常数为5 s时,与未使用本文所提控制策略相比,本文策略的系统频率跌落最大偏移量减小了0.11 Hz,平均跌落速率减小了0.035 Hz/s.结论 所提策略能有效提升并网逆变器惯性水平,抑制电网频率瞬时变化.

    电力系统逆变器频率稳定惯性电容电压电压控制

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    基于生成式人工智能的眼动样本生成及识别

    谭雪青宋军张慢慢臧传丽...
    145-153页
    查看更多>>摘要：目的 生成式和传统人工智能模型是信息时代的关键工具.在这些技术的助力下,眼动过程的样本生成与识别显得尤为关键,它已成为深入研究认知机制的重要手段.为了推动生成式人工智能在眼动技术领域的应用发展,解决眼动样本生成及因网络深度增加而导致的不透明性和不可解释性问题,并深入挖掘与幼儿语言发展相关的眼动数据,方法 采集4～6岁幼儿理解不同焦点结构的眼动数据,采用生成式人工智能模型-变分自编码器(variational autoen-coder,VAE)和传统模型-多层感知器(multi-layer perceptron,MLP)识别眼动模式的发展差异并尝试生成新样本,基于灰色关联分析和混淆矩阵对生成式数据集进行解释.结果 结果表明:(1)VAE生成的 4岁组、5岁组和 6岁组幼儿眼动数据集精度高于MINIST数据集(mixed Na-tional Institute of Standards and Technology database),且与MLP分析结果一致,具有准确性、多样性和一定的可解释性;(2)生成式眼动数据及混淆矩阵结果表明,在无焦点结构句式中,幼儿在4～5岁、5～6岁两个阶段理解水平均有提升,而宾语焦点结构和主语焦点结构的眼动特征在4～5岁变化较小,5～6岁变化较大,说明幼儿对焦点结构的理解在5岁是一个关键期,这符合幼儿焦点结构理解发展规律.结论 提出的人工智能耦合分析方法,具备有效识别眼动特征发展模式的能力,并能据此生成可靠的新样本.这一方法不仅为生成式人工智能与眼动技术的融合开辟了新的途径,而且为复杂语言理解问题提供了全新的思考方向.

    生成式人工智能变分自编码器多层感知器眼动

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    预应力混凝土管桩桩端侧后注浆理论及承载特性研究进展综述

    侯振坤陈炫霖唐孟雄凌造...
    154-165页
    查看更多>>摘要：意义 管桩后注浆可有效改善桩-土接触界面物理力学性质,在提高管桩摩阻力、减少上部结构沉降等方面发挥着重要作用.进展 通过对管桩后注浆工艺、后注浆理论、管桩注浆后的承载性能、管桩-注浆体-土接触界面剪切性能等进行综述,展望了管桩后注浆的发展方向.结果表明:(1)后注浆对提高中小直径管桩承载力有一定作用;注浆后,中掘法管桩的承载力一般超过了 4 000 kN、静钻根植竹节桩的承载力可提升20%以上、随钻跟管桩承载力普遍超过20 000 kN.(2)现有的注浆理论推动了注浆技术的发展,虽然相关研究成果与工程实践存在差异,但可以给出浆液扩散的初步轮廓和扩散范围,为注浆设计和工程应用提供科学指导.(3)桩-浆-土接触界面的研究大多以剪切试验为载体,研究浆-土接触界面剪切性能这一宏观表象,很少涉及注浆液以注浆根系、爪牙和毛细爪牙的形式伸入土体并与土体进行关键离子交换从而提高桩-浆-土接触界面黏结强度的宏微观扩散本质.(4)现有注浆研究大多止步于注浆结果分析,较少涉及注浆机理,对浆液在地层中的流动扩散规律认识不够清晰.结论与展望 桩侧注浆液渐进性流动过程可视化分析、注浆体三维尺寸定量表征、管桩注浆过程智能化监测、新型管桩桩侧注浆工艺研发是未来管桩桩侧后注浆发展的重要方向.

    管桩后注浆承载特性加固机理注浆工艺

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    MICP纤维加筋优化电渗法加固软黏土的试验研究

    胡其志陈禹龙刘一鸣陶高梁...
    166-175页
    查看更多>>摘要：目的 为缓解传统电渗法加固软黏土过程中土体开裂和不均匀沉降等问题,改善软黏土的工程性质,提出微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术联合玄武岩纤维加筋优化电渗法处理效果.方法 通过开展软黏土室内电渗模型试验,分析电渗过程中的排水量、电流强度和有效电阻,以及电渗处理后土体表面沉降量、含水率、抗剪强度和pH,结合SEM图像探究不同掺量的玄武岩纤维以及MICP-玄武岩纤维联合作用机制对电渗加固效果的影响机理.结果 结果表明:(1)不同掺量的玄武岩纤维对电渗效果影响差异显著,纤维加入软黏土后可抑制电渗过程中的土体裂缝发展与电流衰减,掺量为0.4%的试验组最佳效果;(2)MICP技术与玄武岩纤维加筋的联合使电渗过程变得更加均衡与顺畅,有效改善了电渗固结排水导致的土体表面不均匀沉降;(3)在电渗过程中,MICP反应在土颗粒与纤维表面上生成的碳酸钙沉淀填充加固了土体,提升了土体强度均匀性;(4)MICP技术的加入在提升土体强度的同时减少了土体孔隙液的排出,降低了废液处理的压力,具有更高的环境适应性.结论 该研究结果为提升电渗法加固软黏土地基的处理效果提供了新思路,拓展了加固软黏土方法新的可能性.

    电渗法软黏土微生物诱导碳酸钙沉淀玄武岩纤维土体沉降

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    小净距多线隧道掘进方案对围岩稳定性的影响研究

    刘莉张正刘军欧臣...
    176-184页
    查看更多>>摘要：目的 小净距多线隧道在轨道交通工程中应用广泛,但由于施工步骤繁多且掘进过程中影响因素较多,需设计合理的小净距多线隧道并行掘进方案.方法 采用2种不同开挖顺序的并行掘进方案,通过建立三维有限元数值仿真模型,比较2种方案的隧道围岩应力与位移发展规律,分析现场监测数据,对比模型的准确性,确定掘进方案的可行性.结果 结果表明,开挖顺序对围岩间相互作用影响明显,中隧应力和变形受影响最大.中隧先挖法可以较好地避免应力较为集中现象,2种开挖方式的变形值均在安全范围内;依次开挖法和中隧先挖法拱腰处水平应力的变化规律基本一致,依次开挖法的拱顶处垂直应力比中隧先挖法的大40%左右;中隧先挖法的拱腰水平变形和拱顶沉降值分别比依次开挖法的增大23%,26%,但中隧先挖法开挖初期的沉降值较少;中隧先挖进度较快,应力和沉降控制能力优于依次开挖法,数值模拟方法能较好反映真实施工情况,现场监测结果也表明中隧先挖法适用于小净距隧道进口段施工.结论 综合考虑衬砌结构应力、变形和施工工期,现场可采用中隧先挖法进行施工.研究结果可为类似小净距多线并行隧道工程设计与施工提供理论参考.

    小净距多线隧道平行掘进依次开挖法中隧先挖法现场监测

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    基于UFAC应力吸收层的抗反射裂缝性能评价

    李智童竞
    185-192页
    查看更多>>摘要：目的 为了解决"白加黑"技术中的反射裂缝问题,针对目前常用的悬浮密实型高弹改性沥青混合料(super flexible asphalt concrete,SFAC)应力吸收层变形量较大、容易造成上部沥青加铺层不利于受力的缺陷,方法 提出基于CAVF法和富沥青理念优化设计的骨架密实型UFAC应力吸收层.采用有限元ABAQUS数值模拟方法对"白加黑"路面结构进行受力分析,并通过加速加载试验、冲击韧性试验和劈裂试验对材料与结构的抗反射裂缝性能进行评价.结果 重载条件下,UFAC应力吸收层和高弹改性沥青应力吸收层的竖向位移相差 5.93×10-2 mm,沥青加铺层底部所受竖向压应力σy、最大主应力σmax、最大剪应力τ12 分别降低24%,32.3%,27.7%.当路面存在严重脱空或常规脱空情况时,基于UFAC应力吸收层的路面结构比GAC加铺路面结构的抗疲劳开裂性能分别提升48%,36%.与传统的悬浮型砂粒式AC-5应力吸收层相比,UFAC-5应力吸收层的冲击韧性增加60.8%,劈裂抗拉强度提高16.8%.结论 基于UFAC应力吸收层的沥青加铺技术,通过增大常规改性沥青膜厚保证必要的疲劳抗拉能力,并采用骨架密实型级配显著提高集料间的嵌挤能力和内摩阻力,减小层间结构变形,可有效减缓沥青加铺层反射裂缝的产生与发展.

    应力吸收层薄层富沥青混合料骨架密实型有限元数值模型抗压变形

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