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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

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 117-123页

作者：王鑫刘建慧焦锋新乡航空工业(集团)有限公司河南新乡453000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

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,... 详细信息

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(a_(p)/r_(n))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(a_(p)/r_(n))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(a_(p)/r_(n))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。

关键词：二维超声辅助切削尺寸效应刃口半径切削力

平顶山煤田岩溶地热水中稀土元素的分布特征及其影响因素

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 88-99页

作者：李延河武占辉李洁祥于振子张波王心义平顶山天安煤业股份有限公司河南平顶山467099 河南理工大学资源环境学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 河南理工大学矿业研究院河南焦作454000 中国平煤神马集团炼焦煤资源开发及综合利用国家重点实验室河南平顶山467099

目的为了探究华北型煤田深部岩溶地热水中稀土元素地球化学行为的指示意义,方法以平顶山煤田为例,通过野外调查取样,室内测试,再结合稀土元素配分模式分析和赋存形态模拟等手段,探究深层岩溶地热水中稀土元素(rare earth elements,REEs... 详细信息

目的为了探究华北型煤田深部岩溶地热水中稀土元素地球化学行为的指示意义,方法以平顶山煤田为例,通过野外调查取样,室内测试,再结合稀土元素配分模式分析和赋存形态模拟等手段,探究深层岩溶地热水中稀土元素(rare earth elements,REEs)的分布特征与迁移规律。结果结果表明,寒武系灰岩含水层中REEs质量浓度较低(0.054~0.244μg/L),沿径流路径呈下降趋势;稀土元素(post-archean Australian shale,PAAS)标准化配分模式表现为MREEs和HREEs相对富集,LREEs相对亏损,并且具有明显的Eu正异常和程度不一的Ce负异常,且Ce负异常程度和Eu正异常程度从补给区到排泄区呈降低趋势;水化学平衡软件MINTEQ 3.1模拟结果表明,地热水中REEs以Ln(CO_(3))^(2-)和Ln CO_(3)^(+)络合态为主,随原子序数增大或p H升高,Ln(CO_(3))^(2-)摩尔分数明显增大,而Ln CO_(3)^(+)摩尔分数依次递减,另外,地热水中还存在少量Ln SO_(4)^(+),Ln_(3)^(+),Ln HCO3^(2+),Ln F^(2+)和Ln(SO_(4))^(2-),其摩尔分数随原子序数增大依次减小,同时受地热水p H和HCO_(3)^(-),SO_(4)^(2-),F^(-)浓度共同控制;此外,岩溶地热水中还表现出明显的Y正异常和高ρ(Y)/ρ(Ho),可能与地热水富集Ca^(2+)有关。结论研究结果拓展了稀土元素在煤田水文地球化学研究中的应用,可为揭示矿区深部岩溶地热水补径排过程提供重要依据。

关键词：平顶山煤田岩溶地热水水化学稀土元素

防隔水煤柱定向爆破应力转移机理及参数优化设计

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 1-9页

作者：刘少伟郭泽政冯超牛帅河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 安阳工学院土木与建筑工程学院河南安阳455000

目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转... 详细信息

目的针对内部存在断层的防隔水煤柱在采动影响下应力场持续变化对其稳定性和工作面安全开采造成极大威胁的问题,方法以鹤壁中泰矿业有限公司3309工作面为工程地质背景,采用理论分析、正交试验和FLAC3D数值模拟试验,研究定向爆破应力转移保护防隔水煤柱的影响因素以及不同切顶深度和切顶角度下防隔水煤柱内部应力分布特征。结果结果表明:随着切顶角度和切顶深度增加,垂直应力集中区逐渐向深部转移,但当切顶深度和切顶角度达到一定数值后,继续增加切顶角度或切顶深度对应力集中区位置及垂直应力峰值影响不再明显,对比不同方案防隔水煤柱内部测线数据可知,当切顶深度为15 m、切顶角度为15°时,应力集中区距回风巷距离最远,最远距离为19.76 m,应力峰值最小,最小值为15.65 MPa。结论采用定向爆破技术可以实现切顶卸压应力转移,能够阻断回风巷上覆岩层与防隔水煤柱周边岩层的联系,将防隔水煤柱靠近回风巷一侧应力向深部转移,以减少采动对防隔水煤柱的影响;现场工业性试验结果验证了选定方案切顶深度15 m、切顶角度15°的合理性,防隔水煤柱内部实现了应力转移,选定方案的成功应用有效提高了防隔水煤柱的稳定性,能够满足安全生产要求。研究结果可为类似地质条件下内部存在断层的防隔水煤柱的应力转移保护提供参考依据。

关键词：定向爆破应力转移断层数值模拟防隔水煤柱正交试验

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减振器安装端头的冲压成型试验与仿真分析

河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 100-108页

作者：张博强李宗瑾赵浩翰陈国强金鑫河南工业大学机电工程学院河南郑州450001 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000 郑州宇通重工有限公司河南郑州450001

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... 详细信息

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。

关键词： Dynaform 减振器安装端头数值模拟参数优化正交试验

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新型导流式孔口防喷钻进技术研究

煤炭技术 2025年第1期44卷 178-184页

作者：王永龙杜康余在江郭佳宽麻登辉赵澳琪河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000

为解决我国瓦斯突出矿井顺层钻孔施工过程中可能出现喷孔、瓦斯超限等事故这一技术性难题,基于伯努利定律提出孔口引流防喷装置设计新思路。结合理论计算验证新理念的科学性和有效性,并提出新型防喷除尘设备的设计模型。使用FLUENT数值... 详细信息

为解决我国瓦斯突出矿井顺层钻孔施工过程中可能出现喷孔、瓦斯超限等事故这一技术性难题,基于伯努利定律提出孔口引流防喷装置设计新思路。结合理论计算验证新理念的科学性和有效性,并提出新型防喷除尘设备的设计模型。使用FLUENT数值模拟软件并基于多项指标对新模型进行参数优化,最终得出最优方案为最大长度1100 mm,最大直径φ340 mm。加工新产品并应用于山西焦煤西山煤电公司屯兰矿,应用结果表明:使用新装备在瓦斯抽采钻孔施工过程中,钻场内瓦斯浓度低于0.3%,普遍低于使用传统设备进行钻孔施工时钻场内的瓦斯浓度。

关键词：突出矿井防喷除尘顺层钻孔数值模拟伯努利定律

人工智能技术对视网膜静脉阻塞的诊断价值分析

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眼科新进展 2025年第1期 46-49页

作者：刘松涛吕辉刘向玲焦作煤业集团有限责任公司中央医院眼科河南理工大学电气化学院新乡医学院第三附属医院眼科

目的探讨人工智能(AI)技术对视网膜静脉阻塞(RVO)的诊断价值。方法选取2016年7月至2022年6月在我院眼科就诊并进行免散瞳眼底照相的9 000例患者图像，从中筛选出700例患有RVO的眼底图像，联合河南理工大学电气化学院，应用AI技术对眼... 详细信息

目的探讨人工智能(AI)技术对视网膜静脉阻塞(RVO)的诊断价值。方法选取2016年7月至2022年6月在我院眼科就诊并进行免散瞳眼底照相的9 000例患者图像，从中筛选出700例患有RVO的眼底图像，联合河南理工大学电气化学院，应用AI技术对眼底图像进行处理。本研究采用了最先进的两阶段算法(Faster-RCNN模型)、先进的一阶段检测算法(YOLOV4和YOLOV5模型),以及专门为RVO设计的改进型YOLOV5模型来处理收集到的RVO数据，并对结果进行对比分析。采用受试者工作特征曲线分析改进型YOLOV5模型对RVO诊断的灵敏度和特异度。结果 Faster-RCNN模型检测精度最高，但其参数规模远大于其他模型，且每秒帧数仅为8,不能满足检测的实时性要求。改进型YOLOV5模型检测精度仅比Faster-RCNN模型低3%,但参数规模远远小于Faster-RCNN模型，且每秒帧数比其高22。根据不同的AI模型Faster-RCNN、YOLOV4、YOLOV5和改进型YOLOV5模型，绘制的受试者工作特征曲线下面积分别为0.946 (95%CI:0.933-0.959),0.794 (95%CI:0.772-0.816),0.864(95%CI:0.845-0.884),0.930(95%CI:0.915-0.944)。改进型YOLOV5模型对RVO诊断的灵敏度为87.0%,特异度为98.9%。结论改进型YOLOV5模型拥有较高的检测精确性，所需的参数规模较小，对RVO诊断的灵敏度和特异度高，可以作为RVO新的人工智能辅助诊断方法。

关键词：人工智能视网膜静脉阻塞医学图像分析诊断价值分析

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OT技术联合无人机LiDAR在矿区地表沉陷监测中的应用研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 80-87页

作者：高奎英都伟冰陈建华杨彬张合兵徐朝冯志忠张文志国能神东煤炭集团大柳塔煤矿陕西神木719315 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000

目的为充分发挥不同尺度遥感监测在识别高强度煤炭开采地表形变方面的应用价值,方法利用卫星影像偏移量追踪技术和无人机激光雷达技术分别获取矿区尺度和工作面尺度的典型沉陷区及其参数,并结合地面观测站数据论证这两种不同尺度遥感监... 详细信息

目的为充分发挥不同尺度遥感监测在识别高强度煤炭开采地表形变方面的应用价值,方法利用卫星影像偏移量追踪技术和无人机激光雷达技术分别获取矿区尺度和工作面尺度的典型沉陷区及其参数,并结合地面观测站数据论证这两种不同尺度遥感监测的差异性。结果以神东矿区两景合成孔径雷达影像为例,利用偏移量追踪技术得到研究时段内矿区多处于地表沉陷中心,沉陷值为-3.8~0 m。无人机激光雷达技术有效识别出工作面尺度上的沉陷范围和量级,二次和三次采动区的地表沉陷量高于一次采动区的,有井下煤柱存在的区域沉陷量较小,沉陷量为-1.17~0 m。对比分析工作面两处典型区域无人机激光雷达差分数据与卫星偏移量追踪结果的差别,沉陷量较小的区域,偏移量追踪技术精度较高,沉陷量较大的区域,无人机激光雷达技术精度较高,两者得到下沉系数分别为0.61和0.72,说明无人机激光雷达获取的下沉系数更接近地面实测下沉系数。结论研究结果可为大范围和高效开采沉陷监测提供参考。

关键词：高强度开采偏移量追踪无人机激光雷达开采沉陷

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