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1 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ 低应变法在桥梁桩基检测技术中的应用 陈 榕① ( 福建冠嘉建设有限公司ꎬ福州 ３５) 摘 要:低应变法是桥梁桩基完整性检测最简单实用的方法ꎮ 本文阐述了桥梁工程中钻孔灌注桩低应 变检测技术的基本原理ꎬ主要通过实际工程案例的检测结果ꎬ用来分析确定波速大小 桩身缺陷位置以 及桩身完整性判断ꎮ 同时结合工程实践ꎬ总结了对低应变法检测产生影响的因素ꎬ为工程检测提供经 验ꎮ 关键词 :低应变ꎻ钻孔灌注桩ꎻ应用 中图分类号: Ｕ ４４３. １ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ １ ４ 前言 桥梁施工的各类桩基中ꎬ以钻孔灌注桩的使用 最为广泛ꎮ 钻孔灌注桩的施工属于隐蔽工程ꎬ施工 难度大 施工工序复杂 施工条件受到诸多因素限 制ꎬ 从 而 使 钻 孔 灌 注 桩 不 可 避 免 的 出 现 质 量 问 桩身传播应力波的影响ꎮ 当桩顶施加一瞬态锤击振 力ꎬ由于桩与周围土之间的波阻抗差异悬殊ꎬ应力波 大部分能量将在桩内传播ꎮ 而在传播过程中遇到桩 基截面发生变化ꎬ波将在阻抗变化的界面( 如断裂 裂缝 缩径 扩径 夹泥等) 产生反射ꎮ 在波的传播 题 [１ ２] ꎮ 因此对于 桥 梁 桩 基 无 损 检 测 具 有 重 要 意 过程中ꎬ有一部分过界面继续沿着杆往下传播( 称 桥梁桩基检测包括成孔质量检测 桩身完整性 来( 称为反射波) ꎮ 桩身的缺陷 桩底均可以根据反 义ꎮ 检测以及桩基承载力检测等基本检测方法ꎮ 其中钻 为透射波) ꎬ而另一部分则从阻抗的界面上反射回 射波的相位 振幅 频率等特性ꎬ辅以地质资料 施工 孔灌注桩桩身完整性检测方法有超声波透射法 低 记录以及实践经验ꎬ对其性质进行综合判定ꎮ 应变反射波法 高应变动测法和钻芯法ꎮ 在这几种 ２ 检测仪器设备 方法中ꎬ低应变法是在桩基产生很小的弹性变形情 况下通过激励波沿桩身传播和反射ꎬ通过分析波形 来判断桩身完整性ꎬ以及判定桩身缺陷( 例如断桩 缩( 扩) 颈 离析 断裂等桩身缺陷) 的方法ꎮ 低应变 反射波法具有许多优点:理论模型和数学物理假设 成熟ꎻ仪器轻便 操作简单快捷ꎻ成本低等特点ꎬ是桩 基完整性检测首选的方法 [１ ２] ꎮ １ 低应变检测技术的原理 实际情况的钻孔灌注桩ꎬ桩身长度往往比桩身 直径大许多倍ꎬ因此根据一维弹性波理论ꎬ可以将桩 基视为一维弹性杆件ꎬ并且不考虑桩周围土体对沿 ① 收稿日期:２１５ ９ ２８ 低应变动测仪设备主要包括三大部分:激振设 备 信号 采 集 设 备 和 信 号 采 集 分 析 仪 ( 如 图 １ 所 示) ꎮ 激振设备一般为力棒ꎬ其作用是锤击桩头产 生弹性波ꎮ 信号采集设备包括传感器 放大器等ꎬ其 中对于工程检测来说ꎬ选择性能良好的传感器有利 于获得正确的信息ꎮ 信号采集分析仪用于检测工作 中信号的放大 滤波 分析和输出ꎮ 本工程所用检测仪器为中国科学院武汉岩土力 学研究所生产的 ＦＤＰ２４ＰＤＡ 型桩基动测仪ꎬ 该检 测系统包括信号采集及处理仪 传感器 激励设备和 作者简介:陈 榕(１９７２ ) ꎬ男ꎬ福建永泰人ꎮ 工程硕士ꎬ工程师ꎬ一级注册建造师ꎬ检测工程师ꎬ主要从事土木工程施工与 工程检测方面的研究ꎮ

2 ２ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 专用附件ꎮ 具体性能指标如表 １ 所示: ４ 检测结果判断 ⑴桩身波速确定ꎮ 在计算机上用生产厂家提供 的软件对采集到信号进行波形分析ꎮ 首先需要找到 桩底反射信号ꎬ当桩底反射较弱或不明显时ꎬ可采用 指数放大ꎬ使尾部信号增强ꎬ确保在同一屏幕中桩底 反射清晰可见ꎬ有时数字滤波后再结合指数放大效 果更明显ꎮ 然后计算混凝土的波速ꎮ 在桩长已知ꎬ 图 １ 反射信号明确情况下ꎬ可以计算波速: Ｃ 检测系统示意图 于同一工程中的钻孔灌注桩ꎬ波速的变化不会太大ꎮ ⑵桩身缺陷位置确定ꎮ 桩身缺陷位置确定可以 表 １:基桩动测仪性能指标 项目 指标 通道数 ２/４ 道 Ａ / Ｄ 转换 浮点增益 动态范围 频响范围 工作时间 １６ 位 １２ 位 １３６ ｄｂ. １Ｈｚ ~ １５ＫＨｚ 连续工作 １ 小时 ２Ｌ ꎮ 对 Ｔ 项目 指标 共模抑制 < １Ｈｚ 时 > １２ｄＢ 放大器误差 线性误差 主机功耗 主机重量 / < １ 通过公式 Ｌ Ｔ Ｃ 求得ꎮ ２ ⑶桩身完整性判定ꎮ 根据反射波的特征ꎬ可以 < １ 把桩身质量分为四类:Ⅰ类桩 桩身结构完整ꎻⅡ类 < １Ｋｇ 陷ꎻⅣ类桩 桩身结构严重缺陷ꎮ 具体判定如表 ２ < ３Ｗ / ３ 现场测试注意问题 桩 桩身结构轻微缺陷ꎻⅢ类桩 桩身结构明显缺 所示ꎮ 表 ２:桩身完整性判定 类别 低应变法中击振能量较低ꎬ桩体不发生位移趋 势ꎮ 而对于较长的桩基ꎬ由于击振能量较低ꎬ同时受 到周围土的摩阻力等外界因素影响而降低ꎬ导致桩 底反射波不明显ꎮ 因此对于不同低应变检测仪器有 不同桩长条件的限制ꎬ一般条件下适用于桩长小于 ３ 倍桩径的钻孔灌注桩ꎮ 对于较大直径或较长的 桩ꎬ宜采用声波透射法和钻探取芯法来进行检测ꎬ建 议不采用低应变检测ꎬ以免检测结果不理想ꎮ 须凿掉桩头浮浆混凝土ꎬ用打磨机将测点和激励点 磨平ꎬ以便加速传感器和激励设备能直接作用在新 鲜混凝土上ꎮ 传感器安装在桩头表面时尽量与表面 垂直ꎬ耦合剂粘结一般采用黄油 橡皮泥等ꎮ 传感器布设要求:传感器安装点应尽量远离钢 说明 测试波形曲线规则ꎬ波速正常ꎬ Ⅰ类 Ⅱ类 桩底反射波清晰ꎬ无不良缺陷反 Ⅳ类 桩身完整ꎮ 射波ꎮ 测试波形曲线基本规则ꎬ波速基 桩身 存 在 轻 微 缺 陷ꎮ 本正常ꎬ缺陷反射波幅值小ꎬ可 一般不影响桩身承载 见桩底反射ꎮ 力ꎮ 测试波 形 曲 线 不 规 则ꎬ 波 速 较 Ⅲ类 桩头部分浮浆对波的传递影响很大ꎬ因此在现 场测试之前ꎬ需要对桩头表面混凝土进行处理ꎮ 必 时域信号及频域特征 低ꎬ缺陷反射波幅值大ꎬ一般有 二次反射ꎬ且无桩底反射ꎮ 桩身 存 在 明 显 缺 陷ꎮ 对桩基承载力有影响ꎮ 测试波形曲线极不规则ꎬ缺陷反 桩身存在严重缺陷或 射值大ꎬ 出 现 周 期 性 缺 陷 反 射 断桩ꎮ 应进行工程 处 波ꎬ无桩底反射ꎮ 理ꎮ ５ 应用案例 ５. １ 工程概况 福建省省道 ２９ 某立交桥工程 Ｋ １９４ 小桥ꎬ 筋笼主筋ꎬ一般应大于 ５ｍｍꎻ传感器安装点应在距 共计 １８ 根桩( 桩基平面布置如图 ２ 所示) ꎬ该桥桩 １ｍｍ 时至少布置 ２ 个测点ꎻ桩径大于 １ｍｍ 时 主委托要求ꎬ本次共检测 ９ 根桩( 其中 ２ ４ 离桩中 心 ２ / ３ 半 径 处 并 且 均 匀 布 置ꎮ 桩 径 小 于 至少布置 ４ 个测点ꎮ 激励设备采用检测仪器配套的 力棒ꎬ在测试时ꎬ保证力棒自由落下ꎬ同时敲击方向 基为摩擦桩ꎬ成桩工艺为旋挖机钻孔灌注桩ꎮ 受业 ６ ２ ２ ２ ４ ２ ６ 桩长为 １５. ｍꎬ桩径为 １. ２ｍꎻ１ ２ １ ４ １ ６ 桩长为 １３. ｍꎬ桩径为 １. ２ｍ) ꎮ 该 与桩顶面垂直ꎮ 击振点应在桩顶中心位置ꎬ同时保 桥地质情况如下:第一层为淤泥质粉质粘土ꎬ主要有 证力棒在撞击桩面后应抓住落锤ꎬ防止二次冲击ꎬ产 碎石 砂土 粘性土 风化岩石碎屑组成ꎬ本层层厚为 生干扰波ꎮ ４. ｍꎮ 第二层: 全风化泥质砂岩ꎬ 灰白色ꎬ 风 化 强

3 ３ ２１５ 年第 ６ 期 陈 榕:低应变法在桥梁桩基检测技术中的应用 烈ꎬ多成土夹砂状ꎬ胶结弱ꎬ层厚为 ２. ８ｍꎮ 第三层: 强风化砂岩ꎬ褐色ꎬ风化强烈ꎬ岩芯成碎块状 短柱状 锤击易碎ꎬ层厚 ３. ９ｍꎮ 第四层: 中风化砂岩ꎬ 灰绿 色ꎬ岩芯取芯柱状ꎬ短柱状ꎬ质地偏软ꎬ层厚至桩底ꎮ 型低应变反射波波形以及计算结果ꎮ 图( ａ) 为桩号 ２ 波形图ꎬ该桩桩长 １５. ｍꎬ桩径 １. ２ｍꎬ在距桩 顶. ８ｍ 有缺陷ꎬ２. ４ｍ 处有扩颈ꎬ４. ８ｍ 处有缺陷ꎬ 桩底反射明显ꎬ波速为 ３３４１ｍ / ｓꎬ桩身完整性判定为 Ⅱ类桩ꎮ 图( ｂ) 为桩号 ６ 波形图ꎬ该桩桩长 １５. ｍꎬ桩径 １. ２ｍꎬ在距桩顶 １. ｍ 处有轻微扩颈ꎬ桩底 反射明显ꎬ波速为 ３４１２ｍ / ｓꎬ桩身完整性判定为Ⅰ类 桩ꎮ 图( ｃ) 为桩号 ２ ６ 波形图ꎬ该桩桩长 １５. ｍꎬ桩 径 １. ２ｍꎬ在距桩顶 １. ６ｍ 处有扩颈ꎬ桩底反射明显ꎬ 波速为 ３４５２ｍ / ｓꎬ桩身完整性判定为Ⅰ类桩ꎮ 表 ３ 给出本次所有桩基检测结果ꎮ 表 ３:桩基检测结果与完整性判定 图 ２ 基桩平面布置图 ５. ２ 基桩低应变检测结果 低应变检测结果主要包括波速分析 桩身缺陷 位置判定以及桩身完整性确定ꎮ 通过对 ９ 根桩检 测ꎬ本次分析选取 ３ 根典型低应变反射波波形来分 析ꎬ如图 ３ 所示ꎮ 序号 桩号 桩径 桩长 波速 桩身结构完 综合 / ｍｍ /ｍ / ｍ/ ｓ 整性描述 判定 轻微缺陷 Ⅱ类 Ｃ２５ Ⅰ类 Ｃ２５ １ ２ Ф１２ １５. ３３４１ ３ ６ Ф１２ １５. ３４１２ ２ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ４ Ф１２ １ ２ Ф１２ １ ４ Ф１２ １ ６ Ф１２ ２ ２ Ф１２ ２ ４ Ф１２ ２ ６ Ф１２ １５. ３３５６ １３. ３３４７ １３. ３４１２ １３. ３４２１ １５. ３５１８ １５. ３５１ １５. ３４５２ 桩身完整 桩身完整 轻微缺陷 桩身完整 桩身完整 轻微缺陷 桩身完整 桩身完整 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅰ类 Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅰ类 Ⅰ类 砼强度 Ｃ２５ Ｃ２５ Ｃ２５ Ｃ２５ Ｃ２５ Ｃ２５ Ｃ２５ 中国科学院武汉岩土力学根据大量地区性现场 测试资料得出的波速与混凝土质量的关系ꎬ如表 ４ ( ａ) ２ 桩波形图 所示ꎮ 在本次测量中ꎬ混凝土波速集中在 ３３ ~ ３６ 之间ꎬ通过表 ４ 可以判定ꎬ混凝土的质量为中等以及 好ꎮ 实际上ꎬ桩身混凝土强度远非通过与波速之间 关系可以得到的ꎬ影响混凝土的强度因素很多ꎬ所以 在实际工程中ꎬ混凝土强度与波速的关系只是作为 参考用ꎮ 表 ４:波速与混凝土质量的关系 ( ｂ) ６ 桩波形图 波速 / ｍ / ｓ > ４ ３５ ~ ４ ３ ~ ３５ ２ ~ ３ < ２ 混凝土质量 优 好 中等 差 极差 等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 本次基桩低应变 依 据 «建 筑 基 桩 检 测 技 术 规 范» ＪＧＪ １６ ２３ [３] 及«公路工程基桩动测技术规 范» ＪＴＧ / Ｔ Ｆ８１ １ ２４ [４] 的标准进行评定ꎮ 通 过对以上 ９ 根桩桩身完整性判定ꎬ ２ １ ２ ２ ２ ( ｃ)２ ６ 桩波形图 图 ３ 典型低应变反射波波形 通过对检测结果的判定以及计算ꎬ图 ３ 给出典 三根桩属于Ⅱ类桩ꎬ其他属于Ⅰ类ꎬ检测结果符合规 范要求ꎮ ６ 影响因素分析 笔者通过多次实践分析发现ꎬ在低应变法检测

4 ４ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 桩基完整性时ꎬ其检测结果受到许多因素影响ꎬ总结 几次敲击信号基本一致ꎬ再进行存储ꎬ以保证桩基检 出来主要有以下几个因素: 测质量ꎮ 据可靠性ꎬ在检测之前对于桩头的处理十分重要ꎮ 到波形非常复杂ꎬ桩身质量无法判断时ꎬ应结合其他 桩基浮浆没有处理干净ꎬ传感器无论安装在什么位 方法进行检测ꎮ ⑴桩头是否经过处理的影响ꎮ 为了保证检测数 置ꎬ采用何种激励方式ꎬ检测结果信号都不会很好ꎮ 所以基桩桩头要处理干净 平整ꎬ有利于传感器的安 在现场采用低应变反射波法检测桩基时ꎬ当遇 参考文献: 装以及锤击ꎮ [１] 宋宇ꎬ寇莉松. 低应变动测技术在桂林某桥梁钻孔灌注 对于信号采集的影响非常大ꎮ 理论上ꎬ传感器与桩 [２] 王爱霞. 低应变动测技术在桥梁桩基检测中的应用[ Ｊ]. ⑵传感器安装好坏的影响ꎮ 传感器安装的好坏 基连接较好ꎬ信号传递到传感器时就越好ꎬ测试到的 曲线也就越接近实际波形的传递情况ꎮ 所以在测试 时ꎬ采用与桩头表面耦合很好的材料ꎮ ⑶敲击点及敲击方式的影响ꎮ 现场信号的采集 手敲击信号强弱的影响很大ꎬ桩基的敲击点应选择 桩上的应用[ Ｊ]. 安徽建筑ꎬ２６ꎬ(４) :１５４ １５６. 山西建筑ꎬ２５ꎬ３１(１６) :１１５ １１６. [３] 中华人民共和国建设部. ＪＧＪ １６ ２３. 建筑基桩检测 技术规范[ Ｓ]. 北京:中国建筑工业出版社ꎬ２３. [４] 中华人民共和国交通部. ＪＴＧ / Ｔ Ｆ８１ １ ２４. 公路工 程基桩动测技术规范[ Ｓ]. 北京:人民交通出版社ꎬ２４. 在桩中心ꎮ 同时应重复几次测试ꎬ以保证采集到的 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｏｗ Ｓｔｒａｉｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ Ｂｒｉｄｇｅ Ｐｉｌｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＣＨＥＮ Ｒｏｎｇ ( Ｆｕｊｉａｎ Ｇｕａｎｊｉａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ. ꎬＬｔｄꎬＦｕｚｈｏｕꎬＦｕｊｉａｎ ３５２) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅ ｌｏｗ ｓｔｒａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ. Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ｓｔｒａｉｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅ ｉｎ ｂｒｉｄｇｅ ｅｎｇｉ ｎｅｅｒｉｎｇꎬｍａｉｎｌｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓꎬｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｐｅｅｄꎬ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｌｅ ｂｏｄｙ ｄｅｆｅｃｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｌｅ ｓｈａｆｔ. Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅꎬｔｈｅ ａｆ ｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｓｔｉｎｇ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｌｏｗ ｓｔｒａｉｎꎻｂｏｒｅｄ ｐｉｌｅꎻａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

5 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ 基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 的路况播报平台关键技术研究 未 培①ꎬ庄 彦 ( 安徽工商职业学院 电子信息系ꎬ合肥 ２３１１３１) 摘 要:本文由移动互联网的发展入手ꎬ介绍了 Ａｎｄｒｏｉｄ 系统的基本架构ꎬ重点阐述了 Ａｎｄｒｏｉｄ 平台的 移动路况播报系统的功能分析与设计实现ꎬ并针对本系统中路况信息采集的特点ꎬ提出了三级特征值重 复信息过滤算法ꎬ较好地解决了信息重复采集问题ꎬ对其他的语义过滤具有重要的借鉴和参考价值ꎮ 关键词:Ａｎｄｒｏｉｄꎻ三级特征值ꎻ信息过滤 中图分类号: Ｕ ４１２. ３ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ ５ ３ 引言 １ 所示ꎮ 当前移动互联网技术正快速向各行各业渗透ꎬ 并对以交通运输业 农业 教育 文化 医疗 服务业 为代表的传统产业进行颠覆性的改造与升级ꎮ 根据 最新的互联网络发展报告统计ꎬ中国手机网民规模 于 ２１５ 年 ６ 月已达 ５. ９４ 亿ꎬ并且ꎬ以智能手机为主 的移动终端上网呈持续增长的趋势ꎮ 在众多的智能 移动终端设备( 包括智能手机 平板电脑 可穿戴智 能设备等) 中ꎬ主要采用的操作系统分为 Ａｎｄｒｏｉｄ 和 ＩＯＳ 两大平台ꎬ而以 Ａｎｄｒｏｉｄ 为平台的终端设备更是 以其相对低廉的价格 良好的软件生态等优势占据 半壁以上的江山ꎮ １ Ａｎｄｒｏｉｄ 系统概述 Ａｎｄｒｏｉｄ 操作系统由谷歌公司开发ꎬ具有开源 面向定制和免费 开放等特点ꎬ受到众多移动智能终 端设备制造商和网络运营商的青睐ꎬ已成为主流的 移动智能终端操作系统之一ꎮ 图 １ Ａｎｄｒｏｉｄ 系统架构图 ２ 路况播报系统设计与实现 ２. １ 系统功能分析 本系统采用 Ｃｌｉｅｎｔ / Ｓｅｒｖｅｒ ( 客户端 / 服务器) 模 式设计ꎬ基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 开发客户端交互界面ꎬ服务器 端采用基于 ＸＭＰＰ 协议的开源 Ｏｐｅｎｆｉｒｅ 实现ꎬ数据 存储采用平台自带的 ＳＱＬｉｔｅ 数据库ꎮ 路况播报系统采用双向交互的方式ꎬ为城市出 Ａｎｄｒｏｉｄ 系统采用四层架构ꎬ从底层向高层ꎬ分 行人员提供路况播报服务ꎬ账户类型主要有三种ꎬ路 层 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ 层和 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 层ꎬ如图 况采集人员通过路况播报 ＡＰＰ 及时上报路况实时 别为 Ｌｉｎｕｘ Ｋｅｒｎｅｌ 层 Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ Ａｎｄｒｏｉｄ Ｒｕｎｔｉｍｅ ① 况信息采集人员 平台服务客户及后台管理人员ꎻ路 收稿日期:２１５ ９ ２ 基金项目:安徽高校自然科学研究重点项目 基于分级特征值算法的重复信息过滤研究( ＫＪ２１５Ａ４１９) ꎻ安徽省质量工 程卓越人才教育培养计划项目(２１５ｚｊｊｈ６７) 作者简介:未 培(１９８１ ) ꎬ男ꎬ安徽寿县人ꎮ 讲师ꎬ硕士ꎬ主要从事网络技术 系统设计开发ꎮ

6 ６ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 信息ꎬ平台服务客户可通过登录该 ＡＰＰ 及时获取实 ｘｕｔｉｌｓ 内的链接网络的框架ꎬ链接网络并获取相关数 员负责账户管理 实时路况信息的审核与奖惩等功 如下: 时路况信息ꎬ也可以上报实时路况信息ꎬ后台管理人 能ꎮ 以平台服务客户( 路况信息的受众和数据采集 人员) 为例ꎬ其用例图如下图 ２ 所示ꎮ 据ꎬ使用 ＳｈａｒｅｄＰｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ 存储缓存的数据ꎮ 代码 ＶｉｅｗＩｎｊｅｃｔ( Ｒ. ｉｄ. ｆｌ ｈｏｍｅ ｐａｇｅ ｉｔｅｍ) ｐｒｉｖａｔｅ ＦｒａｍｅＬａｙｏｕｔ ｆｌ ｈｏｍｅ ｐａｇｅ ｉｔｅｍꎻ ｐｒｉｖａｔｅ Ｌｉｓｔ < ＢａｓｅＰａｇｅ > ｉｔｅｍｐａｇｅｓ ｎｅｗ ＡｒｒａｙＬｉｓｔ < ＢａｓｅＰａｇｅ > ( ) ꎻ / 加载数据 / ｐｒｉｖａｔｅ ｖｏｉｄ ＬｏａｄｉｎｇＤａｔａ ( ) { ｌｏａｄｄａｔａ ( ＨｔｔｐＭｅｔｈｏｄ. ＧＥＴꎬ ＣｏｎｓｔａｎｔＶａｌｕｅ. ＮＥＷＳ ＵＲＬꎬ ｎｕｌｌꎬ ｎｅｗ ＲｅｑｕｅｓｔＣａｌｌＢａｃｋ < Ｓｔｒｉｎｇ > ( ) { ２. ２ 设计与实现 图 ２ 客户端用例图 ２. ２. １ 界面 ＵＩ 设计 本系统的主要用户界面包括 首页 路况信 息查询 路况信息管理 及 个人中心 ꎮ 首页主 要用来显示新闻 天气查询 酒店预定 代驾等生活 服务助手ꎻ 路况信息查询 用来设定路况信息的推 送策略 显示指定范围的路况信息以及周边路况扫 描等ꎻ 路况信息管理 提供已发布路况信息 的 查 询 修改 删除ꎬ以及新增路况信息发布等ꎻ 个人中 心 的功能包括账户的注销 账户信息的修改 个人 奖励的管理等相关操作ꎮ 个人中心 ＵＩ 界面草图如 下图 ３ 所示ꎮ Ｏｖｅｒｒｉｄｅ ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｏｎｓｕｃｃｅｓｓ ( ＲｅｓｐｏｎｓｅＩｎｆｏ < Ｓｔｒｉｎｇ > ｉｎｆｏ) { / / 缓存数据 ＳｈａｒｅＰｒｅＵｔｉｌ. ｓａｖｅｈｏｍｅｓｔｒｉｎｇ ( ｃｔｘꎬ ＣｏｎｓｔａｎｔＶａｌｕｅ. ＮＥＷＳ ＵＲＬꎬ ｉｎｆｏ. ｒｅｓｕｌｔ) ꎻ } ｐｒｏｃｅｓｓｄａｔａ( ｉｎｆｏ. ｒｅｓｕｌｔ) ꎻ Ｏｖｅｒｒｉｄｅ ｐｕｂｌｉｃ ｖｏｉｄ ｏｎｆａｉｌｕｒｅ ( ＨｔｔｐＥｘｃｅｐｔｉｏｎ ａｒｇꎬ Ｓｔｒｉｎｇ ａｒｇ１) { ＰｒｏｍｐｔＭａｎａｇｅｒ. ｓｈｏｗｔｏａｓｔ( ｃｔｘꎬ 服务器连接失 败ꎬ请稍后重试 ) ꎻ } } } ３ 关键技术研究 ３. １ 问题引入 如前所述ꎬ本系统中的路况采集人员( 或服务 客户) 均可通过交互平台上传路况信息ꎬ这就面临 一个核心问题:如何避免同一路况信息重复上传ꎬ即 过滤掉语言表达不同但语义相同的重复路况信息ꎮ 路况信息采集文本具有有如下特点ꎬ即均可描述为 什么时间在什么地点发生了什么路况事件 ꎮ 这 里的 时 间 地 点 ( 路 段) 路 况 ( 拥 堵 追 尾 施 工 图 ３ 个人中心 ＵＩ 设计草图 ２. ２. ２ 部分代码实现 下面以用户首页显示页面为例ꎬ利用开源项目 ) 可作为特征值来标识某一路况信息ꎬ即当时 间 地点和路况一致的情况下ꎬ即可判断为同一路况 信息ꎮ 根据路况信息采集文本的特点ꎬ这里提出了 基于三级特征值的重复信息过滤算法ꎬ很好地解决

7 ２１５ 年第 ６ 期 未 培ꎬ庄 彦:基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 的路况播报平台关键技术研究 了本系统中重复路况信息的过滤问题ꎮ ３. ２ 算法思想 首先将时间 地点和路况信息进行预先设定存 储ꎬ每输入一条路况信息ꎬ通过模式匹配提取这三项 特征值ꎬ然后ꎬ将提取的时间 地点和路况的特征值 与已存储的路况信息进行匹配ꎮ 只有当时间 地点 ７ 则转到第 ７ 步ꎬ否则ꎬ跳转到第 ８ 步执行ꎻ 第 ７ 步:全部匹配成功ꎬ为重复路况信息ꎬ丢弃ꎮ 第 ８ 步:匹配不成功ꎬ非重复信息ꎬ信息推送下 一步ꎮ ３. ３ 流程图 和路况三项特征值均一致才认定为重复信息ꎬ否则ꎬ 该信息进入下一步处理环节ꎬ在匹配中ꎬ将三项特征 值根据其在路况信息中重复的概率由低到高进行合 理的分级ꎬ尽可能减少匹配的次数ꎬ提高过滤的效 率ꎮ 算法伪代码如下: 设定:查重对象用 ＸＴ 表示ꎬ即为新录入的需要 判断是否为重复路况信息的文本( 只有一个文本) ꎻ 库文件用 ＫＴ 表示ꎬ即为已录入存储在平台中的 文本( 可能有多个文本) ꎻ 查重所依据的第一级特征值( 地点特征值) 用 ＴＲ 表示( 可根据城市主要路段预先存储) ꎻ 查重所依据的第二级特征值( 时间特征值) 用 ＴＴ 表示( 可根据情况预先设定精度范围) ꎻ 查重所依据的第三级特征值( 路况特征值) 用 ＴＫ 表示( 预先设定路况的几种情况ꎬ如前所述) 首先完成地点特征值的比对: 第 １ 步:将查重文本 ＸＴ 与第一级特征值 ＴＲ 库 进行匹配ꎬ由于可能是多个路段的交叉处发生的路 ４ 总结 图 ４ 三级特征值信息过滤算法流程图 本文介绍了移动互联网的发展趋势及 Ａｎｄｒｏｉｄ 的基本概念ꎬ通过对基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 的移动路况播报 平台功能分析及设计ꎬ引入核心关键问题ꎬ提出了三 况信息ꎬ可能会匹配出一个或多个 ＴＲ ｉ ꎻ 级特征值重复信息过滤算法ꎬ对其他特定环境下的 ＫＴ 进行比对ꎬ存在多个 ＴＲ ｉ ꎬ就需要匹配多次ꎬ如果 因本系统的设计存在不足ꎬ还有很多缺陷功能不足 转到第 ８ 步执行ꎻ 参考文献: 第 ２ 步:将第 １ 步中匹配出来的 ＴＲ ｉ 与库文件 最终找到了一个或多个 ＫＴ ｊ ꎬ则转入第 ３ 步ꎬ否则ꎬ跳 其次ꎬ完成时间特征值的比对: 第 ３ 步:将查重文本 ＸＴ 与第二级特征值 ＴＴ 库 进行匹配ꎬ应为时间上进行了合理的设定ꎬ只会匹配 出某一个时间ꎬＴＴ ｋ ꎻ 第 ４ 步:将第 ３ 步匹配出来的 ＴＴ ｋ 与第 ２ 步匹配 出来的 ＫＴ ｊ 进行比对ꎬ如果匹配成功ꎬ则将找到一个 或多个文本表示为 ＫＴ ｉ ꎬ并转入第 ５ 步ꎬ如匹配不成 功ꎬ则跳转到第 ８ 步执行ꎻ 最后ꎬ完成路况特征值的比对: 第 ５ 步:将查重文本 ＸＴ 与第三级特征值 ＴＫ 库 进行匹配ꎬ由于路况描述只能为具体的某一个ꎬ只会 匹配出一个 ＴＫ ｍ ꎻ 第 ６ 步:将第 ５ 步匹配出来的 ＴＫ ｍ 与第 ４ 步匹配 出来的 ＫＴ ｉ 进行比对ꎬ如果比对成功ꎬ找到一个 ＫＴ ｎ ꎬ 基于语义的信息过滤具有重要的参考和借鉴价值ꎮ 之处ꎬ在以后的开发过程中逐步改进和完善ꎮ [１] 中国互联网络信息中心. 第 ３６ 次中国互联网络发展统 计报告[ Ｒ]. 中国:中国互联网络信息中心ꎬ ２１５. [２] 庄彦. 基于 ＮＥＴ 和 ＡＪＡＸ 技术的交通路况播报系统设计 与实现[ Ｊ]. 山东农业工程学院学报ꎬ２１４ꎬ(３). [３] 未培ꎬ庄彦. 基于分级特征值的信息摘要过滤算法研究 [ Ｊ]. 长江大学学报( 自科版) ꎬ２１３ꎬ(３４). [４] 张新柱ꎬ白立静ꎬ郭福三. 基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 手机终端信息查 询系统的设计[ Ｊ]. 齐齐哈尔大学学报( 自然科学版) ꎬ２１２ꎬ (７). [５] 庄彦. 基 于 Ａｎｄｒｏｉｄ 的 校 园 助 手 软 件 系 统 设 计 与 实 现 [ Ｊ]. 科技传播ꎬ２１５ꎬ(６). [６] 王斌. 基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 平台的信息采集软件设计[ Ｊ]. 轻工 科技ꎬ２１５ꎬ(５). ( 下转第 ２４ 页)

8 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ 预应力混凝土工程技术的发展现状及发展方向研究 周 超① ( 安徽工商职业学院ꎬ合肥 ２３１１３１) 摘 要:近年来ꎬ随着我国基础设施的大规模建设ꎬ工程技术也得到了长足的发展ꎮ 在新材料 新工艺 新技术快速发展的前提下ꎬ预应力混凝土工程技术不断被开发 创新ꎬ克服了困扰工程界的很多难题 适 应了国家发展战略需求ꎮ 关键词:预应力ꎻ混凝土ꎻ工程技术ꎻ建筑结构 中图分类号: ＴＵ ３７７. ５ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ ８ ５ １ 国家需求 １. １ 混凝土及预应力混凝土工程技术是适应我国 城镇及城市化发展中大规模基础设施建设的需要 随着现代市场经济的不断发展ꎬ我国农村城镇 化是大势所趋ꎬ同时城镇化也将进一步加速我国经 部崛起 西部大开发 东北老工业城市振兴等计划实 施ꎬ中国对混凝土及预应力混凝土结构的建筑需求 量将持续 快速的增长ꎮ １. ２ 预应力混凝土工程技术是响应可持续发展 低 碳社会和节能减排的国家发展战略 自改革开放 ３ 多年来ꎬ中国社会经济迅猛发 济发展ꎮ 中国自 １９７８ 年改革开放以来ꎬ为实现跨入 展ꎬ基础设施的建设达到了空前的规模ꎮ 在所有的 速推动我国城镇及城市化发展的重大决策ꎮ 截止 土木 水利工程中ꎬ混凝土及预应力混凝土结构占到 发达国家行列的重大发展战略ꎬ我国政府制订了加 ２１１ 年末ꎬ中国有 ６５７ 个市级城市ꎬ各级城市总的 ９ 以上ꎮ 据统计ꎬ中国每年混凝土用量达到 ２４ 亿 平方公里总面积 的 ５４. ３ ꎬ 建 制 镇 的 数 量 增 加 至 材消耗量达到 ８ 万吨ꎬ约占全球的 １ / ３ꎮ 水泥和 行政辖区面积为 ５２１. ６ 万平方公里ꎬ占国土 ９６ 万 １９６８３ 个 [１] ꎮ 为满足社会经济的快速发展及城乡居 民生活和文化活动的需求ꎬ我国开展了大规模的基 础设施建设ꎬ 据 «中 国 城 市 状 况 报 告 ２１２ / ２１３» : ２５ 年至 ２１ 年期间ꎮ 中国开工建设各类保障性 住房和棚户区改造住房 １６３ 万套ꎬ基本建成 １１ 万套ꎮ 同时ꎬ一大批地标性的重大建筑陆续在各大 城市拔地而起:上海中心( 建筑高度 ５８ 米) 广州 新电视塔( 建筑高度 ６１ 米) 北京 Ｔ３ 航站楼( 建筑 面积 ９８. ６ 万平方米) 水立方 鸟巢等ꎮ 目前中国 每年新建建筑面积达 ２ 亿平方米ꎬ中国基础设施建 设的规模超过了世界上其他国家地区建设规模的总 和 [２] ꎮ 随着中国城市化进程的的不断加快以及中 至 ３ 亿立方米ꎬ占全球的 ５ 以上ꎻ建筑结构用钢 钢材都是混凝土工程的重要组成材料ꎮ 众所周知ꎬ 水泥的生产需要开采大量的沙石 石灰岩 砾石 黏 土 燃煤等资源ꎬ严重影响了环境的生态平衡ꎬ混凝 土的拌制 施工 养护会消耗大量的水资源ꎬ混凝土 建筑物的拆除又会带来大量的固体建筑垃圾ꎮ 每生 产 １ 吨水泥ꎬ就会向周围环境排放 １ 吨二氧化碳ꎬ钢 材也是资源 能源消耗量高的建筑材料ꎬ生产水泥和 钢材所排放的碳占到碳排放总量的 ３ [３] ꎮ 随着 我国城镇化进程的不断加速ꎬ土木 水利等工程建设 的需要ꎬ我国将面临 资源枯竭 能源耗费 环境破 坏 难以为继 的风险ꎮ 这就要求混凝土工业必须 收稿日期:２１５ ９ １５ ① 基金项目:２１３ 安徽省级质量工程项目 工程造价特色专业省级质量工程(２１３ｔｓｚｙ９１) 作者简介:周 超(１９８７ ) ꎬ男ꎬ安徽舒城人ꎮ 助教ꎬ主要从事工程造价 结构工程方面的研究ꎮ

9 ９ ２１５ 年第 ６ 期 周 超:预应力混凝土工程技术的发展现状及发展方向研究 走可持续发展的道路ꎮ 预应力混凝土技术是建立在采用高强度的预应 力钢筋和高性能的混凝土的基础上实现的ꎮ 高强度 钢筋属于高效钢材ꎬ它是普通热轧钢筋强度的 ３ 至 ４ 倍ꎬ而单位能耗的增加却并不明显ꎬ高强钢筋的强 度价格比是普通热轧钢筋的 １. ５ 倍 [３] ꎮ 同样的ꎬ高 性能混凝土强度是普通混凝土强度的 ２ 倍以上ꎬ但 是其所使用的高性能水泥与普通水泥制备所消耗的 的能源却相差无几ꎮ 而且由于施加了预应力ꎬ混凝 土结构密实性更高 抗渗性更好ꎬ同等截面的构件承 载力更高ꎬ使得结构耐久性更好ꎬ使用寿命更长ꎮ 从 经济指标上看ꎬ预应力混凝土可节约钢材 ３ / ４ 左右ꎬ 节省 混 凝 土 用 量 ３ 至 ５ ꎬ 建 筑 成 本 可 节 约 ２ 至 ３ ꎮ 由此可见ꎬ预应力混凝土技术是建设 过程实 现 节 能 减 排 最 重 要 也 是 最 有 效 的 方 法 之 一 [４] ꎮ １. ３ 预应力混凝土工程技术克服了混凝土在 大跨度 大空间结构工程中的难题ꎮ 在我国进行的大规模基础建设中ꎬ不乏存在大 量的体育场馆 会展中心 特种工程 特大跨江大桥 等公共建筑ꎮ 由于普通混凝土结构的承载力 抗裂 性 截面尺寸等的局限性ꎬ大跨度 大空间结构的建 筑过分依赖钢结构ꎬ造成建筑结构不尽合理 建筑造 型怪异 浪费大量材料和人工 工程成本高昂ꎮ 预应 力技术是在构件的受拉区预加压应力ꎬ使得构件在 荷载作用下ꎬ减小受拉区的拉应力ꎬ从而提高了混凝 土的抗裂性ꎬ同时ꎬ预加压应力使构件出现了反拱ꎬ 减小了构件的实际挠度ꎬ同等截面ꎬ预应力构件承载 力大大提高ꎮ 预应力提高了混凝土构件的强度 刚度 抗裂 预应力结构中的运用已经比较普遍了 [５] ꎮ 另外国 内已经有少量工程运用到了 Ｃ１ Ｃ１２ 的高强高 性能混凝土ꎬ广州珠江新城西塔项目结构高达 ４３２ 米ꎬ大量使用了 Ｃ１ 的高性能混凝土并一次成功 泵送到 ３３３ 米的高度ꎬ深圳京基大厦 ４３７ 米ꎬＣ１２ 的高强高性能混凝土一次泵送至 ３１６ 米ꎮ 国外超高 层建筑及大跨度桥梁也大量运用了高强高性能混凝 土ꎮ 高强高性能混凝土是采用优良的矿物微细粉 ( 硅灰 磨细矿渣粉 微珠等) 和高效减水剂 ( 聚羟 酸) 质量优良的粗细骨料以及优化的配合比制备 而成的ꎬ强度等级超过 Ｃ８ 的混凝土( ＨＳ ＨＰＣ) ꎮ 上世纪 ９ 年代以来ꎬ西方一些国家及日本已经在大 量地使用高强高性能混凝土ꎮ 德国现行的混凝土结 构设计规范已经达到 Ｃ１１ 级ꎬ日本 Ｔｉｈｅｉｙｏ 水泥公 司从法国获得专利开发出了日本型号的预拌合料ꎬ 使用这种预拌合料掺加专用减水剂和专用钢钎维或 有机纤维ꎬ经过预养护和蒸汽养护ꎬ其抗压强度可达 ２３ＭＰａꎬ且具有较高的流动性和很好的抗冻融特性 以及高强度( 它的高强度甚至可以替代一些钢制构 件和花岗岩) 高延性 高耐久等特性 [６] ꎮ 如果使用 这种材料来设计梁截面ꎬ假设梁的的跨中设计弯矩 为 １５ＫＮ ｍꎬｄｕｃｔａｌ 梁截面 Ｈ 型钢梁截面 普通 混凝土梁截面设计结果如表 １ 图 １ꎮ 表 １:梁截面设计结果 梁截面 Ｈ 型钢梁 Ｄｕｃｔａｌ 梁 普通混凝土梁 梁高 梁宽 线密度 / ｃｍ / ｃｍ / Ｋｇ ｍ １ ２ ２ ５ ２ ４ ２ ４ ５ ２１ 度ꎬ因此可以减小构件的截面ꎬ减少混凝土消耗量ꎬ 同时可以充分利用高强钢筋和高性能混凝土的性 能ꎬ尤其是一些特种结构 大跨度结构ꎬ可以利用预 应力混凝土代替钢结构等结构形式ꎮ 既能满足建筑 的结构设计要求ꎬ又能达到经久耐用 节能环保 降 低工程成本的目的ꎮ ２ 发展现状 ２. １ 预应力混凝土材料的应用及发展现状 ２. １. １ 高强高性能混凝土的应用及发展 我国大量的混凝土结构所使用的混凝土强度等 级为 Ｃ２ ~ Ｃ４ꎬ预应力结构应用的混凝土强度等级 为 Ｃ４ ~ Ｃ５ꎮ Ｃ６ ~ Ｃ８ 的高强度混凝土在大跨度 图 １ 三种梁截面 这种超品质混凝土结合高强钢筋以及专用纤维 可获得使用寿命更长 维护费用更低 绿色环保的预 应力 混 凝 土 结 构ꎮ 韩 国 的 和 平 步 行 桥 就 采 用 了 Ｄｕｃｔａｌꎬ桥面勒形板厚度减小了 ３ / ４ꎮ 混凝土材料的 发展继高强 高性能概念之后又提出了 指定性能

10 １ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 混凝土 的概念ꎬ出现了一些具有特定功能的混凝 土材料ꎬ例如抗酸混凝土 自密实轻骨料混凝土 绿 色混凝土等ꎮ ２. １. ２ 高强度钢筋的应用及发展 ２１４ 年我国建筑用钢筋的产销量约为 ４. ６２ 亿 吨ꎬ约占钢材总产量的 ３. ３３ ꎬ但这其中的中 低 强 度 ( ＨＲＢ３３５ ＨＰＢ２３５ ) 钢 筋 占 到 ６ 以 上ꎬ 本解决 ＨＲＢ５ 级钢筋的生产及加工 连接( 机械连 接 焊接) 锚固( 包括专用锚固板的应用) 等技术ꎬ 为继续扩大应用范围及相关规范的制定 修订提供 了依据ꎮ ２. ２ 预应力混凝土施工技术的应用及发展现状 ２. ２. １ 后张法无粘结预应力技术 无粘结预应力施工技术就是将无粘结预应力筋 ＨＲＢ４ 级钢筋使用量不到 ４ ꎬＨＲＢ５ 级钢筋 安装在混凝土构件内ꎬ养护混凝土使其强度达到规 对于我国ꎬ欧 美大多数国家建筑用 ４ＭＰａ 级钢筋 定在结构中ꎬ从而使构件获得预应力 [８] ꎮ 其中的无 就更少ꎬ总体来说我国建筑钢筋应用强度偏低ꎮ 相 定值后ꎬ利用专用锚具将张拉后的预应力筋永久固 占总量的 ７ ꎬ５ＭＰａ 级钢筋占 ２５ ꎬ在德国ꎬ强 粘结预应力筋就是采用专业设备对强度高 松弛率 度为 ４２ＭＰａ 和 ５ＭＰａ 的钢筋是建筑用钢的主流ꎻ 东南亚的一些国家也都主要采用强度为 ４６ＭＰａ 的 钢筋ꎻ英国从 ２７ 年开始推广 １ 使用 ５ＭＰａ 低的钢绞线进行涂包建筑用防腐油脂和塑料套管而 形成的一种特殊预应力筋ꎬ其断面如图 ２ꎮ 级钢筋ꎮ 我国颁布的«钢铁产业调整和振兴计划» 中针对 ５ＭＰａ 钢筋的使用ꎬ作出如下规定:修改相 关设计规范ꎬ加快淘汰强度 ３３５ＭＰａ 热轧带勒钢筋ꎮ «混凝土结构设计规范» ＧＢ５１ «混凝土结构工程 施工质量验收规范» ＧＢ５２４ «混凝土结构工程施 工规 范» 等 国 家 标 准 的 制 定 修 订 均 确 定 纳 入 ５ＭＰａ 钢筋的基本目标和原则ꎬ同时也修订了界限 配筋率 裂缝控制等相关的技术规程来配合高强钢 筋的使用ꎮ 形成以 ４ＭＰａ ５ＭＰａ 级钢筋为主要 受力筋的规范体系ꎮ 我国 ２１１ 年 ７ 月 １ 日实施的 «混凝土结构设 计规范» ＧＢ５１ ２１ 中选定预应力钢丝 钢绞 线和预应力螺纹钢筋作为预应力钢筋的主打品种:１ ３ 预应力钢绞线公称直径 ８. ６ｍｍ １. ８ｍｍ １２. 图 ２ 无粘结预应力筋断面 无粘结预应力锚具系统的锚固性能应符合现 行国家标准的规定ꎬ同时锚具系统的选用应当考虑 无粘结预应力筋的品种及其工程应用的环境ꎮ 比如 常用的由单根钢绞线制作的无粘结预应力筋在一类 环境中就可以采用夹片式锚具ꎬ其构造如图 ３ꎮ ９ｍｍꎬ标准强度 １５７ ~ １９６ＭＰａꎻ１ ７ 预应力钢绞 线公称直径 ９. ５ｍｍ １２. ７ｍｍ １５. ２ｍｍ １７. ８ｍｍ ２１. ６ｍｍꎬ标准强度 １７２ ~ １９６ ＭＰａꎻ预应力钢丝公称 直径 ５ｍｍ ７ｍｍ ９ｍｍꎬ标准强度 １４７ ~ １８６ ＭＰａꎻ 预应 力 螺 纹 钢 筋 公 称 直 径 １８ｍｍ ２５ｍｍ ３２ｍｍ ４ｍｍ ５ｍｍꎬ标准强度 ９８ ~ １２３ ＭＰａꎮ 从国内外 预应力技术发展趋势来看ꎬ我国普遍使用的预应力 钢筋强度在未来十年内将提升到 ５ＭＰａꎬ同时还会 出现一些对现有预应力筋的深加工产品以及轻质 高强 耐腐蚀的纤维筋ꎮ 目前ꎬ４ＭＰａ 级 钢 筋 已 在 较 大 范 围 内 使 用ꎮ ＨＲＢ５ 级钢筋在课题研究ꎬ标准修订的过程中ꎬ国 内各地工程都进行了工程使用ꎮ 河南 河北地区的 实验建筑都已建成ꎬ京津城际铁路的无渣轨道板中 也大量应用ꎮ 在试验和工程应用的过程中ꎬ已经基 图 ３ 夹片式锚具系统 预应力筋张拉机具通常采用千斤顶及与之配 套使用的液压油泵ꎬ常用的如 ＹＣＱ ２ 型前卡千斤 顶和 ＳＴＤＢ 型液压油泵ꎮ 无粘结预应力混凝土施工 比较方便ꎬ没有必要预留出孔道ꎬ无需穿筋 灌浆等 程序ꎮ 施工时ꎬ在混凝土浇筑之前将预先拼装好的 无粘结筋和非预应力筋按设计要求安装在模板内ꎬ

11 2015 年 第 6 期 周 超 : 预 应 力 混 凝 土 工 程 技 术 的 发 展 现 状 及 发 展 方 向 研 究 11 然 后 浇 筑 并 养 护 混 凝 土 ꎮ 无 粘 结 筋 与 四 周 混 凝 土 不 会 产 生 粘 结 力 ꎬ 可 以 在 构 件 内 部 纵 向 滑 动 ꎮ 利 用 这 一 特 性 ꎬ 可 以 在 混 凝 土 硬 化 达 到 规 定 强 度 后 对 预 应 力 筋 进 行 张 拉 ꎬ 同 时 借 助 锚 具 可 以 对 构 件 产 生 预 应 力 效 果 ꎮ 无 粘 结 预 应 力 成 套 技 术 研 究 成 果 自 1990 年 分 别 列 入 建 设 部 八 五 科 技 成 果 重 点 推 广 项 目 及 国 家 科 委 八 五 第 一 批 20 项 科 技 成 果 重 点 推 广 项 目 以 来 ꎬ 已 在 国 内 百 项 多 层 高 层 建 筑 楼 盖 及 特 种 结 构 中 推 广 应 用 ꎬ 面 积 达 数 千 万 平 方 米 ꎬ 典 型 的 高 层 建 筑 有 : 青 岛 中 银 大 厦 58 楼 屋 盖 北 京 航 华 科 贸 中 心 34 楼 屋 盖 ꎻ 典 型 的 多 层 建 筑 有 : 首 都 机 场 的 2 号 航 站 楼 ꎬ 花 都 机 场 的 航 站 楼 ꎬ 珠 海 杭 州 等 地 的 航 站 楼 ꎻ 特 种 工 程 有 : 济 南 漳 州 等 地 的 污 水 消 化 池 ꎬ 山 东 贵 州 等 地 的 煤 矿 和 水 电 厂 煤 仓 的 筒 仓 结 构 ꎮ 这 些 建 筑 获 得 了 良 好 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 ꎮ 后 张 法 有 粘 结 预 应 力 技 术 后 张 有 粘 结 预 应 力 施 工 技 术 就 是 在 混 凝 土 浇 筑 之 前 将 波 纹 管 安 装 在 预 应 力 筋 的 部 位 以 预 留 出 孔 道 ꎬ 然 后 浇 筑 养 护 混 凝 土 ꎬ 待 混 凝 土 强 度 达 到 规 定 要 求 后 在 预 留 的 孔 道 内 穿 入 预 应 力 筋 并 进 行 张 拉 锚 固 孔 道 灌 浆 放 张 等 工 序 ꎬ 最 终 张 拉 力 通 过 锚 具 加 载 在 结 构 上 形 成 预 压 力 ꎮ 预 应 力 筋 主 要 采 用 钢 丝 钢 绞 线 和 精 轧 螺 纹 钢 ꎮ 钢 制 波 纹 管 一 般 有 圆 形 和 扁 形 之 分 ꎬ 其 表 面 可 镀 锌 ꎬ 镀 锌 波 纹 管 可 用 于 有 腐 蚀 介 质 的 环 境 中 ꎮ 瑞 士 VSL 国 际 公 司 生 产 的 塑 料 波 纹 管 可 广 泛 应 用 于 后 张 法 预 应 力 体 系 体 外 预 应 力 束 斜 拉 索 及 地 锚 等 ꎬ 这 种 塑 料 波 纹 管 具 有 耐 腐 蚀 性 能 好 强 度 高 刚 度 大 成 孔 质 量 好 与 混 凝 土 粘 结 性 能 好 重 量 轻 等 优 点 ꎮ 传 统 的 钢 绞 线 锚 具 系 统 多 采 用 多 孔 夹 片 锚 固 体 系 ꎬ 精 轧 螺 纹 钢 锚 具 包 括 螺 母 和 垫 板 ꎬ 这 种 传 统 的 锚 板 为 钢 制 厚 圆 板 ꎬ 现 设 计 改 为 流 线 型 ꎬ 在 某 些 特 定 情 况 下 可 减 少 钢 材 用 量 达 50% ꎬ 锚 板 重 量 减 轻 ꎬ 方 便 施 工 安 装 ꎮ VSL 公 司 开 发 出 了 大 吨 位 轻 量 化 锚 固 体 系 ꎬ 该 锚 具 比 普 通 锚 具 尺 寸 小 20% ~ 25% ꎬ 重 量 轻 约 50% ꎮ 这 种 轻 量 化 的 EC 型 群 锚 体 系 特 别 适 合 在 小 截 面 梁 上 使 用 ꎬ 而 且 比 较 经 济 ꎮ 后 张 有 粘 结 预 应 力 技 术 在 我 国 基 础 设 施 建 设 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 ꎬ 典 型 的 高 层 建 筑 如 : 浙 海 大 厦 中 的 转 换 层 ꎻ 典 型 的 多 层 建 筑 有 : 首 都 机 场 停 车 楼 ꎬ 青 岛 深 圳 等 地 的 会 展 中 心 楼 面 的 框 架 ꎻ 特 种 工 程 有 : 北 京 上 海 南 京 等 地 的 电 视 塔 ꎬ 秦 山 大 亚 湾 核 电 站 的 安 全 壳 ꎻ 桥 梁 工 程 有 : 苏 通 大 桥 京 津 城 际 铁 路 高 架 桥 上 海 东 海 大 桥 等 ꎮ 先 张 法 预 应 力 技 术 我 国 先 张 法 预 应 力 构 建 主 要 用 在 预 制 空 心 板 的 制 作 ꎬ 预 应 力 空 心 板 使 用 的 混 凝 土 和 钢 筋 强 度 等 级 都 较 低 ꎬ 不 能 充 分 发 挥 预 应 力 构 件 的 优 势 ꎮ 先 张 法 预 应 力 施 工 工 艺 较 落 后 ꎬ 没 有 形 成 利 用 高 强 材 料 的 先 张 成 套 技 术 ꎮ 在 我 国 ꎬ 先 张 预 应 力 构 建 的 应 用 正 在 逐 年 减 少 ꎮ 3 发 展 趋 势 3. 1 高 性 能 的 预 应 力 材 料 将 大 量 涌 现 在 建 筑 工 程 领 域 ꎬ 预 应 力 材 料 的 不 断 更 新 发 展 从 来 都 是 促 进 预 应 力 技 术 革 命 的 先 驱 者 ꎮ 传 统 的 预 应 力 混 凝 土 材 料 主 要 采 用 中 低 强 度 的 混 凝 土 和 钢 材 ꎬ 随 着 建 筑 材 料 技 术 的 不 断 发 展 ꎬ 一 些 高 强 度 高 性 能 的 混 凝 土 及 高 强 度 低 松 弛 预 应 力 钢 绞 线 逐 渐 被 普 遍 使 用 ꎮ 在 不 久 的 将 来 ꎬ 混 凝 土 材 料 不 仅 具 有 高 强 高 性 能 特 点 ꎬ 而 且 还 会 有 一 些 指 定 功 能 ꎬ 例 如 抗 酸 混 凝 土 绿 色 混 凝 土 透 光 混 凝 土 自 修 复 混 凝 土 等 ꎻ 预 应 力 筋 的 发 展 方 向 应 是 采 用 强 度 高 弹 性 模 量 大 自 重 小 抗 腐 蚀 性 好 的 非 金 属 材 料 ꎬ 例 如 聚 碳 纤 维 玻 璃 纤 维 聚 酯 纤 维 等 纤 维 类 预 应 力 筋 ꎮ 同 时 还 会 出 现 一 些 对 现 有 预 应 力 筋 的 深 加 工 产 品 ꎬ 如 环 氧 涂 层 钢 绞 线 等 预 应 力 筋 产 品 ꎮ 3. 2 预 应 力 施 工 工 艺 不 断 更 新 最 初 的 预 应 力 工 艺 以 有 粘 结 体 系 为 主 ꎬ 后 来 无 粘 结 预 应 力 工 艺 发 展 较 为 成 熟 且 其 施 工 比 有 粘 结 工 艺 要 方 便 的 多 ꎬ 其 应 用 范 围 不 断 扩 大 ꎮ 随 着 预 应 力 技 术 的 不 断 发 展 ꎬ 工 程 技 术 人 员 逐 渐 掌 握 了 这 两 种 预 应 力 构 件 的 受 力 性 能 及 其 特 点 ꎬ 并 对 二 者 的 适 用 场 合 和 条 件 给 出 明 确 的 界 定 ꎮ 最 近 这 几 年 ꎬ 缓 粘 结 技 术 的 发 展 在 一 定 程 度 上 很 好 的 结 合 了 有 粘 结 和 无 粘 结 技 术 的 优 点 ꎬ 此 项 预 应 力 工 艺 值 得 进 一 步 研 究 推 广 ꎮ 早 期 的 体 外 预 应 力 技 术 由 于 预 应 力 筋 受 腐 蚀 严 重 ꎬ 逐 渐 被 体 内 预 应 力 技 术 所 代 替 ꎬ 近 年 来 ꎬ 防 腐 技 术 日 趋 成 熟 ꎬ 体 外 预 应 力 技 术 又 得 以 继 续 发 展 ꎮ 体 内 体 外 混 合 配 束 与 工 业 化 生 产 现 场 装 配 式 结 构 的 结 合 将 具 有 更 为 广 阔 的 应 用 前 景 ꎮ 先 张 法 预 应 力 工 艺 目 前 还 是 比 较 落 后 的 ꎬ 但 在 我 国 山 东 等 地 ꎬ 利 用 先 张 法 工 艺 制 作 预 制 构 件 的 技 术 正 在 复 苏 ꎬ 一 些 先 进 的 技 术 工 艺 正 在 开 发 应 用 ꎬ 相 信 在 未 来 五 年 内 ꎬ 将 会 开 发 出 利 用 高 强 材 料 进 行

12 １２ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 先张法设计和施工的成套技术ꎮ 在有粘结预应力施 仅可以改善混凝土结构性能ꎬ它同样适用于砌体结 工中将会出现性能好 施工方便的新材料 新设备和 构 钢结构 木结构 组合结构等ꎬ尤其是超长跨度的 新工艺ꎮ 比如高性能塑料波纹管 高性能体外束用 钢结构ꎬ复杂的组合结构采用预应力技术将会成为 透明套管 真空辅助压浆工艺 大吨位轻量化锚固体 一种趋势ꎮ 系等ꎮ 参考文献: ３. ３ 预应力应用领域不断拓展 预应力就是对混凝土构件施加一个主动作用ꎬ 这种主动作用使得构件的内力不管是在受拉还是受 压作用下ꎬ构件都具有足够的侧向和轴向刚度ꎬ所以 [１] 汪光焘. 中国城市状况报告 ２１２ / ２１３ [ Ｒ]. 北京:外文 出版社ꎬ２１２. [２] 欧进萍ꎬ催俊芝. 建筑工程学科的发展现状及前言发展 在很多情况下ꎬ预应力混凝土是普通钢筋混凝土无 方向 综合报告[ Ａ]. 土木学科发展现状及前言发展方向研 法替代的ꎮ 例如ꎬ预应力混凝土可实现超长楼盖结 [３] 屠月辉ꎬ朱龙. 以预应力技术促进结构混凝土可持续发 构ꎬ在基础工程中ꎬ预应力混凝土筏板基础可用于承 受巨大地基反力ꎮ 事实上ꎬ如能灵活地运用预应力 混凝土的基本特性ꎬ预应力混凝土构件的适用范围 会越来越广ꎮ 预应力概念的产生主要是为了更好地发挥混凝 土的优势性能ꎬ控制混凝土裂缝ꎮ 随着建筑规模的 不断扩大 建筑结构日益复杂ꎬ采用预应力的目的不 仅是控制构件裂缝的产生ꎬ而越来越多的是利用预 应力技术来主动引导构件的传力路径 加强建筑结 究[ Ｃ]. 北京:人民交通出版社ꎬ２１２:１ ３. 展[ Ｊ]. 金属制品ꎬ２９ꎬ３５(１) :１ ３. [４] 吕志涛ꎬ吴京ꎬ王景全ꎬ朱虹. 混凝土和预应力混凝土结 构学科现状及发展方向研究[ Ａ]. 土木学科发展现状及前言 发展方向研究[ Ｃ]. 北京:人民交通出版社ꎬ２１２:５７ ７５. [５] 冯大斌. 我国预应力技术发展现状及趋势[ Ａ]. 第十四届 全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文[ Ｃ]. 北京:中国 土木工程学会ꎬ２７:６２ ６８. [６] 陶学康. ２１ 世纪的混凝土及预应力混凝土新技术[ Ｊ]. 施 工技术ꎬ２３ꎬ３２(７) :１ ５. 构的整体性 提高结构的抗震性能ꎮ 所以ꎬ预应力不 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｔｒｅｎｄ ｏｆ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＺＨＯＵ Ｃｈａｏ ( Ａｎｈｕｉ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ＣｏｌｌｅｇｅꎬＨｅｆｅｉꎬＡｎｈｕｉ ２３１１３１) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓꎬ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅ ｖｅｌｏｐｅｄ ｒａｐｉｄｌｙ. Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｎｅｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｐｒｅｓ ｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｐｅｎｅｄ ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｅｄꎬ ａｎｄ ｍａｎｙ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｉｅｌｄ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｏｖｅｒｃｏｍｅꎬｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ｏｆ ｎａｔｉｏｎａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｐｒｅｓｔｒｅｓｓꎻｃｏｎｃｒｅｔｅꎻｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎻｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

13 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ Ｋ 系列发动机火花塞热值匹配试验研究 王 涛①１ ꎬ熊碧浪２ ꎬ袁建新２ (１. 江西昌河铃木汽车有限责任公司ꎬ江西 景德镇 ３３３２ꎻ２. 景德镇学院ꎬ江西 景德镇 ３３３) 摘 要:火花塞作为发动机的核心部件之一ꎬ在节能减排 提升发动机性能等各方面起到的作用不可忽 视ꎮ 本文将通过对 Ｋ 系列发动机火花塞热值匹配试验的介绍与分析ꎬ从技术角度上探索花塞热值匹配 对有效减少发动机失火与爆燃的重要意义ꎮ 关键词:火花塞热值ꎻ匹配ꎻ研究 中图分类号: ＴＨ ６９４. １ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ １３ ４ 随着中国汽车工业的快速发展ꎬ中国汽车产品 下ꎬ可有效地避免火花塞提前点火和跳火 失火ꎮ 按 底ꎬ中国机动车保有量为 ２. ６４ 亿辆ꎬ其中汽车保有 型 火花塞 热型 火花塞三类: 的产销量逐年创历史新高ꎮ 据统计:截至 ２１４ 年年 量为 １. ５４ 亿量ꎬ仅 ２１４ 年ꎬ中国汽车产销量就超过 ２３ 万量ꎬ创全球历史新高ꎮ 在这 ２. ６４ 亿与 １. ５４ 亿数字后面ꎬ有的不仅仅是经济的快速增长和生活 照热值等级ꎬ火花塞一般分为 冷型 火花塞 中 其中火花塞的热值是与火花塞所使用的材料及 内部结构有关( 见图 １) ꎮ 质量的不断提高ꎬ还有着雾霾 能源危机 交通拥堵 等各类社会问题ꎮ 一只普通的火花塞其长度不过 １ＣＭꎬ重量不 超过 ５ 克ꎬ而其售价也就在 １ 元左右而已ꎬ它相对 与整车ꎬ无论是体积上还是价值上ꎬ都是微不足道ꎮ 但就是这样一只小小火花塞ꎬ它的作用却非同凡响ꎬ 它不但是正常动力系统的关键环节ꎬ它的性能还会 直接影响到整车的排放与燃油损耗ꎮ 火花塞热值是火花塞性能的关键指标ꎬ不同类 型的发动机需匹配不同热值的火花塞ꎬ下文将通过 介绍 Ｋ 系类发动机火花塞热值的匹配试验及试验 数据分析ꎬ技术角度上探索火花塞热值匹配对有效 减少发动机失火与爆燃的重要意义ꎮ １ 火花塞热值匹配的重要性 火花塞热值ꎬ简单地说就是火花塞的受热和散 热的能力ꎮ 汽油在发动机室内燃烧ꎬ燃烧室的理想 温度是在 ５ ８５ 这个范围内ꎬ 在 该 温 度 环 境 ① 收稿日期:２１５ ９ １ 图 １ 冷 热型 火花塞结构示意图 热型 火 花 塞: 这 类 火 花 塞 一 般 吸 热 表 面 较 大ꎬ同时传热路径也较长ꎬ该结构一般会导致其散热 效果较其它型火花塞差一些ꎬ并导致这种火花塞承 受热负荷的能力也较弱ꎮ 在实际工作中ꎬ这类火花 塞由于热负荷能力差ꎬ火花塞散热能力不强ꎬ容易导 致电极与绝缘体前端的温度超过高ꎬ从而引发缸内 爆燃ꎬ并导致火花塞陶瓷部分或电极溶解等ꎮ 冷型 火 花 塞: 这 类 火 花 塞 一 般 吸 热 表 面 较 作者简介:王 涛(１９７７ ) ꎬ男ꎬ辽宁葫芦岛人ꎮ 工程师ꎬ主要从事车辆工程方面的研究ꎮ

14 １４ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 小ꎬ同时传热路径也较短ꎬ该结构一般会导致其散热 效果较其它型火花塞强一些ꎬ并导致这种火花塞承 受热负荷的能力也较强ꎮ 在实际工作中这类火花塞 ⑴将带热电偶的特殊试验用火花塞依次安装在 所有测试气缸( 如图 ２ 所示) ꎻ 由导致散热过快ꎬ火花塞温度过低ꎬ易引发火花塞尖 端被燃烧的沉积物严重淤塞ꎬ从而导致火花塞表面 形成分流回路ꎬ使发动机不能点火ꎮ 由上述介绍可知ꎬ为保证火花塞的正常工作ꎬ就 必须维持 火 花 塞 的 热 平 衡ꎬ 使 其 工 作 温 度 保 持 在 ５ ~ ８５ 的理想工作范围内ꎮ 主机厂对火花塞匹 配选型时ꎬ还需发动机外特性进行 实际工况 燃油 图 ２ 温度测量装备连接图 性能等多方面考虑ꎮ 只有通过多轮的热值匹配试 验ꎬ才能最大限度地选配出可靠耐用的火花塞ꎬ并有 效的提升发动机动力 降低能耗和降低排放ꎮ ⑵在保 证 发 动 机 在 最 热 工 况 点 条 件 下ꎬ 每 隔 ５ｒｐｍ 测温一次ꎬ其中被测点应包含最大扭矩点和 最大功率点ꎬ同时记录对应转速下的 ｌａｍｂ 值和点火 ２ 火花塞热值匹配 提前角ꎮ 针对现有的 Ｋ 系列发动机ꎬ 为 提 升 火 花 塞 性 能ꎬ并有效地降低火花塞的采购价格ꎬ发动机生产厂 表 ２:中心电极全负荷温度测试结果 转速 / ｒｐｍ ２ ２５ ３ ３５ ４ ４５ ２ 缸温度 ５６１ ５９３ ６４７ ６５１ ７１ １ 缸温度 将对市场上某品牌火花塞进行匹配试验ꎬ待论证合 格后选用ꎮ 转速 / ＲＰＭ 表 １:发动机全负荷性能数据 ２ ３ ４ ５ １２. ３８ １１. ６ １４. ６ １３. １ 功率 / ＫＷ ２２. ９ ３５ ４８ ５７ ２３ 过量空气系数. ８９ １３. ８７ １１５. ９ １９. ８５ １２. ７６ 根据发动机全负荷性能ꎬ初步选定适合该款发 使用ꎮ ２. １ 中心电极全负荷温度测试 为对选型火花塞进行试验ꎬ需进行中心电极全 负荷温度测试ꎬ主要原因是发动机各缸中的零部件 ６５５ ６５８ ７４ 数据分析: ⑴通过两缸数据对比ꎬ１ 号缸温度在各工况点 都高于 ２ 号缸温度ꎬ可作为热匹配试验用缸ꎻ ⑵各缸被测试火花塞电极温度均不低于 ５ ꎬ满足中心热 电 极 全 负 荷 试 验 通 过 条 件 第 ２ 条ꎻ 动机的火花塞热值范围应在中热值区间ꎬ故挑选计 算结果基本符合设计要求的几款型号火花塞备试验 ５９２ ⑶对比试验数据ꎬ判断是否符合通过条件ꎻ ６ ８. ２５ １９ ５１６ ５６２ 注:省略 ３ ４ 缸及 ４５ 转后数据ꎮ 点火角 / Ａ 扭矩 / Ｎｍ ５３ ⑶各缸被测试火花塞电极温度均不高于 ９ ꎬ满足中心热 电 极 全 负 荷 试 验 通 过 条 件 第 ３ 条ꎮ 结论:１ 号缸为被测试缸中温度最高的缸ꎬ并且 全负荷工作温度均在合理范围内ꎬ符合匹配条件ꎮ 故 １ 号缸在后续试验中将作为试验与匹配用缸ꎮ 机各缸的工作状态和温度都是有所差异的ꎬ我们的 ２. ２ 侧电极全负荷温度测试 目的是找到工作条件最恶劣的那个缸与工况点ꎮ 在 行中心电极全负荷温度测试ꎬ还需进行侧电极全负 后续的火花塞匹配工作中ꎬ仅对这个缸内进行就可 荷温度测试ꎮ 测试方法和条件与中心电极测量相 以了ꎬ而其它缸的匹配数据完全可用该缸数据视同 同ꎬ此处不再累述ꎮ 受加工精度 安装精度的影响ꎬ在实际运行中ꎬ发动 处理ꎮ 判断通过条件: 为保证测试缸工作温度在合理范围内ꎬ除需进 ２. ３ 自点火测试 测试目的:由于火花塞热值范围是 １ ~ ９ꎬ作为 ⑴选择测试中温度最高的气缸ꎻ 匹配最佳的火花塞ꎬ只可能对应其中一个数字ꎮ 故 ⑶其他转速下ꎬ被测点温度不高于 ９ ꎮ 值距早火点的安全范围ꎮ ⑵正常转速下ꎬ被测点温度不低于 ５ ꎻ 试验步骤: 首先要找到适合该发动机的火花塞热值范围及该热 判断通过条件:

15 １５ ２１５ 年第 ６ 期 王 涛ꎬ熊碧浪等:Ｋ 系列发动机火花塞热值匹配试验研究 ⑴在试验条件下ꎬ禁止有早火产生ꎻ ⑵在试验条件下ꎬ后火率低于 ４ ꎮ 试验步骤: ⑴将 １ 号缸作为自点火试验用缸ꎻ( 选用 １ 号缸 原因见 中心电极全负荷温度测试 ) ⑵选用理论计算中符合条件的 ３ 种热值型号的 火花塞ꎻ ⑶按图 ３ 要求ꎬ链接相关设备ꎻ ⑶２ ３ 型火花塞在发动机 ３ 转时都出现过 后火ꎬ而 １ 型火花塞在各转速下运行平稳ꎮ 故优选 １ 型火花塞作为匹配火花塞ꎬ并进行后续试验ꎮ 表 ３:第 １ 号缸内后火率 / 和早火点数据分析 发动机转速 ２ ２５ ３ ３５ ４ ４５ １ 型火花塞 ３ 型火花塞 ２ / ｒｐｍ ２ 型火花塞 １ 注:省略 ４５ 转后数据ꎮ ２. ４ 点火电压测试 通过上述测试ꎬ已可基本确定 １ 型火花塞热值 是与 Ｋ 系列发动机较为匹配的火花塞ꎮ 但在实际 工况中ꎬ还需保证该火花塞能在各种工况下正常点 火ꎮ 故需进行点火电压测试ꎮ 判断通过条件: 图 ３ 离子流测量装备连接图 ⑷在全负荷且切断爆震条件下ꎬ每隔 ５ｒｐｍ 正 常点火采样( 测试范围 ２ｒｐｍ ~ ６ｒｐｍ) ꎻ 火ꎻ ⑸为评估后火ꎬ还需每隔 １. ５ｓ 抑制一次正常点 ⑹若有早火产生ꎬ则火花塞热值选择要降低 ２ 个热值档ꎮ ⑴发动机在急加速工况下ꎬ不出现失火ꎻ ⑵火花塞必须保证可靠的冷起动性ꎻ ⑶火线圈提供的最小电压至少高于火花塞的最 大点火电压 ４ＫＶꎮ 试验步骤: ⑴测量点火线圈可供最小电压ꎻ 把火花塞置于空气中ꎬ记录点火线圈的最小可 控电压ꎮ ( 经实测ꎬ此款发动机的点火线圈可供最 小电压为 ３４. ８ＫＶ) ⑵选 取 侧 电 极 与 中 心 电 极 间 距 离 分 别 为. ８ｍｍ. ９ｍｍ １. ｍｍ 的 ３ 个 １ 型火花塞ꎻ ⑶在全负荷条件下ꎬ每隔 ５ｒｐｍ 记录一次电压 数值ꎮ ( 测试范围 ２ｒｐｍ ~ ６ｒｐｍ) 表 ４:火花塞点火电压测量 发动机转速 / ｒｐｍ 运行 间隙 里程 / ｍｍ 启动 怠速 电压 电压. ８ １５. ２ １. １７. ２. ９ １６. ６ 急加速 ２ ２５ ３ １８. ６ １８. ２ １７ １６. ４ １６. ８ ２１. ４ ２. ８ １９. ８ １８. ６ １８. ８ ２. ２ １９. ４ １９. ２ １８. ４ １８. ２ 注:省略 ３ 转后数据. 数据分析: 图 ４ 电脑诊断点火情况图 数据分析: ⑴发动机在急加速工况下都未出现失火现象ꎬ ⑴以上三种火花塞ꎬ在试验条件下都没有产生 判定三种间隙火花塞都为合格ꎻ ⑵以上三种火花塞ꎬ在试验条件下后火率都低 足需要ꎬ判定为合格ꎻ 早火现象ꎬ三种火花塞都通过测试ꎻ 于 ４ ꎬ三种火花塞都通过测试ꎻ ⑵在发动机在起动性上ꎬ三种间隙火花塞都满 ⑶发动机各种工况与转速下ꎬ点火电压都远小

16 １６ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 于点火线圈最小供给电压ꎬ判定三间隙火花塞都为 燃ꎻ 合格ꎻ ⑷. ９ｍｍ 间 隙 １ 型 火 花 塞ꎬ 点 火 电 压 较 为 平 稳ꎬ判断实际使用中失火概率与冷起动动性将强于. ８ｍｍ 与 １. ｍｍ 两种火花塞ꎬ故优选. ９ｍｍ 间隙 火花塞ꎮ 危害:发动机断火 功率下降 油耗增加ꎻ 对策:检查供油点火系统ꎻ更换热值匹配的火花 塞ꎮ ３. ６ 中心电极缺失 原因:长时间没有更换火花塞ꎻ 危害:起动困难 油耗增加 功率下降ꎻ ３ 火花塞常见故障及处理方案 依据火花塞热值匹配实验后ꎬ确定发动机相应 匹配型号的火花塞产品ꎬ但火花塞作为一个易损件ꎬ 对策:更换火花塞ꎮ ４ 结束语 时常出现故障ꎬ火花塞常见的故障 产生的原因以及 处理的办法ꎬ如以下几方面: 通过上述介绍不难看出ꎬ火花塞作为整车心脏 中重要的零部件ꎬ它对使用环境 发动机特性都是十 ３. １ 火花塞电极积碳 分挑剔的ꎮ 目前市场上火花塞种类多达几千种ꎬ价 原因:火花塞热值高或燃油系统故障造成混合 气过浓ꎻ 格也是从几元到几百元不等ꎮ 很多驾驶员朋友为呵 护自己的爱车ꎬ盲目选择价格较高的火花塞替换原 危害:油耗增加ꎻ发动机起动困难ꎻ 配火花塞ꎬ而不知这些火花塞虽然所用材料更好ꎬ性 对策:更换热值匹配的火花塞ꎻ检查燃油系统ꎮ 能更稳定ꎬ但因为没有经过与发动机的匹配型号配 ３. ２ 火花塞有油性沉积物 制相符ꎬ在使用一段时间后往往出现各种各样的问 原因:润滑油进入燃烧室ꎻ 题ꎮ 故建议驾驶员朋友们ꎬ整车在日常使用时要做 危害:发动机断火 功率下降 油耗增加ꎻ 到定期检查维护ꎬ在汽车行驶到规定里程时ꎬ去正规 对策:更换火花塞ꎬ检查机油ꎮ ３. ３ 铅沉积 的汽车 ４Ｓ 店ꎬ更换与汽车原厂匹配型号的火花塞产 品ꎮ 原因:汽油或汽油添加剂中含铅元素ꎻ 危害:发动机断火 功率下降 油耗增加 损坏发 参考文献: 动机( 拉缸) ꎻ [１] 杜德魁. 火花塞热值及其与发动机的匹配 [ Ｊ]. 用车指 ３. ４ 灰分沉积 [２] 杨九思. 火花塞热值和热值测定发动机的研究与实践 对策:使用无铅汽油ꎬ更换火花塞ꎬ清理燃烧室ꎮ 南ꎬ２６ꎬ(５). 原因:不达标机油中的矿物质沉积在火花塞上ꎻ [ Ｊ]. 湖南大学学报ꎬ１９８４ꎬ(１). 危害:发动机断火 功率下降 油耗增加 损坏发 动机( 拉缸) ꎻ 对策:更换达标机油 更换火花塞ꎮ ３. ５ 电极烧融 [３] 陈保青. 火花塞热值测及其点火的波形分析[ Ｊ]. 湖南大 学学报ꎬ１９９５ꎬ(２). [４] 顾柏李译. ＢＯＳＣＨ 汽车工程手册[ Ｓ]. Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｈａｎｄ ｂｏｏｏｋ(５ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ). 原因:使用的火花塞热值过低ꎬ或发动机出现早 Ａｎ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｖａｌｕｅ Ｍａｔｃｈ ｏｆ Ｋ ｓｅｒｉｅｓ Ｅｎｇｉｎｅ Ｓｐａｒｋ Ｐｌｕｇ ＷＡＮＧ Ｔａｏ１ ꎬＸＩＡＮＧ Ｂｉ ｌａｎｇ２ ꎬＹＵＡＮ Ｊｉａｎ ｘｉｎ２ (１. Ｊｉａｎ Ｘｉ Ｃｈａｎｇ Ｈｅ ＳｕＺｕＫｉ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｃｏꎬｌｔｄꎬｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎꎬｊｉａｎｇｘｉ ３３３１ꎻ ２. Ｊｉｎｇ Ｄｅ Ｚｈｅｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＪｉｎｇｄｅｚｈｅｎꎬＪｉａｎｇｘｉ ３３３) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅ ｓｐａｒｋ ｐｌｕｇꎬａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎬｐｌａｙｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ. Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｖａｌｕｅ ｍａｔｃｈ ｔｅｓｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｋ ｓｅｒｉｅｓ ｅｎ ｇｉｎｅ ｓｐａｒｋ ｐｌｕｇꎬａｎｄ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｖａｌｕｅ ｍａｔｃｈｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐａｒｋ ｐｌｕｇ ｉｎ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅ ｍｉｓｆｉｒｅ ａｎｄ ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｏｉｎｔ ｏｆ ｖｉｅｗ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｓｐａｒｋ ｐｌｕｇ ｈｅａｔ ｖａｌｕｅꎻｍａｔｃｈｉｎｇꎻｒｅｓｅａｒｃｈ

17 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ 双面研磨机齿轮传动系统齿轮啮合接触疲劳分析 陈智刚①１ ꎬ陈谨青２ ꎬ袁建新３ (１. 江西现代职业技术学院ꎬ南昌 ３３ꎻ２. 南昌优阳实业有限公司ꎬ南昌 ３３ꎻ ３. 景德镇学院ꎬ江西 景德镇 ３３３) 摘 要:为了研究双面研磨机齿轮传动系统齿轮接触疲劳强度的问题ꎬ选取受力最大的一对啮合齿轮 为研究对象ꎬ基于 ＡＮＳＹＳ 对啮合齿轮进行接触状态非线性分析ꎬ分析啮合齿轮等效应力和接触应力的 分布情况ꎬ并通过摩擦系数对啮合齿轮接触力进行研究ꎮ 研究表明:等效应力主要集中在齿根处ꎬ接触 力主要分布在啮合处ꎬ方向垂直齿面ꎬ试验结果表明摩擦系数对齿轮接触力有一定的影响ꎬ随着摩擦系 数的增大ꎬ接触力也随之增大ꎬ为此对齿轮进行渗碳或碳氮共渗的热处理ꎬ使齿轮的寿命达到 ５. ８２ 年ꎬ 可满足齿轮寿命为 ５ 年的工艺要求ꎮ 关键词:双面研磨机ꎻＡＮＳＹＳꎻ接触分析ꎻ寿命分析 中图分类号:ＴＨ １３２. ４ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ １７ ４ 二维片体代替三维实体齿轮进行接触分析ꎬ不仅得 引言 出的结果相对是一致的ꎬ网格划分和最后接触计算 随着工业技术发展ꎬ特别是手机 电脑 数码相 机等电子产品的高速发展ꎬ给双面研磨机催生了高 速发展动力 [１] ꎮ 对双面研磨机研究发现ꎬ双面研磨 时间也都得到简化ꎮ 具体详情啮合齿轮的基本参数 如表 １ 所示ꎮ 竞争力ꎮ 在双面研磨机中齿轮传动系统是机器运转 的主要组成部分ꎬ齿轮传动系统的性能 可靠性是双 面研磨机质量竞争力的重要标志 [２ ３] ꎮ 虽然齿轮传 动系统经过了不断的发展和设计ꎬ基本能满足系统 本身的精度和稳定性的需求ꎬ但是随着产品精度需 求的不断提高ꎬ齿轮传动系统也必须相应得以优化 更新ꎬ对齿轮传动系统进行不断的研究和创新是提 高设备质量的重中之重 [４] ꎮ 该文分析研究齿轮啮 合的接触应力及分布规律ꎬ从而判断齿轮在工作中 受损程度及其工作寿命长短ꎬ其研究成果对双面研 表 １:齿轮的基本参数 Ｔａｂ. １ Ｇｅａｒｓ Ｂａｓｉｃ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ 机的稳定性和精度直接决定其在制备产品质量上的 材料 齿数 模数 / ｍｍ 弹性模量 / Ｐａ 泊松比 摩擦系数 小齿轮( 主动轮) 大齿轮( 从动轮) ４５ 调质钢 ４５ 调质钢 ５１ ４ １８ ４ ２. ６Ｅ１１ ２. ６Ｅ１１. ３. ３. ２９. ２９ 在 ＡＮＳＹＳ 中直接绘制所需的两个啮合齿轮的 轮廓很复杂ꎬ这里通过机械绘图软件 ＣＡＸＡ 中的齿 磨机的改进具有一定的工程参考价值ꎮ 轮轮廓线的功能进行绘制ꎬ完成的二维轮廓图导入 １ 齿轮啮合模型的建立 图 １ 所示ꎮ １. １ 物理模型的建立 啮合齿轮为标准圆柱渐开线齿轮ꎬ故可用平面 ① 收稿日期:２１５ ９ ５ ＡＮＳＹＳ 中ꎬ再生成面ꎬ建立齿轮啮合物理模型图如 １. ２ 网格划分 该文 选 用 单 元 为 四 节 点 四 边 形 单 元 作者简介:陈智刚(１９６５ ) ꎬ男ꎬ江西南昌人ꎮ 教授ꎬ主要从事机械设计与制造方面的研究ꎮ

18 １８ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 ＰＬＡＮＥ１８２ꎬ实常数为 ４ꎬ即齿轮的厚度为 ４ｍｍꎬ 力ꎮ 最后回到笛卡尔坐标系中ꎬ对大齿轮内圆上的 擦系数 ＭＵ 为. ３ꎮ 对两齿轮面通 过 ＰＬＡＮＥ１８２ 加边界条件的齿轮如图 ４ 所示ꎮ 弹性模量 ＥＸ 为 ２. ６Ｅ５ꎬ泊松比 ＰＲＸＹ 为. ２９ꎬ摩 单元进行划分映射网格ꎬ划分的网格如图 ２ 所示: 图 １ 齿轮啮合物理模型图 Ｆｉｇ. １ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｇｅａｒ ｍｅｓｈｉｎｇ 所有节点约束各个方向位移ꎬ即选择 Ａｌｌ ＤＯＦꎮ 添 图 ４ 齿轮边界约束 Ｆｉｇ. ４ Ｇｅａｒ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ ２ 仿真结果分析 ２. １ 等效应力与接触应力仿真结果分析 通过后处理的选择控制数据的对话框ꎬ啮合齿 图 ２ 网格模型图 Ｆｉｇ. ２ Ｇｒｉｄ ｍｏｄｅｌ ｄｉａｇｒａｍ １. ３ 齿轮接触定义 选择小齿轮可能与大齿 轮啮合 的 轮 廓 线ꎬ 将 这 段 连 图 ５ 等效应力图 Ｆｉｇ. ５ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉａｇｒａｍ 续的轮 廓 线 设 置 为 接 触 面ꎮ 同样选择大齿轮可能与小齿 轮啮合 的 轮 廓 线ꎬ 将 其 设 置 为目标面ꎮ 定义完成的齿轮 接触如图 ３ 所 示ꎬ 软 件 自 动 定 义 接 触 面 为 ＣＯＮＴＡ１７２ 单元ꎬ 目 标 面 为 ＴＡＲＧＥ１６９ 单元ꎮ １. ４ 边界条件设定 小齿轮在圆柱坐标系的 图 ３ 齿轮接触定义 Ｆｉｇ. ３ Ｇｅａｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ 环境下ꎬ 首 先 将 内 圆 上 所 有 节点的节点坐标选择到当前激活圆柱坐标系下ꎬ再 约束内圆上所有节点径向 Ｘ 方向的自由度 [５] ꎮ 同 图 ６ 接触应力图 Ｆｉｇ. ６ Ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉａｇｒａｍ 轮的等效应力 Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ 如图 ５ 所示为等效应力分 样在圆柱坐标系的环境下ꎬ小齿轮内圆上所有节点 布图ꎮ 从图 ５ 可知ꎬ最大应力集中在啮合齿轮和齿 个ꎬ从齿轮 动 力 学 仿 真 中 可 知 啮 合 时 的 切 向 力 为 力为 ＳＭＮ. ３４８Ｅ ４ＭＰａꎮ 施加周向 Ｙ 方向的切向力ꎬ小齿轮内圆节点共有 ３６ ９７４６. ７Ｎꎬ 所以每个节点上施加 ２７. ７２Ｎ 的 切 向 根部位ꎬ最大等效应力为 ＳＭＸ １１２ＭＰａꎬ最小应 啮合齿轮的接触应力如图 ６ 所示可知ꎬ接触应

19 ２１５ 年第 ６ 期 陈智刚ꎬ陈谨青等:双面研磨机齿轮传动系统齿轮啮合接触疲劳分析 １９ 力为齿轮啮合的法向方向ꎬ最大接触应力为 ＳＭＸ 很多因素的影响ꎬ所以齿轮接触疲劳寿命会低于计 ２. ２ 齿轮摩擦系数与接触力的影响 以上的工作要求ꎮ １３２４ＭＰａꎬ最小接触应力为 ＳＭＮ. ５７５ＭＰａꎮ 算值ꎮ 对于这个齿轮的初始设计明显不能达到 ５ 年 齿轮摩擦系数的计算是复杂的ꎬ其中包括很多 变量ꎬ如齿轮表面粗糙度 绝度粘度 滚动速度 温度 等ꎮ 所以在实际齿轮运行过程中齿轮摩擦系数是会 发生一定变化的 [６] ꎮ 为此ꎬ研究齿轮摩擦系数对接 触力的影响ꎬ即研究对接触疲劳寿命的影响ꎮ 用对比的方法进行分析研究ꎬ取摩擦系数分别 为. １. １５. ２. ２５ꎬ五组进行 ＡＮＳＹＳ 齿轮接 触分析ꎮ 接触应力分别如图 ７ 所示ꎮ 图 ８ 接触疲劳曲线 ３. ２ 齿轮优化 Ｆｉｇ. ８ Ｃｏｎｔａｃｔ ｆａｔｉｇｕｅ ｃｕｒｖｅ 经过齿轮接触疲劳计算可知ꎬ齿轮的疲劳寿命 不能满足工作要求ꎬ大量资料和工作实践表明ꎬ对齿 轮进行渗碳或渗氮热处理可以使齿轮的接触寿命有 提高ꎬ是提高齿轮疲劳寿命的最好方法 [９] ꎮ 下图 ９ 为齿轮进行渗碳和碳氮共渗的接触疲劳 Ｓ Ｎ 曲 线ꎬ其中 １ 代表渗碳ꎬ渗层厚度为. ７６ｍｍꎻ２ 代表碳 氮共渗ꎬ渗层厚度为. ６６ｍｍꎮ 图 ７ 接触应力图 Ｆｉｇ. ７ Ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉａｇｒａｍ 最终最大接触力比较如表 ２ 所示ꎬ从表 ２ 可知 齿轮摩擦系数对啮合齿轮接触力有一定影响ꎬ摩擦 系数越大则接触力略有增大ꎬ但是摩擦系数对接触 力的影响不是很大ꎮ 表 ２:接触力对比 Ｔａｂ. ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔａｃｔ ｆｏｒｃｅ 摩擦系数 ＭＵ 最大接触应力 / ＭＰａ １３１７. １ １３１７. １５ １３１９. ２ １３２. ２５ １３２２. ３ 图 ９ 接触疲劳 Ｓ Ｎ 曲线 １３２４ ３ 齿轮接触疲劳分析 在实际机器使用过程中发现ꎬ齿轮的接触疲劳 失效是主要的失效形式ꎮ 为此ꎬ对齿轮的接触疲劳 进行分析并通过 ＡＮＳＹＳ 计算其接触疲劳寿命 [７] ꎮ ３. １ 齿轮疲劳前处理 Ｆｉｇ. ９ Ｃｏｎｔａｃｔ ｆａｔｉｇｕｅ Ｓ Ｎ ｃｕｒｖｅ 从图 ９ 可以看出碳氮共渗是完全满足要求的ꎬ 对渗碳齿轮进行接触疲劳寿命计算ꎬ计算结果是完 全满足 ５ 年以上接触寿命的设计要求ꎮ 如果设计要 求继续提高ꎬ则可对齿轮进行碳氮共渗处理ꎬ提高齿 轮的接触疲劳寿命ꎮ ２ 个齿轮都是 ４５ 调质钢ꎬ其接触疲劳曲线( Ｓ ４ 结论 从计算结果可以得出ꎬ齿轮接触疲劳寿命为. 接触状态非线性分析ꎬ得出齿轮的应力和接触力的 Ｎ 曲线) 如图 ８ 所示 [８] ꎮ ４５９５ １８ 次循环ꎮ 在实际机器使用过程中还受到 ⑴通过有限元软件 ＡＮＳＹＳ 对啮合齿轮进行了 分布情况ꎬ应力主要集中在齿根处ꎬ接触力主要分布

20 ２ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 在啮合处ꎬ方向垂直齿面ꎮ [３] 吴南星ꎬ陈磊ꎬ陈涛. 双面研磨机齿轮传动系统仿真分析 验结果表明摩擦系数对齿轮接触力有一定的影响ꎬ [４] 陈志嵩ꎬ朱海剑. 双面研磨机结构分析与盘面修整工艺 ⑵通过摩擦系数对接触力影响的比较试验ꎬ试 随着摩擦系数的增大ꎬ接触力也随之增大ꎬ但是摩擦 系数对接触力的影响很小ꎬ因此可以忽略不计ꎮ ⑶对齿轮疲劳寿命进行计算分析ꎬ结果表明齿 轮的接触疲劳寿命远远低于预计设计要求 ５ 年的使 用寿命ꎬ不能满足设计要求ꎬ必须对齿轮进行进一步 的渗碳或渗氮热处理来提高齿轮的接触疲劳寿命ꎬ 通过渗碳处理后ꎬ计算出结果为齿轮接触疲劳寿命 完全满足了设计要求ꎮ [ Ｊ]. 景德镇学院学报ꎬ ２１４ꎬ(６) :４ ５. 的研究[ Ｊ]. 机械研究与应用ꎬ２１４ꎬ(５) :１１２ １１３. [５] 李文忠ꎬ张付祥. 锥齿轮传动行星式平面研磨机主传动 设计及分析[ Ｊ]. 机械设计与制造ꎬ２１４ꎬ(９) :７５ ７７. [６] 孙志ꎬ莹曾红. 基于 ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ 对渐开线直齿圆 柱齿轮接触疲劳寿命分析. 现代机械ꎬ２１１. [７] 穆雪健ꎬ路玮琳ꎬ孔艳. ２ＭＭ８４７ 型精密双面研磨机的研 制[ Ｊ]. 精密制造与自动化ꎬ２８ꎬ(４) :２７ ２８. [８] Ｐｅｉ Ｚ ＪꎬＦｉｓｈｅｒ Ｇ ＲꎬＬｉｕ Ｊ. Ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒｓ:ａ ｒｅ ｖｉｅｗ ｆｒｏｍ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ [ Ｊ ]. Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｏｏｌｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅꎬ ２８ꎬ ４８ ( １２ １３ ) : １２９７ 参考文献: [１] 高祥璐ꎬ陈友辉. 全自动磨边机眼镜框取样系统的研制 [ Ｊ]. 天津医科大学学报ꎬ２３ꎬ９(３) :３４１ ３４２. [２] 孔德帅. 大型立式玻璃磨边机机械结构的力学分析与运 动控制[ Ｄ]. 北方工业大学ꎬ２１１. １３７. [９] Ｆｅｎｇ ＭꎬＹａｏ ＷꎬＺｈｏｕ Ｗꎬｅｔ ａｌ. Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｙ ｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｒｏｌｌｅｒ Ｌａｐｐｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｏｕｂｌｅ ｓｉｄｅ Ｌａｐ ｐｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ[ Ｊ]. Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙꎬ ２１４. Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｌｉｆｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｇｅａｒｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｄｏｕｂｌｅ ｓｉｄｅｄ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ ＣＨＥＮ Ｚｈｉ ｇａｎｇ１ ꎬＣＨＥＮ Ｊｉｎ ｑｉｎｇ２ ꎬＹＵＡＮ Ｊｉａｎ ｘｉｎ３ (１. Ｊｉａｎｇｘｉ Ｍｏｄｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅꎬ ＮａｎｇｃｈａｎｇꎬＪｉａｎｇｘｉ ３３ꎻ ２. Ｎａｎｇｃｈａｎｇ Ｙｏｕ Ｙａｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｒｐｒｏｒａｔｉｏｎ. ꎬＬＴＤꎬＮａｎｇｃｈａｎｇꎬＪｉａｎｇｘｉ ３３ꎻ ３. Ｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ ＪｉｎｇｄｅｚｈｅｎꎬＪｉａｎｇｘｉ ３３３) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｇｅａｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｄｏｕｂｌｅ ｓｉｄｅ ｌａｐｐｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅꎬ ｗｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａ ｐａｉｒ ｏｆ ｍｅｓｈｉｎｇ ｇｅａｒｓ ｗｈｉｃｈ ｂｅａｒ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｓｔｒｅｓｓ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳꎬｗｅ ｃｏｎ ｄｕｃｔｅｄ ａ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｍｅｓｈ ｇｅａｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔａｔｕｓꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｍｅｓｈｉｎｇ ｇｅａｒｓ. Ｗｅ ａｌｓｏ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｍｅｓｈｉｎｇ ｇｅａｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｆｏｒｃｅ ｂｙ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ. Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｏｏｔꎻｃｏｎｔａｃｔ ｆｏｒｃｅ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍｅｓｈｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｏｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｇｅａｒ ｃｏｎｔａｃｔ ｆｏｒｃｅꎻ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔꎬ ｔｈｅ ｃｏｎｔａｃｔ ｆｏｒｃｅ ａｌｓｏ ｉｎｃｒｅａｓｅｓꎻｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｉｎｇ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅａｒ ｃａｎ ｐｒｏｌｏｎｇ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｇｅａｒ ｔｏ ５. ８２ ｙｅａｒｓꎬ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏ ｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｇｅａｒ ｗｉｔｈ ５ ｙｅａｒｓ ｌｉｆｅ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｄｏｕｂｌｅ ｓｉｄｅｄ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅꎻａｎｓｙｓꎻｃｏｎｔａｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓꎻｌｉｆｅ ａｎａｌｙｓｉｓ

21 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ 物联网中蓝牙技术的应用研究 夏 跃 武① ( 芜湖职业技术学院 信息工程学院ꎬ安徽 芜湖 ２４１６) 摘 要:物联网使 ＩＴ 技术得到了更为广泛的应用ꎬ之所以如是说ꎬ是因为物联网在借助互联网平台将 感应器嵌入或安装到了不同行业中的物体中ꎬ形成了一个整合的网络体系ꎬ从而为满足社会需求带来更 大的便利ꎮ 在这个整合的网络体系中ꎬ由中心计算机群对工作人员 机器设备等进行监管ꎬ并且在此基 础上ꎬ还可以实现更为精细和准确的动态生活和生产管理ꎮ 信息时代最大特点是缩短了信息交流的空 间和时间距离ꎬ蓝牙技术在现代社会已经得到了普遍应用ꎬ并且为人们的生活带来了便利ꎮ 基于此ꎬ在 物联网中提升蓝牙技术的应用范围ꎬ势必会扩大物联网的影响范围ꎮ 关键词:物联网ꎻ蓝牙技术ꎻ应用研究 中图分类号: ＴＰ ３９３. ５ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ ２１ ４ 如今ꎬ互联网已经得到了广泛的应用ꎬ并且在科 ＩＴ 行业造成一个颠覆性的局面ꎬ而是要将现有的信 网是在互联网的基础上发展起来的ꎬ通过在不同事 时ꎬ蓝牙技术也在科技的支撑下愈发纯熟ꎬ从传统蓝 物上安装传感器ꎬ中央计算机对接收到的数据进行 牙 高速蓝牙到低耗能蓝牙ꎬ实现了技术的跨越ꎮ 技的支撑下ꎬ其应用范围得到了延伸和扩展ꎮ 物联 分析ꎬ以获取所需要的信息资源ꎮ １９９９ 年ꎬ物联网 息交流体系达到一个新的高度ꎮ 在物联网发展的同 在物联网中ꎬ传统蓝牙是物联网的一个网关ꎬ是 的应用理论被提及ꎬ之后在人们的不断探索下ꎬ物联 传感器与网络层之间的传播介质ꎮ 当传感器从物体 网受到了更多的关注ꎬ并成为国家经济发展的重要 上获取信息之后ꎬ通过网关到达网络层ꎬ实现信息的 推动力ꎮ 交流ꎮ 随着蓝牙技术的愈发纯熟ꎬ具有更高速率传 １ 物联网的崛起与蓝牙技术的衔接 导功能的蓝牙在物联网中得到了良好的应用ꎬ为完 物联网首先出现在美国ꎮ 当时美国的施乐公司 成大数据量的传输工作提供了保障ꎮ 低耗能蓝牙技 术相较于传统蓝牙和高速蓝牙技术ꎬ具有耗能少 功 使用了网络可乐贩售机ꎬ通过网络这一交流平台实 率低的优势ꎬ逐渐在物联网中找到了自己的位置ꎮ 现了物品的商业价值ꎬ体现了物联网的商业置换能 ２ 蓝牙技术在物联网中的实际应用探索 力ꎮ 随后ꎬ物联网的概念被提出ꎬ并随着科技的发 展ꎬ具有了更为实际的价值体现ꎮ 如今ꎬ物联网的内 提及物联网ꎬ人们可能没有具体的概念ꎬ但与其 容已经很丰富了ꎬ构成了一个庞大的互联网物物交 将淘宝 物流 商品等联系起来ꎬ你就会对它有更为 流体系ꎮ 具象的了解ꎮ 当你从淘宝上购买一个商品之后ꎬ为 我国的物联网在 ２９ 年走向一个高潮期ꎬ这一 了获取商品在中转过程中的具体位置ꎬ你可以根据 时期的物联网出现在政府工作报告当中ꎬ并受到了 商家提供的货品单号进行查询ꎬ这一过程就是物联 社会各界的广泛关注ꎮ 物联网的出现ꎬ并不是要对 网在实际生活中的应用ꎮ 物联网的核心是互联网ꎬ ① 收稿日期:２１５ ９ １５ 基金项目:安徽省校企合作实践教育基地项目(２１２ｓｊｊｄ４７) ꎻ安徽省信息技术专业群教学团队项目(２１３ｊｘｔｄ５１) ꎻ安徽省 移动通信技术专业综合改革试点项目(２１３ｚｙ１) 作者简介:夏跃武(１９７７ ) ꎬ男ꎬ安徽芜湖人ꎮ 讲师ꎬ主要从事物联网技术应用研究ꎮ

22 22 景 德 镇 学 院 学 报 2015 年 12 月 互 联 网 中 蓝 牙 技 术 的 应 用 日 趋 广 泛 ꎬ 这 也 为 物 联 网 的 发 展 创 造 了 条 件 ꎮ 蓝 牙 技 术 实 现 了 短 距 离 无 线 电 通 信 ꎬ 这 种 短 距 离 的 无 线 数 据 传 输 在 很 多 领 域 都 得 到 了 不 同 程 度 的 应 用 ꎮ 2. 1 蓝 牙 技 术 使 家 居 实 现 智 能 化 由 于 低 耗 能 蓝 牙 技 术 具 备 诸 多 优 点 ꎬ 因 此 ꎬ 有 人 将 其 运 用 到 家 居 环 境 以 及 家 居 生 活 的 监 测 上 面 [1] ꎮ 现 代 家 居 环 境 ꎬ 注 重 的 是 实 用 性 舒 适 度 与 整 体 的 感 官 效 果 ꎮ 人 们 对 家 居 环 境 的 管 理 方 式 因 科 技 的 发 展 ꎬ 已 经 实 现 了 远 程 控 制 ꎮ 家 居 环 境 包 括 温 度 光 照 水 温 等 ꎬ 通 过 蓝 牙 技 术 ꎬ 实 现 远 程 数 据 操 控 ꎬ 便 可 将 家 居 环 境 营 造 出 理 想 的 效 果 ꎮ 现 代 家 居 生 活 用 品 ꎬ 电 子 产 品 和 电 器 化 设 备 占 据 了 大 部 分 ꎬ 这 些 设 备 的 出 现 极 大 地 方 便 了 人 们 的 生 活 ꎬ 同 时 也 给 蓝 牙 技 术 的 广 泛 应 用 创 造 了 可 能 ꎮ 家 居 智 能 化 可 以 为 人 们 创 造 更 为 舒 适 和 安 全 的 生 活 环 境 ꎮ 例 如 ꎬ 将 蓝 牙 技 术 引 入 到 安 全 防 盗 系 统 当 中 ꎬ 通 过 将 手 机 与 防 盗 系 统 建 立 网 络 连 接 ꎬ 能 够 及 时 地 获 取 家 庭 环 境 的 安 全 系 数 ꎮ 除 此 之 外 ꎬ 蓝 牙 技 术 在 创 建 智 能 家 居 环 境 ꎬ 实 施 家 居 环 境 安 全 监 控 方 面 ꎬ 还 有 很 多 应 用 ꎬ 如 电 子 警 报 器 对 讲 系 统 等 ꎬ 都 是 蓝 牙 技 术 为 确 保 居 住 者 安 全 建 立 的 安 防 系 统 [2] ꎮ 在 蓝 牙 技 术 与 物 联 网 中 得 到 应 用 之 后 ꎬ 智 能 家 居 实 现 了 电 器 的 有 效 组 成 ꎬ 构 成 了 一 个 更 为 完 善 的 控 制 体 系 ꎬ 这 对 于 家 居 电 器 的 安 全 监 控 和 管 理 都 能 起 到 积 极 的 作 用 ꎮ 随 着 网 络 技 术 的 飞 速 发 展 ꎬ 打 造 智 能 家 居 势 必 会 成 为 未 来 家 居 市 场 的 主 流 方 向 ꎮ 对 现 有 家 居 环 境 进 行 智 能 化 管 理 ꎬ 因 投 入 成 本 高 ꎬ 维 护 困 难 ꎬ 所 以 很 难 短 时 间 内 开 展 起 来 ꎮ 但 就 智 能 家 居 在 安 防 管 理 等 方 面 凸 显 出 的 优 势 来 看 ꎬ 人 们 是 不 会 拒 绝 这 一 家 居 改 造 手 段 的 ꎮ 当 蓝 牙 技 术 在 家 居 中 得 到 应 用 的 同 时 ꎬ 物 联 网 也 会 得 到 广 泛 的 应 用 ꎮ 例 如 ꎬ 将 电 视 机 与 互 联 网 结 合 起 来 ꎬ 通 过 信 息 传 感 设 备 ꎬ 就 可 以 实 现 手 机 操 控 电 视 的 可 能 ꎮ 物 联 网 的 应 用 范 围 随 着 蓝 牙 技 术 的 不 断 提 升 ꎬ 近 年 来 不 仅 局 限 于 对 家 居 环 境 实 现 智 能 化 的 改 造 上 ꎬ 在 其 他 领 域 也 能 发 挥 重 要 作 用 ꎮ 2. 2 蓝 牙 低 耗 能 技 术 在 医 疗 领 域 中 的 应 用 现 代 科 技 在 医 疗 领 域 得 到 了 广 泛 的 应 用 ꎬ 从 医 疗 设 备 到 临 床 护 理 等 方 面 ꎬ 都 体 现 出 了 现 代 科 技 的 巨 大 魅 力 ꎮ 蓝 牙 技 术 正 是 依 托 了 科 技 的 广 泛 运 用 ꎬ 才 被 引 用 到 医 疗 领 域 当 中 ꎬ 并 在 实 际 运 用 中 发 挥 出 了 巨 大 的 作 用 ꎮ 我 国 患 有 心 脏 病 高 血 压 的 人 数 众 多 ꎬ 这 些 高 发 疾 病 人 群 每 天 在 经 受 着 考 验 ꎬ 一 旦 外 界 环 境 对 人 体 造 成 刺 激 ꎬ 很 有 可 能 诱 发 疾 病 发 生 ꎬ 一 旦 发 病 ꎬ 若 得 不 到 尽 早 的 治 疗 ꎬ 很 有 可 能 出 现 昏 迷 ꎬ 甚 至 死 亡 ꎬ 其 后 果 是 十 分 严 重 的 ꎮ 对 心 脏 病 高 血 压 人 群 进 行 调 查 后 发 现 ꎬ 每 年 因 这 些 病 去 世 的 人 很 多 ꎬ 因 此 ꎬ 加 强 疾 病 监 测 ꎬ 减 少 发 病 几 率 ꎬ 对 延 长 患 者 的 生 命 具 有 重 要 的 意 义 [3] ꎮ 利 用 蓝 牙 低 耗 能 技 术 对 患 高 危 险 病 人 群 实 行 心 跳 血 压 监 控 ꎬ 之 后 将 得 到 的 数 据 进 行 科 学 分 析 ꎬ 以 提 出 合 理 的 解 决 措 施 ꎬ 使 疾 病 得 到 有 效 控 制 ꎮ 同 时 ꎬ 在 患 病 老 人 的 随 身 物 品 中 装 上 一 个 蓝 牙 紧 急 呼 叫 按 钮 ꎬ 当 身 体 出 现 不 适 症 状 时 ꎬ 按 动 紧 急 按 钮 ꎬ 实 现 报 警 服 务 ꎬ 就 可 以 避 免 危 险 情 况 的 发 生 ꎮ 2. 3 蓝 牙 技 术 在 汽 车 物 联 方 面 的 应 用 近 年 来 ꎬ 随 着 汽 车 产 业 化 进 程 的 加 快 ꎬ 人 们 生 活 水 平 的 逐 步 提 升 ꎬ 汽 车 已 经 成 为 了 大 众 生 活 中 的 重 要 交 通 工 具 ꎮ 蓝 牙 技 术 在 汽 车 物 联 方 面 也 取 得 了 广 泛 的 应 用 ꎬ 如 : 汽 车 的 自 动 控 制 阀 门 转 动 方 向 盘 等 ꎬ 这 些 都 是 蓝 牙 技 术 在 汽 车 物 联 网 中 的 实 际 应 用 ꎮ 最 初 ꎬ 蓝 牙 技 术 主 要 用 于 汽 车 的 电 话 通 信 上 ꎮ 当 有 电 话 进 来 时 ꎬ 驾 驶 员 可 以 不 触 碰 手 机 就 能 实 现 手 机 通 讯 ꎬ 以 提 高 驾 车 安 全 ꎮ 在 汽 车 的 仪 表 盘 上 安 装 一 个 小 型 的 控 制 盘 ꎬ 就 可 以 起 到 电 话 接 听 和 拒 绝 功 能 ꎬ 同 时 还 能 通 过 向 控 制 盘 发 送 指 令 以 调 节 通 话 音 量 的 大 小 ꎮ 随 着 科 技 的 不 断 发 展 ꎬ 人 们 也 发 现 蓝 牙 技 术 可 以 主 导 汽 车 的 很 多 领 域 ꎬ 并 最 终 使 汽 车 实 现 智 能 化 [4] ꎮ 如 今 ꎬ 汽 车 已 经 迈 入 到 智 能 化 管 理 的 阶 段 ꎬ 蓝 牙 技 术 对 汽 车 进 行 远 程 路 况 诊 断 到 车 与 车 之 间 相 互 通 信 多 媒 体 下 载 等 ꎬ 都 彰 显 出 了 汽 车 智 能 化 时 代 的 到 来 ꎮ 我 国 是 一 个 人 口 大 国 ꎬ 每 年 对 新 车 的 需 求 数 量 可 达 百 万 台 之 多 ꎬ 这 已 成 为 了 我 国 经 济 一 个 新 的 增 长 点 ꎮ 在 汽 车 制 造 方 面 ꎬ 由 于 人 们 对 汽 车 的 形 态 以 及 性 能 有 了 更 高 的 要 求 ꎬ 制 造 商 也 力 求 为 客 户 打 造 更 高 端 的 汽 车 品 牌 ꎬ 因 此 ꎬ 不 断 进 行 新 产 品 研 发 ꎮ 从 近 几 年 生 产 出 的 国 产 汽 车 上 可 以 看 到 ꎬ 我 国 的 汽 车 在 性 能 上 已 经 取 得 了 跨 越 式 的 进 步 ꎬ 对 先 进 技 术 的 引 用 更 为 普 遍 ꎮ 汽 车 产 业 的 快 速 发 展 也 使 得 蓝 牙 技 术 得 到 了 更 为 广 泛 的 应 用 ꎮ 例 如 ꎬ 在 汽 车 上 安 装 闭 路 电 视 ꎬ 可 以 满 足 乘 车 者 观 看 电 视 节 目 的 需 求 ꎻ 安 装 导 航 仪 ꎬ 为 开 车 出 行 提 供 了 便 利 ꎬ 这 些 技 术 的 引 进 都 需 要 科 技 的 支 撑 ꎮ 汽 车 物 联 网 的 出 现 ꎬ 使 汽 车 产 业 发 展 更 具 竞 争

23 ２１５ 年第 ６ 期 夏跃武:物联网中蓝牙技术的应用研究 ２３ 力ꎮ 我国的汽车制造产业想要与国外媲美ꎬ就需要 地方ꎬ因此ꎬ在物联网中充分发挥蓝牙技术的优势将 加大汽车制产业的科技投入ꎮ 汽车物联网优化了汽 获得有利的发展条件ꎮ 车性能ꎬ使汽车的操控更为便捷ꎬ这一改变让用户对 目前ꎬ我国蓝牙芯片的销售居高不下ꎬ这得益于 汽车的依赖更为强烈ꎬ从而带动了汽车销售ꎮ 汽车 蓝牙技术的广泛应用ꎮ 蓝牙技术当中的跳频技术 制造商为了加深汽车智能化程度ꎬ遂增加了汽车传 纠错技术ꎬ能够在物联网技术结构中发挥重要的作 感器的数量ꎬ以实现汽车系统的整体监控ꎮ 将汽车 与手机进行绑定ꎬ驾驶员可以通过传统蓝牙技术将 用 [６] ꎮ 所谓的跳频技术是指将整个频带分成若干 个信号频道ꎬ在蓝牙芯片的控制下ꎬ收发器按照一定 蓝牙拨号网络或个人局域网络接入到网络层ꎬ将自 的序列从一个频道跳到另一个频道上ꎬ从而完成信 己的驾驶位置通过网络传输到交通中心ꎬ交通信息 息交流ꎮ 这一过程的产生是物联网信息交流的原 通过对数据进行分析ꎬ以帮助驾驶员寻找到最佳的 因ꎬ这种频道的跳转使信息转换成代码序列ꎬ再经过 行车路程ꎮ 系统的识别ꎬ最终成为人们想要的信息内容ꎮ 从蓝 蓝牙技术在汽车物联网应用方面具有十分明显 的优势ꎬ随着汽车信息化进程的加快ꎬ蓝牙技术的应 牙技术在物联网中的应用上来看ꎬ蓝牙技术将协助 物联网向着更高的方向发展ꎮ 在蓝牙技术联盟 １５ 周年的纪念会上ꎬ联盟首席 用范围也更为深入ꎮ 当汽车发生故障时ꎬ驾驶员可 以通过预先安装的车载免提电话对路障进行检测ꎬ 营销官卓文泰表示ꎬ未来的十年将是蓝牙技术实现 通过车载电话显示出的故障代码以判断是否应采取 突飞猛进发展的十年ꎮ 在这十年里ꎬ物联网在市场 应急措施ꎮ 同时利用蓝牙技术可以实现停车收费手 机支付的可能ꎮ 在停车收费地点ꎬ当驾驶员将车驶 进收费站点之前ꎬ手机就可以进行网上支付ꎬ减去了 停车收费实际操作的时间ꎮ 我国虽然在蓝牙技术汽车物联网应用方面已经 的占有额有望突破 １４ 亿ꎬ这意味着人们的生活即将 朝着智能化的时代迈进 [７] ꎮ 物联网在市场占有额 的增多ꎬ也会给蓝牙技术带来革新ꎬ预计未来十年ꎬ 蓝牙设备销售有望突破百亿大关ꎮ 想要实现物物相 连 互联互通ꎬ就要重视蓝牙技术的应用价值ꎬ如此ꎬ 取得了一定的成就ꎬ但相较于国外ꎬ还处于较为落后 才能让物联网给人们的生活带来更多的便利ꎮ 的水平ꎮ 但随着科技的不断发展ꎬ相信物联网在汽 ４ 结语 车上的应用不仅仅局限于以上几个方面ꎬ在解决汽 车电子系统问题上也将更加游刃有余ꎮ 物联网在家居生活 交通运输 环境保护等领域 ２. ４ 蓝牙技术在其他方面的应用 已经得到了广泛的应用ꎬ并随着研究的深入ꎬ将带来 智能化ꎬ将是蓝牙技术的又一项新突破ꎮ 普通手表 有重要的地位ꎬ并使家居 医疗 汽车等实现智能化ꎮ 在手表以及其他穿戴物品上利用蓝牙技术实现 的用途是看时间ꎬ若将蓝牙技术应用其中ꎬ那么ꎬ手 表的用途将超乎人们的想象ꎬ如将手表通过蓝牙技 第三次世界信息产业浪潮ꎮ 蓝牙技术在物联网中占 现代市场的发展愈来愈注重信息的交流ꎬ物联网的 出现极大地满足了时代的发展需要ꎬ并随着蓝牙技 术与手机绑定ꎬ手表就可以接收信息ꎬ打电话等ꎬ实 术的不断纯熟ꎬ它与人们的生活联系更为紧密ꎮ 我 话手表ꎬ并能够接受到电话信息ꎬ这是蓝牙技术带来 经济快速发展的影响下ꎬ蓝牙技术在其应用上将找 现手机的部分功能 [５] ꎮ 如今ꎬ人们已经研发出了通 的奇迹ꎮ 现代社会ꎬ信息化产业的发展愈发迅速ꎬ智 能手机 Ｉｐａｄ 等的出现极大地方便了人们的生活ꎬ而 国在物联网发展上已经取得了一定的成就ꎬ在市场 到属于自己的位置ꎬ并成为推动物联网发展的重要 技术支柱ꎮ 手表的智能化也将成为现代人生活的一部分ꎬ成为 参考文献: 影响现代人生活的重要工具ꎮ [１] 刘毅ꎬ叶秋冬. 物联网架构下的宜居通系统研究[ Ｊ]. 科 ３ 蓝牙技术在物联网中的优势地位及前景 学技术与工程ꎬ２１４ꎬ１４(１) :２５１ ２５５. 交通 物流 家居 医疗 工业 金融行业等领域 [２] 黄景良. 基于物联网智能家电控制开关的设计[ Ｊ]. 科技 对物联网有着广泛的应用ꎬ而在汽车 电子产品 医 [３] 吴华辉ꎬ沈亚诚ꎬ连万民等. 基于物联网的综合应急医疗 疗等领域ꎬ蓝牙技术也得到了广泛的应用ꎬ从中我们 可以看出ꎬ物联网与蓝牙技术在应用上有着相融的 创新与应用ꎬ２１５ꎬ１２(１) :３７ ３８. 系统设计与实现[ Ｊ]. 广东药学院学报ꎬ２１４ꎬ３ (３) :３７６ ３７８.

24 24 景 德 镇 学 院 学 报 2015 年 12 月 [4] 张 毅 ꎬ 熊 鹏 ꎬ 李 琳 等. Zig Bee 和 蓝 牙 技 术 的 互 补 性 网 关 设 计 及 应 用 [J]. 电 信 科 学 ꎬ2012ꎬ28(2): [5] 吴 晓 焰. 基 于 物 联 网 的 远 程 健 康 管 理 系 统 的 设 计 [ J]. 福 建 电 脑 ꎬ2013ꎬ29(3): [6] 高 燕. 基 于 物 联 网 技 术 的 导 航 门 牌 设 计 [J]. 微 型 机 与 应 用 ꎬ2012ꎬ31(12): [7] 张 征 ꎬ 籍 涛 ꎬ 王 争 等. 基 于 物 联 网 的 胎 儿 远 程 监 护 系 统 之 构 建 与 应 用 [J]. 临 床 医 学 工 程 ꎬ2012ꎬ19(5): On the Application of Bluetooth Technology to the Internet of Things XIA Yue - wu ( College of Information Engineeringꎬ Wuhu Institute of TechnologyꎬWuhuꎬAnhui ) Abstract:The Internet of things has enabled IT technology to be more widely usedꎬfor the Internet of things makes use of its platform to embed or attach sensors to objects in different industries and gets an integrated network sys temꎬso as to meet the needs of the community to bring greater convenience. In this integrated network systemꎬthe central computer group can supervise staffꎬmachines and other equipment. And thusꎬ we can also achieve more pre cise and accurate dynamic living and production management. Information age is mostly characterized by the reduc tion of the space and time of information exchange. The Bluetooth technology has been widely used in modern socie tyꎬand has brought convenience to people's lives. Based on thisꎬas the range of application of the Bluetooth technol ogy is enhancedꎬthe scope of the Internet of things is bound to be widened. Key Words:Internet of thingsꎻbluetooth techniqueꎻapplication research ( 上 接 第 7 页 ) [7] 阙 锋. 基 于 Android 智 能 手 机 系 统 平 台 的 新 闻 接 收 客 户 端 的 设 计 与 实 现 [J]. 计 算 机 与 现 代 化 ꎬ2012ꎬ(04). [8] 赵 世 彧 ꎬ 张 盛 ꎬ 王 玉 辉 ꎬ 白 岩. 智 能 手 机 操 作 系 统 及 其 Google Android 上 的 软 件 开 发 [J]. 煤 炭 技 术 ꎬ2011ꎬ(04). [9]James SteeleꎬNelson Toꎬ 李 青 ꎬ 王 瑜 ꎬ 赵 丞 兵. Android 开 发 秘 籍 / 移 动 开 发 系 列 / 图 灵 程 序 设 计 丛 书 [M]. 人 民 邮 电 出 版 社 ꎬ2011. [10] 黄 震 ꎬ 吴 程 龙. 基 于 Android 的 校 园 通 应 用 程 序 的 设 计 与 实 现 [J]. 现 代 计 算 机 ( 专 业 版 )ꎬ 2014ꎬ(9). On Key Technologies of the Traffic Broadcast System Based on Android WEI PeiꎬZHUANG Yan ( Electronic Information DepartmentꎬAnhui Business Vocational CollegeꎬHefeiꎬAnhui ) Abstract:This paper begins with the development of mobile Internetꎬ introduces the basic structures of Android system and the function analysis and design of the traffic broadcast system based on Android. Aiming at the charac teristics of information collection in this systemꎬ our team designed three - level characteristic value repeated infor mation filtering algorithmꎬ and solved the problem of information collection better. This algorithm has important ref erence value for other semantic filtering. Key words:androidꎻthree - level characteristic valueꎻinformation filter

25 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 曲线技术剖析及高级应用研究 郭 素 蓉① ( 安徽中澳科技职业学院信息技术与艺术传媒系ꎬ合肥 ２３３１) 摘 要:Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 是一种非常流行的图形图像处理软件ꎬ其中图像调整工具可以用来图像合成 校色 调色以及特效制作ꎬ曲线命令是 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 图像调整工具中最为常用的工具之一ꎬ本文详细剖析了 Ｐｈｏｔｏ ｓｈｏｐ ＣＳ４ 软件中 曲线 调整命令的工作原理ꎬ以及如何使用曲线调整图像色彩和细节ꎮ 本文主要研究 图像 调整 曲线的原理和高级应用技巧ꎮ 关键词: Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐꎻ调整ꎻ曲线ꎻ直方图ꎻ通道 中图分类号: Ｏ １８７. １ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ ２５ ４ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 图像 调整命令是对图像色彩进行校 意味着油墨越多ꎬ所产生的灰色越深ꎻ条形越低意味 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 在 实 践 操 作 中 最 为 常 用 的 菜 单 之 一ꎮ １１ 级灰度 来 说 明 每 一 个 像 调整 曲线命令功能最强大ꎬ几乎可以替代色阶 实上ꎬ每个图像包含高达 图 正的工具ꎬ主要调整图片的明暗 色相 饱和度等ꎬ是 ＰｈｏｔｏｓｈｏｐＣＳ４ 中图像 调整有 ２１ 个子命令ꎬ其中图 着油墨越少ꎬ所产生的灰色越浅ꎮ 该条形图只用了 条形表示一级灰度ꎬ但事 ２５６ 级灰 度ꎬ 如 果 每 级 灰 的图像细节 不用创建选区可使区域变亮或变暗 添 达 ２５６ 个条形ꎬ那它看起 曲线对话框能够实现多种功能ꎬ如:能够显示出更多 加图形特效 快速增强或减弱色彩对比度和饱和度 １ ２ 亮度 / 对比度 色彩平衡 阈值 反相等多个对话框ꎮ 度用一个条形表示ꎬ共多 来就不再是条形图了ꎬ由 等ꎮ 曲线命令之所以强大ꎬ是因为它可以对图像中 于条形数量过多ꎬ条形之间没有任何空隙ꎬ以致无法 命令有多达 ２５６ 个滑块ꎬ而色阶命令是 ５ 个滑块ꎬ亮 曲线不只是表示油墨量ꎬ还表示光线量ꎮ 处于 ２５６ 级灰度的每一级进行独立调整ꎬ也就是说曲线 看清每个条形ꎬ看到的则是如图 １. ２ 所示的形状ꎮ 度 / 对比度命令只有 ２ 个滑块ꎮ 曲线命令在图像 > 灰度 ＣＭＹＫ 或 Ｌａｂ 模式下的图像是用于打印的ꎬ曲 １ 曲线命令的工作原理剖析 源显示ꎬ曲线代表的是光线量ꎮ 曲线对话框就是一 调整中如同一把瑞士军刀ꎬ几乎可以执行所有调整ꎮ 曲线对话框能够独立地调整图像中的每一级灰 图 示着图像中使用的油墨量或光线量ꎬ我们需要将图 模式图像为 例ꎬ 为 了 更 清 １. ２ 再改进一下: 楚地了解曲 线 对 话 框ꎬ 我 底部的渐变条显示图像中包括的全部灰度层次ꎻ上 １ １ ( 如图 １. １ 所示) ꎮ 条形 图 中ꎬ 条 形 越 高 收稿日期:２１５ ９ ３ 个类似图 １. ２ 所示的条形图ꎬ这些紧挨着的条形ꎬ显 度ꎬ 共 ２５６ 级ꎮ 以 ＣＭＹＫ 们构建一个简明的条形图 ① 线代表油墨量ꎻ而 ＲＧＢ 模式下的图像用于显示器光 如图 １. ３ １. ４ 所示ꎬ先把条形图转变为线形图ꎻ 面曲线则显示创建每级灰度所用的油墨量或光线量 多少ꎻ左侧的渐变条替换了之前的百分比数字ꎬ表示 每级灰度经过曲线调整之后的灰度层次ꎻ当左侧渐 作者简介:郭素蓉(１９８５ ) ꎬ女ꎬ安徽肥西人ꎮ 讲师ꎬ主要从事艺术设计方面的研究ꎮ

26 ２６ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 变条上方是黑色时ꎬ所使用的是油墨( 如图 １. ３ 所 图 １. ３ 示) ꎬ当上方是白色时ꎬ所 图 １. ４ 使用的是光线( 如图 １. ４ 所示) ꎻ也就是说ꎬ底部的 也提高了图像的整体明度( 如图 ２. ２ 所示) ꎮ 图 ２. １ 渐变条表示正在更改的灰度层次ꎬ而左侧的渐变条 则表示将曲线移动到某一高度时ꎬ最终所得到的油 墨量或光线量ꎮ 在曲线对话框里ꎬ可直接设置输入 值和输出值( 如图 １. ５ 所示) ꎬ曲线向上意味着更多 的油墨或光线ꎬ曲线向下意味着更少的油墨或光线ꎮ 图 ２. ２ 图 １. ５ ２ 曲线技术的高级应用 ２. １ 利用曲线调整图像对比度和细节 图 ２. ３ 曲线的基本功能是上下移动曲线将增加或减少 如果想降低图像对比度和细节ꎬ方法是一样的ꎬ 图像的油墨量或光线量ꎬ也就是通过曲线改变图像 用吸管找出待调整的区域ꎬ将上方的控制点向下移ꎬ 的明度和饱和度ꎮ 曲线同样可以增加图像的对比度 下方的控制点向上移ꎬ使区域间的曲线变成水平线ꎬ 和细节ꎬ使图形更加精致( 如图 ２. １ 所示) ꎮ 画面灰 因为相同的高度便是相同的明度和对比度ꎬ区域内 果ꎬ突出主题花卉细节( 如图 ２. ２ 所示)? 具体操作 利用曲线调整图像的对比度和细节ꎬ关键一步 暗ꎬ主题花卉形象不突出ꎬ如何利用曲线改善画面效 的所有细节自然消失了ꎮ 步骤如下:选择图像 > 调整 > 曲线ꎻ在图像上移动鼠 是选中待调整区域ꎬ曲线自带的直方图也可做参考 浅的地方吸取ꎬ输入值大约为 １５ 和 ７ꎻ分别在输入 灰色 山峰图 ꎬ它也是一个条形图ꎬ条形的高度表 标指针ꎬ指针变成吸管图标ꎬ在花卉最深的地方和最 ( 如图 ２. ４ 所示) ꎬ直方图是曲线对话框背景上的浅 值 １５ 和 ７ 处添加控制点ꎻ将上方的控制点向上移ꎬ 示图像中各个灰度色阶在图像中所占的比重ꎮ 直方 下方的控制点向下移ꎻ使曲线深色部分变得更加陡 峭ꎬ灰色部分输出全为 ２５５ ( 如图 ２. ３ 所示) ꎮ 这样 调整的区域正是花卉的色阶区域ꎬ通过曲线移动增 加了主题花卉的对比度ꎬ使花卉细节更加清晰ꎬ同时 图中 ａ 段条形最高ꎬ即面积较大ꎬ同时通过底部渐变 条可看出ꎬａ 段处于明度较高的区域ꎬ可以推断是图 像中大面积背景区域ꎻ而 ｂ 段直方图起伏有致ꎬ又处 于明度低区域ꎬ可以推断是画面主题花卉区域ꎬ这样

27 ２１５ 年第 ６ 期 郭素蓉:Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 曲线技术剖析及高级应用研究 就很容易找出待调整区域ꎬ提高工作效率ꎮ ２７ 用曲线为草莓调色ꎬ具体操作步骤如下: 图 ２. ６ 图 ２. ４ ２. ２ 利用曲线实现图像反相 所谓的反相就是图像色彩反转ꎬ通俗的说ꎬ图像 的色彩全部变成其补色ꎬ就是黑变成白ꎬ红变成绿ꎬ 蓝变成黄等ꎮ 曲线工具也可以实现反相功能ꎬ也就 是暗调区域变亮ꎬ而明调区域变暗ꎬ图像自然就反相 了( 如图 ２. ５ 所示) ꎮ 图 ２. ５ ２. ３ 利用曲线进行调色 在进行曲线调色之前ꎬ首先要对三原色及其互 补色有一定的认知ꎬ以 ＲＧＢ 色彩模式为例ꎬ红绿蓝 是三原色ꎬ其互补色是青 品红和黄ꎮ 在曲线对话框 中ꎬ运用原色和补色这一规律ꎬ当通道为红色时ꎬ曲 线向上移增加红色ꎬ下移增加青色ꎻ当通道为绿色 时ꎬ曲线向上移增加绿色ꎬ下移增加品红色ꎻ当通道 为蓝色时ꎬ曲线向上移增加蓝色ꎬ下移是增加黄色ꎮ 色光混合规律为:红 绿 黄ꎬ红 蓝 品红ꎬ绿 蓝 青ꎬ青 黄 绿ꎬ青 品红 蓝ꎬ黄 品红 红ꎮ 如图 ２. ６ 所示ꎬ左侧的图像严重偏色ꎬ右侧的图 像艳丽多姿ꎬ从视觉上可以看出左侧的图像有些偏 青 偏绿ꎬ而且也已经失去了草莓红的艳丽ꎮ 我们将 图 ２. ７ 既然偏青ꎬ选择红色通道ꎬ将曲线向上移ꎬ减青 加红ꎬ来恢复草莓本色ꎻ图像颜色过绿ꎬ则选择绿色 通道ꎬ将曲线向下移ꎬ减绿加红ꎻ然后选择蓝色通道ꎬ 将曲 线 向 下 移ꎬ 减 蓝 加 黄ꎬ 让 图 像 变 得 温 暖 鲜 艳 ( 如图 ２. ７ 所示) ꎮ ２. ４ 利用自由曲线制作特效 要改变曲线形状ꎬ并不仅仅限于增加和移动控

28 ２８ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 制点ꎮ 曲线对话框的左上角有一个铅笔图标ꎬ它可 以绘制任 意 形 状 的 曲 线ꎬ 之 后 点 击 曲 线 调 节 按 钮 ( 小曲线图标) ꎬ把绘制的曲线变得平滑ꎮ 现以 艺 术设计 文字为例ꎬ制作一组特效字ꎬ前后对比效果 如图 ２. ８ 所示ꎮ 具体操作如下:打开一张文字图片ꎬ 并带有浮雕效果ꎻ选择图像 > 调整 > 曲线ꎻ使用曲线 对话框里的铅笔ꎬ绘制如图 ２. ９ 所示的波浪曲线ꎻ一 组金属效果的特效字就制作成功了! 图 ２. ８ 图 ２. ９ 如果想改变文字颜色ꎬ可以用之前的方法在曲 线对话框的通道里调整曲线ꎬ分别红色曲线向上移 加红ꎬ绿色曲线向上移加绿ꎬ蓝色曲线向下移加黄 ( 如图 ２. １ 所示) ꎮ 如图 ２. １１ 所示ꎬ黄金文字特效 就出来了! 图 １. １ ３ 小结 在 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 中ꎬ曲线被誉为 调整之王 ꎬ它的 色彩控制能力在 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 所有调色工具中是最强 大的ꎮ 曲线过渡平滑ꎬ可以精确地完成对图像整体 图 １. １１ 或局部的色彩 色调以及对比度的调节ꎮ 很多人使 用曲线只是用它来改变图像的整体亮度或对比度ꎬ 希望通过本文对曲线的深度研究ꎬ让更多的人使用 曲线技巧来实现创意灵感ꎮ 参考文献: [１] 潘玫玫. Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ 曲线调整在数码照片处理中的应用 [ Ｊ]. 科技经济市场ꎬ２６ꎬ(１２) :３. [２] 丁 翠 红. 轻 松 玩 转 ＰＨＯＴＯＳＨＯＰ 曲 线 [ Ｊ]. 走 向 世 界ꎬ ２１４ꎬ(１４) :８ ８５. [３] Ｂｅｎ Ｗｉｌｌｍｏｒｅ. ＰＨＯＴＯＳＨＯＰ 完全剖析[ Ｍ]. 北京:人民邮 电出版社ꎬ２７:１２７ １５. ( 下转第 ３５ 页)

29 第 ３ 卷 第 ６ 期 景德镇学院学报 Ｖｏｌ. ３ Ｎｏ. ６ ２１５ 年 １２ 月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＪｉｎｇＤｅＺｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｄｅｃ. ２１５ α Ｆｅ２ Ｏ３ 纳米材料的合成及其在光催化中的应用 李 杰①１ ꎬ李焕莲２ (１. 忻州师范学院五寨分院ꎬ山西 忻州 ３６２２ꎻ２. 五寨第四小学ꎬ山西 忻州 ３６２) 摘 要:本文以氯化铁 甘油和尿素为反应物ꎬ采用一种设备简单 操作便捷的实验合成方法 水热法ꎬ 制备了 α Ｆｅ２ Ｏ３ 纳米材料ꎬ并采用 Ｘ ｒａｙ 射线衍射仪( ＸＲＤ) 对所制备产品的晶体结构进行了表征ꎻ 用扫描电子显微镜( ＳＥＭ) 对所制备 α Ｆｅ２ Ｏ３ 粒子的形貌和大小进行了观察ꎻ以甲基橙溶液为目标降 解物ꎬ以氙灯为实验光源对产物的光催化性能进行研究ꎬ研究表明所得产物对于甲基橙有较好的光催化 性能ꎬ反应 ８ｍｉｎ 后降解率可以达到 ７ ꎮ 关键词:α Ｆｅ２ Ｏ３ 纳米材料ꎻ水热法ꎻ光催化性能 中图分类号: Ｏ ４３９. ２ 文献标志码:Ａ 文章编号:２９５ ９６９９(２１５)６ ２９ ３ １ 纳米 Ｆｅ２ Ｏ３ 的性质及特点 Ｆｅ２ Ｏ３ 是自然界存在最稳定 含量最丰富的铁 的氧化物ꎮ 纳米 Ｆｅ２ Ｏ３ 有着独特的结构 性质稳定 来源丰富 廉价 无毒等优点ꎬ在催化 气敏传感等方 规格型号 生产厂商 电热恒温鼓风干燥箱 ＤＨＧ ９３Ａ 予华仪器有限责任公司 ８５ ２ 恒温磁力搅拌器 马弗炉 Ｘ 射线衍射仪 纳米氧化铁具有纳米材料的基本性质及特点ꎬ 如表面效应 小尺寸效应 量子尺寸效应 宏观量子 隧道效应等ꎮ 纳米 Ｆｅ２ Ｏ３ 性能优异 用途广泛ꎬ在医 药 食品 陶瓷以及装饰材料等方面的应用已取得了 卓越的成效ꎬ因此在光 电 磁 气敏 催化 记录等方 面的应用很受重视ꎬ也得到了人们的广泛研究ꎮ α Ｆｅ２ Ｏ３ 是一种 ｎ 型半导体ꎬ当前较为常见ꎬ是铁 的氧化物中最稳定的体系ꎮ γ Ｆｅ２ Ｏ３ 具有超顺磁 性ꎬ所以在磁光器件 磁探测器 磁记录 磁性液体等 国华电器有限公司 ＷＸＬ ５ 天弘仪器有限公司 １ｍｌ 兴天宇实验仪器有限公司 Ｄ８ ＦＯＣＵＳ 高压反应釜 面有着潜在的广泛应用ꎮ Ｂｒｕｋｅｒ 公司 ７２２Ｅ 分光光度计 氙气光源系统 同上 ＣＨＦ ＸＭ ５Ｗ 北京畅拓科技有限公司 ２. ２ 主要实验试剂 表 ２:主要实验试剂 试剂名 分子式 纯度 生产厂商 氯化铁 ＦｅＣｌ３ ６Ｈ２ Ｏ 分析纯 北京化工厂 分析纯 天津市化学试剂三厂 尿素 丙三醇 甲基橙 Ｈ２ ＮＣＯＮＨ２ ＨＯＣＨ２ ＣＨＯＨＣＨ２ ＯＨ Ｃ１４ Ｈ１４ Ｎ３ ＳＯ３ Ｎａ 分析纯 ５ｍｇ Ｌ 北方天医化学试剂厂 １ ２. ３ 水热法制备 α Ｆｅ２ Ｏ３ 随着对纳米 Ｆｅ２ Ｏ３ 研究的不断推进ꎬ人们已用 方面的应用已取得一定的成效ꎮ 多种不同方法制备出了 α Ｆｅ２ Ｏ３ 纳米材料ꎮ 本文 ２ 实验部分 用水热法制备 α Ｆｅ２ Ｏ３ 步骤如下: ２. １ 实验仪器与设备 ２. ３. １ 反应液的制备 表 １:实验主要仪器与设备 ① 仪器名称 仪器名称 规格型号 生产厂商 电子分析天平 ＦＡ１１４ 舜宇恒平科学仪器有限公司 收稿日期:２１５ ８ ６ 用电子分析天平称取质量比为 ９ ２ 的氯化铁 和尿素[ ｍ( 氯化铁) １. ６２ ｇꎻｍ( 尿素). ３６ ｇ] 置 于烧杯中ꎬ加入体积比为 １ ３ 的甘油( 丙三醇) 和 作者简介:李 杰(１９７２ ) ꎬ男ꎬ山西神池人ꎮ 讲师ꎬ工学硕士ꎬ主要从事应用化学研究ꎮ

30 ３ 景德镇学院学报 ２１５ 年 １２ 月 蒸馏水配制成反应溶液ꎬ将磁力搅拌子放入该反应 液中并置于磁力搅拌器上常温搅拌 ２ ｍｉｎ 左右ꎬ直 到氯化铁与尿素全部溶解ꎮ Ｆｅ２ Ｏ３ 的衍射峰ꎬ但是衍射峰强度较弱ꎬ峰形平缓ꎬ 表明产物结晶度不高ꎻＢ 曲线为样品在 ５ ３ｈ 退 火处理后的 ＸＲＤ 图ꎬ 在 ２θ 为 ２３. １５ ꎬ３２. ９７ ꎬ３５. ２. ３. ２ 水热反应 ６９ ꎬ４. ６８ ꎬ４９. ３８ ꎬ５４. １ ꎬ６２. ３９ ꎬ６４. １２ 附近位 釜中ꎬ将其密封ꎬ放入电热恒温鼓风干燥箱中ꎬ设定 中的数据( 表 ３ ) 对比ꎬ都归属于 α Ｆｅ２ Ｏ３ 的衍射 将所制反应液转入 １ｍＬ 的不锈钢高压反应 温度为 １８ ꎬ时间为 ７ｈꎮ 反应完毕后ꎬ待反应釜 冷却至室温ꎬ从电热恒温鼓风干燥箱中取出ꎮ ２. ３. ３ 离心 洗涤 将反应液ꎬ转入离心管中ꎬ用高速离心机( 转子 ｎ ７ꎻ转速 ｒ １２ｒ ｓ １ ) 离心 洗涤三次ꎬ分离得 沉淀ꎬ将沉淀放入烘箱中(８ ) 烘干ꎬ即得所需产 物ꎮ ２. ３. ４ 煅烧 将样品在玛瑙研钵中研磨后ꎬ在马弗炉煅烧 ３ ｈ ( 退火温度为 ５ ) ꎮ ２. ４ 样品的光催化性能实验 在光化学反应仪中加入 ５ｍＬ 质量浓度为 ５ｍｇ Ｌ １ 的甲基橙溶液ꎬ然后加入样品 (１８ ꎬ７ ｈ). ５ｇꎬ在室温下ꎬ用氙气光源进行光降解实验ꎬ每 ２ｍｉｎ 取一次样品ꎮ 离心分离后ꎬ取上层清液ꎬ用分 置出现了 ８ 个主要衍射峰ꎬ通过与 ＪＣＰＤＳ 标准卡片 峰ꎬ表明所制得氧化铁为纳米 α Ｆｅ２ Ｏ３ ꎮ Ｂ 曲线较 Ａ 曲线衍射峰强度增加ꎬ峰形敏锐 尖而窄ꎬ表明煅 烧后的 α Ｆｅ２ Ｏ３ 晶粒结晶度高 晶化更加完全ꎮ 表 ３:煅烧前( 图 １Ａ) 与煅烧后( 图 １Ｂ) 样品 ＸＲＤ 谱的主要峰 与 α Ｆｅ２ Ｏ３ 主峰标准数据对比 标准数据 ２θ / 实验值 ２θ / 图 １Ａ 曲线 实验值 ２θ / 图 １Ｂ 曲线 ２３. ９８ ３３. ３５. ４８ ４. ８ ４９. ３ ５３. ９ ６２. ３ ６３. ９３ ２４. ３５. ２３. １５ ３２. ９７ ３５. ６９ ４. ６８ ４９. ３８ ５４. １ ６２. ３９ ６４. １２ ３. ２ 粒子大小和形貌的分析( ＳＥＭ) 观察图 ２ 可以发现ꎬ所制得的样品 α Ｆｅ２ Ｏ３ 粒 子呈球形ꎮ 图 ２( ａ) 中粒子呈不规则的球形分布ꎬ粒 径较宽ꎬ尺寸在 １ｎｍ ２ｎｍ 范围内ꎬ颗粒大小和 形貌不够均匀ꎬ粒子出现大量团聚现象ꎬ分散性较 光光度计测定其在甲基橙最大吸收波长( 甲基橙最 差ꎮ 图 ２ ( ｂ) 为经过 ５ ３ｈ 退火处理后的 α 据ꎬ绘制降解率 β 随时间 ｔ 变化的曲线图ꎮ 米 α Ｆｅ２ Ｏ３ 是由尺寸更小的微球粒子聚集而成ꎬ 大吸收波长为 ４６ｎｍ) 处的吸光度 Ａꎮ 记录实验数 且煅烧后粒子的球形分布更为规则ꎬ粒径分布更为 计算甲基橙降解率的公式为: β Ａ Ａ ｔ １ Ａ Ｆｅ２ Ｏ３ 粒子的 ＳＥＭ 图ꎬ与图 ２( ａ) 相比明显看出ꎬ纳 ⑴ 其中ꎬ β 为降解率ꎻＡ 为光照之前甲基橙的吸光度ꎻ Ａ ｔ 为光照过程中某一时间 ｔ 时甲基橙的吸光度ꎮ 均匀ꎬ尺寸在 ７ ８ｎｍ 范围内ꎬ不易团聚ꎬ分散性 较好ꎬ说明煅烧后 α Ｆｅ２ Ｏ３ 的晶粒结晶化完全ꎬ结 晶性能更好ꎮ 这与对样品 ＸＲＤ 的分析结果相吻合ꎮ ３ 结果与讨论 ３. １ Ｘ 射线衍射( ＸＲＤ) 分析 图 １ 煅烧前 α Ｆｅ２ Ｏ３ ( Ａ) 与 ５ 煅烧后产物( Ｂ) 的 ＸＲＤ 图 图 １ 为样品的 ＸＲＤ 图ꎬＡ 曲线为煅烧前产物的 ＸＲＤ 图ꎬ通过与 ＪＣＰＤＳ 标准卡片中的数据( 表 ３) 对 比ꎬ它在 ２θ 为 ２４. ꎬ３５. 附 近 位 置 出 现 了 α 图 ２ 煅烧前( ａ) 与煅烧后( ｂ) α Ｆｅ２ Ｏ３ 粒子的 ＳＥＭ 图 ３. ３ 光催化性能分析 在氙灯光源下ꎬα Ｆｅ２ Ｏ３ 样品光催化降解甲基

31 ３１ ２１５ 年第 ６ 期 李 杰ꎬ李焕莲:α Ｆｅ２ Ｏ３ 纳米材料的合成及其在光催化中的应用 橙谱图( 不同光照时间下吸光度随波长的变化图) 如图 ３ 所示ꎬ利用公式 计算出的降解率与光照时间 的关系曲线如图 ４ 所示ꎮ 由图 ４ 可以看出ꎬ光照 ６ ４ 结论 (１) 以三氯化铁和尿素为原料ꎬ甘油和蒸馏水 ｍｉｎ 左右时ꎬ甲基橙的降解率约为 ５ ꎬ即降解了一 为反应溶剂ꎬ采用一种操作简便 工艺简单的方法 不断减小ꎬ结合图 ３ 得出ꎬ其降解率在逐渐增大ꎬ光 纳米粒子ꎬ经过 ＸＲＤ 表征与 ＳＥＭ 观察ꎬ形貌趋于球 半左右ꎮ 同时随光照时间的增长ꎬ甲基橙的吸光度 照 ８２ｍｉｎ 时ꎬ甲基橙的降解率增大到 ７ ꎮ 水热法ꎬ在 １８ 水热反应 ７ｈ 制备出的 α Ｆｅ２ Ｏ３ 形 分散性好 粒径分布均匀ꎮ 经过 ５ ３ｈ 的退 火处理后ꎬ粒子不易团聚ꎬ结晶化更加完全ꎮ (２) 制备出的 α Ｆｅ２ Ｏ３ 对甲基橙的降解有较 好的光催化效果ꎬ在氙气光源的连续照射下ꎬ随着光 照时间的增长ꎬα Ｆｅ２ Ｏ３ 纳米材料的催化活性不断 增强ꎬ甲基橙的降解速率明显提高ꎮ 参考文献: [１] 张立德ꎬ牟季美. 纳米材料和纳米结构[ Ｍ]. 北京:科学 图 ３ 不同光照时间下光催化甲基橙的吸收光谱 出版社ꎬ２１:５３ ５８. [２] Ｗ Ｓｃｈａａｌ. Ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｅ Ｓｈｅｌｌ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ[ Ｊ]. Ａｄｖ Ｍａｔｅｒꎬ２ꎬ１２(２４) : １８９９ １９８. [３] Ｆｒａｎｋ Ｃａｒｕｓｏ. Ｈｏｌｌｏｗ Ｃａｐｓｕｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｃｏｌｌｏｉｄａｌ Ｔｅｍｐｌａｔｉｎｇ ａｎｄ Ｓｅｌｆ Ａｓｓｅｍｂｌｙ[ Ｊ]. Ｃｈｅｍ Ｅｕｒ Ｊꎬ２ꎬ６ (３) : ４１３ ４１９. [４] Ｌ Ｅｓａｋｉꎬ Ｌ Ｌ Ｃｈａｎｇ. Ｎｅｗ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉｎ ａｓｅｍｉ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｕｐｅｒｊａｔｔｉｃｅ[ Ｊ]. Ｐｈｙｓ Ｒｅｖ Ｌｅｔｔｅｒꎬ１９７４ꎬ３３(８) :４９５ ４９８. [５] 莎菲ꎬ宋洪昌. 纳米 α Ｆｅ２ Ｏ３ 的制备方法及应用状况 [ Ｊ]. 江苏化工ꎬ２３ꎬ３１(５) :１２ １５. 图 ４ 降解率随时间的变化曲线图 Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆα Ｆｅ２ Ｏ３ Ｎｏｎｍａｔｅｒｉａｌ ａｎｄ Ｉｔｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌｉｇｈｔ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ ＬＩ Ｊｉｅ１ ꎬＬＩ Ｈｕａｎ ｌｉａｎ２ (１. Ｗｕｚｈａｉ Ｂｒａｎｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ｏｆ Ｘｉｎｚｈｏｕ Ｔｅａｃｈｅｒｓ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉｎｚｈｏｕꎬＳｈａｎｘｉ ３６２２ꎻ ２. Ｗｕｚｈａｉ Ｎｏ. ４ Ｐｒｉｍａｒｙ ＳｃｈｏｏｌꎬＸｉｎｚｈｏｕꎬＳｈａｎｘｉ ３６２２) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ ｔｈｅ ａｌｐｈａ Ｆｅ２ Ｏ３ ｎａｎｏｍｅｔｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｐｒｅｐａｒｅｄꎬｕｓｉｎｇ ｆｅｒｒｉｃ ｃｈｌｏｒｉｄｅꎬｇｌｙｃｅｒｏｌ ａｎｄ ｕｒｅａ ａｓ ｒｅａｃｔａｎｔꎬａｎｄ ａ ｖｅｒｙ ｓｉｍｐｌｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄꎬｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄ. Ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄꎬｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｘ ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ( ＸＲＤ). Ｔｈｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏ ｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ( ＳＥＭ). Ｗｉｔｈ ｍｅｔｈｙｌ ｏｒａｎｇｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｄｅｇｒａ ｄａｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｔａｒｇｅｔꎬｗｉｔｈ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｘｅｎｏｎ ｌａｍｐꎬｌｉｇｈｔ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄꎬａｎｄ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｐｈａ Ｆｅ２ Ｏ３ ｎｏｎｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ. Ｓｔｕｄ ｉｅｓ ｈａｖｅ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔ ｆｏｒ ｍｅｔｈｙｌ ｏｒａｎｇｅ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬａｎｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ７ ａｆｔｅｒ ８ ｍｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: α Ｆｅ２ Ｏ３ ｎｏｎｍａｔｅｒｉａｌꎻｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｍｅｔｈｏｄꎻｌｉｇｈｔ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ