研究与开发

• 基于CEL法的故障齿轮热流固耦合有限元分析

  曹亚超;卢伟;崔素晓;马雷晓;

  为探究风电机组传动系统中齿轮不同故障热流固耦合下应力演化规律，利用ABAQUS软件，采用CEL有限元法对啮合齿轮进行数值模拟。研究了温度场对齿轮啮合最大接触应力的影响以及热流固耦合下不同损坏程度齿轮在齿宽、齿厚方向最大接触应力值的演化规律。结果表明：引入温度场后不同阶段啮合齿轮的最大接触应力分别增长了20.63%,41.28%,6.13%,说明热力场的介入对应力结果有重要影响；点蚀孔边缘接触应力明显大于正常部位且会扩展，损坏程度越大接触应力值越大；断齿故障在断裂位置接触应力会激增，并且越靠近断裂端接触应力越大且断裂深度越大，最大接触应力也越大；在不同断齿工况下，沿齿厚方向的应力变化趋势一致，断裂程度与齿厚方向上整体应力值呈正相关。CEL有限元法适用于齿轮热流固耦合分析，可以较好地模拟故障齿轮运行状态，为齿轮模拟仿真提供借鉴与指导。

  2023年05期 v.40;No.201 323-331页 [查看摘要][在线阅读][下载 2419K]
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• 氦-空混合气体下热辅助磁存储头盘界面润滑剂迁移机理

  费佳玟;陈语欣;聂开勋;杨秀杰;唐正强;

  为了提升硬盘读取数据的效果，进一步增加硬盘的存储量，对头盘界面空间散热的影响因素及其影响规律，以及氦-空混合气体环境下润滑剂的迁移规律进行研究，建立了磁头磁盘界面空间气浮轴承模型和热辅助下磁头磁盘界面空间润滑剂迁移的分子动力学模型，并以此为基础将气浮轴承模拟结果输入到模型中，探析氦气质量分数及其他影响参数对头盘界面空间散热的影响规律，以及激光热流及其他影响参数对氦-空混合气体环境下润滑剂迁移的规律。结果表明：氦气质量分数加剧了头盘界面空间的散热强度；与磁头飞行高度相比，润滑剂厚度、环境压强的增大更利于磁头磁盘界面空间的散热；润滑剂转移量随激光热流、磁盘速度的增大而增大；随着脉冲光斑尺寸的增加，润滑剂转移量先增加后减小，且光斑半径为20σ时润滑剂转移量达到最大值；Zdol2000,Zdol4000,Ztetraol2000及ZTMD等4种润滑剂中，Zdol4000造成的润滑剂转移量最大。研究获得的头盘界面空间散热因素及热辅助下影响润滑剂转移量影响因素的结果，能够为充氦热辅助硬盘的设计提供理论依据，也可为下一代磁存储记录技术的发展提供技术支持。

  2023年05期 v.40;No.201 332-338页 [查看摘要][在线阅读][下载 1223K]
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• 复杂耦合网络交通动力学模型研究

  马金龙;李敏;

  为了准确反映网络的交通行为，提出一种基于复杂耦合网络的改进交通动力学模型。对双层结构耦合网络的信息产生和传递情况进行分析，并探讨了复杂耦合网络信息交通过程的特征，引入层间控制参数和层内控制参数分别控制不同层之间信息传递的速度和路径选择，重点考虑了层间传递信息的损耗代价情况。在所提动力学模型的基础上，研究了耦合网络中信息交通过程涌现出的统计学特征。结果表明：提出的耦合网络交通动力学模型中所有节点都能够产生和传递信息，随着层内控制参数的增大，网络交通容量出现先增大后减小的变化趋势，当层内控制参数为3.8时，耦合网络交通容量达到最大。研究结果对交通网络中的拥塞问题的缓解具有指导意义，可以通过调整控制参数来增大网络的交通容量。

  2023年05期 v.40;No.201 339-344页 [查看摘要][在线阅读][下载 1063K]
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应用技术

• 基于FAP和TOC的工艺问题分析方法研究

  杨伯军;万鹏;苏明岳;李壮;

  为了帮助企业工艺创新时快速准确地识别出问题的根原因，提高工艺创新的成功概率，提出了一种基于流程功能分析(FAP)和约束理论(TOC)的工艺问题分析方法。首先，构建面向工艺系统的功能结构，并在此基础上改进流程功能模型；其次，应用改进后的流程功能模型分析工艺流程的问题区域，利用当前现实树识别问题的根原因；最后，应用层次分析法确定工艺问题的核心原因。结果表明：1)相对于其他模型，研究所提模型不仅可以有效降低根原因识别的误差，而且识别的时间也节省了数倍，提高了工艺问题根原因识别的准确性和效率；2)实例验证中采用新方案后的齿轮弯曲疲劳强度为706.4 MPa,接触疲劳强度值为1 658.56 MPa,达到了齿轮工艺创新项目的技术指标要求，验证了研究模型的有效性和实用性。研究成果建立了符合工艺流程特征的工艺问题分析方法，其可作为通用方法为企业在工艺创新问题分析阶段提供理论参考。

  2023年05期 v.40;No.201 345-354页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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• 基于ITD-ELM的变压器绕组微弱匝间短路故障诊断

  刘洪兵;肖永立;邱收;贺鹏康;房权;

  为了解决油浸式变压器内部绕组绝缘故障检测难度大的问题，提出了一种基于本征时间尺度分解(ITD)和极限学习机(ELM)的变压器绕组微弱匝间短路故障诊断方法。首先，将采集到的变压器可听声信号利用ITD算法分解为若干旋转(PR)分量，并将峭度值较大的分量信号相加，对可听声信号进行重构；其次，将重构后的变压器可听声信号作为模型输入层，故障诊断结果作为模型输出层，构建了基于ITD-ELM的变压器绕组微弱匝间短路故障诊断模型；最后，以一台110 V变压器搭建实验模拟平台，对其微弱匝间短路故障进行训练并诊断。结果表明：基于ITD-ELM模型的微弱匝间短路故障诊断精确率为98%,较传统的ELM故障诊断精确度提升了3%,验证了所提变压器绕组微弱匝间短路故障诊断方法的准确性。研究所提出的故障诊断方法准确性较高，可应用于现场运行的不同电压等级的油浸式变压器。

  2023年05期 v.40;No.201 355-361页 [查看摘要][在线阅读][下载 1311K]
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绿色建筑专栏

• 方钢管铁尾矿再生混凝土柱抗震性能有限元分析

  徐增珍;董玉英;刘超;杜颜胜;张宇桐;

  为解决铁尾矿再生混凝土在钢管混凝土柱中的应用问题，揭示不同参数条件下钢管铁尾矿再生混凝土柱滞回性能的变化规律，通过ABAQUS有限元软件建立了方钢管铁尾矿再生混凝土柱的数值模型。基于所建模型进行了参数化分析，研究了轴压比、宽厚比、长细比、材料强度等参数对试件抗震性能的影响。结果表明：随着轴压比由0增至0.6,承载力逐渐下降17.7%,延性逐渐下降，承载力退化速度加快；当钢材厚度不变，宽厚比由66.7减至28.6时，承载力大幅度提高61.61%,承载力退化速度放缓，耗能能力增加；随着长细比由13.16增至26.33,试件承载力下降17.5%,刚度明显下降，承载力退化速度变缓；钢材强度及混凝土强度的提升可有效提高承载力，而对试件刚度影响不大。研究证明了钢管铁尾矿再生混凝土柱具有良好的抗震性能，并可为钢管铁尾矿再生混凝土柱的应用提供理论参考。

  2023年05期 v.40;No.201 362-373页 [查看摘要][在线阅读][下载 2951K]
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• 寒区钢桥面超高性能混凝土铺装层层间剪切强度研究

  刘幕;栾志千;徐海宏;王选仓;钟诚;

  为了避免发生寒冷地区沥青面层与超高性能混凝土(UHPC)层结合不良导致的沥青面层滑移或脱落现象，对钢桥面UHPC铺装层层间剪切性能进行研究。考察涂布环氧树脂防水粘结层的成型试件分别在不同涂布厚度、不同温度、不同浸泡溶液条件下，经冻融循环后的抗剪强度变化规律，并依托实际工程对层间剪切强度进行数值模拟分析。结果表明：环氧树脂防水粘结层的最佳涂布量为0.4 kg/m~2;其抗剪强度随着温度的增大而减小，在60℃时抗剪强度能达到1.8 MPa,高温性能良好；盐溶液环境下的冻融循环对强度的损伤大于清水环境下的损伤；数值模拟得到最不利位置剪切应力峰值远小于试验得到的环氧树脂防水粘结层抗剪强度，环氧树脂防水粘结层性能优异。研究得到的UHPC铺装层层间剪切强度规律可为延长钢桥面使用寿命提供理论依据。

  2023年05期 v.40;No.201 374-380页 [查看摘要][在线阅读][下载 1342K]
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编审园地

• 向本期载文的审稿专家致谢

  本刊编辑部;

  <正>本期《河北工业科技》共发表论文10篇。这些论文的发表是与有关专家的认真审读、细查资料、推敲分析、中肯评价分不开的。对此,本刊编辑部特向这些专家表示敬意,对他们的辛勤劳动表示感谢。本期载文的审稿专家名单如下(按姓名的汉语拼音字母顺序排列):

  2023年05期 v.40;No.201 380页 [查看摘要][在线阅读][下载 692K]
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药物研发专栏

• 激光散射法测定那他霉素粒度研究

  孙超;康帅;王冬燕;高福然;程启东;

  为了减少那他霉素原料药各批次之间的粒度差异，提高其制剂产品质量和疗效稳定性，建立了一种激光散射法测定那他霉素粒度的方法。采用Mastersizer 2000激光粒度仪干法测定那他霉素粒度，分别对分散气压、振动进样速度及测量时间等关键测定参数进行了优选，并对本方法的重复性、中间精密度和耐用性进行了验证。结果表明：在分散气压为0.30 MPa、振动进样速度为45%、背景和测量扫描时间为10 s、样品折射率为1.50、颗粒吸收率为0.1、遮光度范围为0.5%～5%等条件下，所测样品的RSD均小于2.5%。方法学各项验证指标相对标准偏差均符合要求。所建立的测定那他霉素粒度的激光散射法精密度较高、重复性好，能够有效控制原料药的批间差异，可为生产出安全、有效、均一、稳定的制剂产品提供保障和参考。

  2023年05期 v.40;No.201 381-386页 [查看摘要][在线阅读][下载 777K]
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• 基于UPLC指纹图谱的西洋参饮片、标准汤剂、配方颗粒的质量相关性研究

  马智玲;陈敬然;杜微波;张志强;沈建梅;

  为了实现西洋参配方颗粒全生产过程的质量控制，采用超高效液相色谱法(UPLC)对其饮片、标准汤剂和配方颗粒的指纹图谱和量质传递进行了相关性研究。采用UPLC法测定18批西洋参饮片、标准汤剂、3批配方颗粒的指纹图谱、人参皂苷Rg_1,Re, Rb_1总量，以K值和各已知成分的转移率作为量值传递的评价指标，结合相似度评价法研究三者的相关性。结果表明：西洋参饮片、标准汤剂、配方颗粒指纹图谱均呈现8个共有特征峰，并指认出5个成分，三者的指纹图谱与相应对照指纹图谱及三者对照指纹图谱的相似度均大于0.95,人参皂苷Rg_1,Re, Rb_1的转移率及K值趋势一致，量值传递稳定。西洋参饮片、标准汤剂、配方颗粒的化学成分基本一致，三者具有良好的相关性。研究所得可对西洋参配方颗粒的质量标准研究提供实验及理论支持，并为后续以标准汤剂为基准的配方颗粒或经典方制剂质量控制提供了参考依据。

  2023年05期 v.40;No.201 387-396页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K]
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污染防治专栏

• 石家庄市冬防期细颗粒物污染特征及源解析

  冯亚龙;王玮;

  为了探究石家庄市冬防期细颗粒物(PM_(2.5))的主要污染来源，推动石家庄市环境空气质量持续改善，采用在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)捕集的PM_(2.5)粒子信息，结合自适应共振神经网络分类方法(ART-2a)和石家庄市污染源谱图信息，对2017年10月1日—2018年3月31日、2019年10月1日—2020年3月31日、2021年10月1日—2022年3月31日的石家庄市PM_(2.5)污染物来源进行解析。结果表明：1)石家庄市冬防期PM_(2.5)主要受燃煤源、机动车尾气源、工业工艺源共同作用的影响，3种污染源对PM_(2.5)浓度的贡献率超过60%;2)第3阶段与前2个阶段相比，在不同月份和污染时段机动车尾气源对PM_(2.5)贡献率占比均升高9个百分点以上，贡献占比最大，机动车尾气源逐渐取代工业工艺源成为PM_(2.5)首要污染源；3)受春节影响，2月份机动车尾气源对PM_(2.5)贡献率明显降低；4)第3阶段燃煤源和工业工艺源对PM_(2.5)浓度的影响降低，但2个污染源对PM_(2.5)浓度的贡献率仍然较大，贡献占比超过30%。研究结果为石家庄市进一步加强对机动车尾气源的管控提供了依据，同时对未来石家庄市提前采取针对性污染源管控，减缓大气污染的发生提供了数据支撑。

  2023年05期 v.40;No.201 397-406页 [查看摘要][在线阅读][下载 1452K]
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