机械工程学报

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刘玉生;高曙明;吴昭同;杨将新

. 2003, 39(3): 1-7.

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在自动特征识别的基础上，提出了基于特征的层次式公差信息的表示模型，共分为三层：基于特征的拓扑与技术相联表面层；最小特征基准元层；约束元层，并在三层之间定义了密切的联系。接着给出模型的实现方法，形成了层次式的公差表示模型，实现了公差信息的工程语义表示及其在CAD系统中的有机集成，这对于CAD/CAM的集成有着重要意义。

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机床直行部件运动误差的在线测量

苏恒;洪迈生;魏元雷;李自军

. 2003, 39(3): 8-12.

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提出了采用精确时域两点法测量机床直行部件运动误差的新方法。该方法可以克服利用经典频域三点法测量直行部件运动误差时，由于误差的非周期性、非封闭性以及端点不连续而引起的高阶谐波分量失真等边缘效应。另外，该方法既可以得到机床直行部件的运动误差，又可以得到在该机床上加工零件的直线度形状误差，这些测量信息都有助于诊断机床的误差源，以提高机床的加工精度。

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行星分度凸轮机构凸轮廓线的设计

王皓　张策　杨玉虎

. 2003, 39(3): 13-16.

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阐述了行星分度凸轮机构这一创新设计构想，该机构具有分度数大、体积小、重量轻、同时啮合滚子数多、承载能力大、以及输入输出同轴的特点。给出了该机构的两种结构形式，推导了凸轮的理论廓线方程，采用布尔运算求出了凸轮的实际轮廓，进行了机构运动仿真。

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半碗六电极悬吊球形转子的静电场干扰力矩分析

贺晓霞;高钟毓;吴秋平

. 2003, 39(3): 17-21.

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总结了国内外计算静电悬浮球形转子的干扰力矩方法。基于静电力相对转子几何中心形成的力矩的计算，推导了半碗六电极悬吊转子装置的静电场基本干扰力矩计算公式。干扰力矩以转子失中度、非球度、转子极轴相对于电极坐标系的偏移、电极电压和电极槽描述。通过仿真，界定了满足一定干扰力矩的各因素的取值范围。研究结果对于球形转子平衡装置的研究与设计具有参考价值。

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机械运动方案设计的状态空间方法

王德伦;张德珍;马雅丽

. 2003, 39(3): 22-27.

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提出了机械运动方案设计的状态空间方法，以基本变换单元为基础，建立了运动变换状态方程，提取了输入与输出特征矢量、运动传递函数与特征值，讨论了对偶矢量、状态变换矩阵及状态空间的性质，得到状态空间中运动变换特征矢量的运算规则，实现了把串联机械系统的运动方案设计问题转化为输入输出运动特征矢量在状态空间中的单环路径规划问题，通过状态空间中不同对偶点的连接方式可以获得相应的运动方案设计可行解，为机械运动方案设计提供一种新的有效方法。

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单级齿轮系统拍击特性研究

张锁怀;沈允文;董海军;刘梦军

. 2003, 39(3): 28-31，3.

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用数值仿真法和映射法研究了齿轮系统的拍击振动特性。通过研究每一次碰撞之间的映射关系、每一拍击周期之间的映射关系，得出的结论是：激励幅值的大小是影响系统拍击性能的一个重要因素；当激励幅值增大时，齿轮碰撞速度也增大，在一定条件下，将发生齿背碰撞；当激励幅值变化时，齿轮系统的初始脱齿状态也将发生变化，由此导致系统产生1周期、2周期、多周期甚至准周期拍击振动；转速波动的二次谐波分量对系统拍击性能的影响与基频分量的影响基本相同，因此，忽略二次谐波将导致较大的误差。用周期性拍击过程之间的映射关系研究齿轮系统的拍击特性，会带来很大的方便。

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基于瞬时频率估计的旋转机械阶比跟踪

郭瑜;秦树人;汤宝平;纪跃波

. 2003, 39(3): 32-36.

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提出了基于瞬时频率估计(Instantaneous frequency estimation，IFE)实现旋转机械阶比跟踪的新方法,其优点是简化了阶比分析对硬件的要求，用软件的方法实现了阶比跟踪，仿真与实际测试试验验证了本方法的正确性。本方法实现了旋转机械非平稳振动信号中参考轴瞬时转速的跟踪、估计算法，为阶比分析的实际应用提供了一种新方法，是对原有阶比跟踪技术的有力补充，特别适合于虚拟仪器发展的要求。

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蠕变损伤本构方程的优化特性

李柏林;林建国;姚新

. 2003, 39(3): 37-39.

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研究了蠕变损伤统一本构方程优化模型的特性，分析了传统的基于沿搜索方向进行迭代的优化方法失败的原因，指出了适合求解这类问题的优化方法应具有的性质。最后用进化规划对这一问题进行了求解，取得了很好的效果，所得结论对同类问题有一定的指导作用。

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弹性连杆机构结构和噪声控制一体化设计

卢剑伟;张宪民;沈允文

. 2003, 39(3): 40-43.

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对基于噪声控制的弹性连杆机构结构控制同步优化问题进行了讨论，以机构杆件的厚度和控制系统参数同时作为设计变量，以结构质量和受控系统能量量度的加权和作为性能函数，利用改进的约束变尺度法进行了优化分析。通过算例说明了该法的有效性。

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修正齿形的复合齿轮泵流量特性

许贤良;刘小华;朱玉川;王传礼

. 2003, 39(3): 44-47.

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对三惰轮复合齿轮泵的四种齿数特性组合和正位移系数修正条件下的啮合点位移、叠加运动规律和相应条件下的流量均匀性作了严格的数学分析，并得出相关结论，供进一步研究作参考。

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主轴回转误差补偿机理和动力学模型研究

杜正春;杨建国;姚振强;颜景平

. 2003, 39(3): 48-52，5.

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从补偿作用机理角度分析了主轴回转误差与加工系统之间的动态相互作用。在此基础上，着重从拉普拉斯频域和时间域分析了镗床主轴回转误差补偿切削系统的动力学特性。通过理论分析和仿真试验，得出有效补偿位移不仅受工件—主轴系统刚度和刀具刚度的影响，而且还受到切削参数，如切削重叠系数的影响。仿真和试验结果表明，SREC (主轴回转误差补偿) 技术能有效地提高加工精度，在实际工程应用中是可行的。

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冗余度机械臂关节运动和末端运动的同步容错规划

赵京;缪萍;荆红梅

. 2003, 39(3): 53-57.

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给出了可操作度这一运动灵活性指标新的物理解释，在此基础上进一步分析了退化可操作度这一容错性能指标的物理含义，由此得到了反映容错空间和实际操作度大小的臂长和转角这两种新的容错性能指标；利用它们对平面3R机械臂进行了关节运动和末端运动同步容错规划的仿真研究。研究结果表明，转角指标的最大化有利于避免发生故障时刻的退化机械臂出现奇异位形；而臂长指标有利于避免该退化机械臂在故障发生后的运动中出现奇异位形。

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地面效应对汽车外部流动的影响

谢今明;张扬军;涂尚荣

. 2003, 39(3): 58-61.

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地面效应是汽车空气动力学研究的主要难点之一。在考虑汽车与地面相对运动的基础上，利用壁面函数法计及移动地面对湍流流动的近壁效应影响，初步建立地面效应模型，然后通过求解采用K-? 紊流模型的Navier－Stokes方程组，对某沙漠车模型外部流场进行了数值模拟。结果表明，风阻系数随离地间隙增加而变大，气动升力系数随离地间隙的变化而非单调变化。若不考虑汽车与地面的相对运动将使计算结果误差较大，导致所得风阻系数偏小，升力系数偏大。计算结果与移动模型法的精确试验结果一致，说明地面效应模型能够正确反映地面对汽车外部流动的影响。

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电磁成形中板料厚度与变形深度的关系

初红艳;费仁元;陆辛;杨鲁义

. 2003, 39(3): 62-65.

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通过纯铝板的电磁胀形试验，发现在工艺条件相同的情况下，不同厚度的板料有不同的变形深度，而且在试验条件下，对于性能相同的材料，厚板的变形深度比薄板的要大。对这一现象进行了分析，认为这是由于不同的板料厚度可以导致不同的设备能量利用率，而其最根本的原因则是趋肤效应。在设备能量相同的情况下，若板料厚度小于趋肤深度，则板料的厚度越大，变形深度越大；板料厚度大于趋肤深度时，板料厚度越大，变形深度越小。并且分析了如何能获得一个最高的设备能量利用率，得出了设备电容与放电回路电感之间的关系。研究成果对指导电磁成形的工艺设计有着重要的意义。

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旋转周期为曲柄二整周的平面双曲柄四杆机构

陈辛波;岩附信行;林严;神保胜久;森川广一

. 2003, 39(3): 66-70.

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Grashof Neutral机构存在切换点 (Change point) 位置。通常认为机构在其切换点位置具有运动不确定性，其输入输出角速度比为0/0型不定式。根据运动连续性原理和洛毕达极限法则，首次导出了确定此类机构切换点(Change point) 角速度比的解析公式。并通过机构运动分析、仿真，以及机构原型的制作和实验，证明：Grashof Neutral机构旋转通过切换点 (Change point) 时的运动是完全确定的，具其运动周期为驱动曲柄旋转二整周。特别是，当机构相对杆长差取很小值时，将输出有反向自锁特征和近似长停歇期的间歇运动，具有工业实用价值。

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离心泵无分离条件下叶片型线方程研究

朱玉才;梁冰;张永利;薛强;苏荣华

. 2003, 39(3): 71-75.

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通过对压力面边界层分离条件的分析得出叶片型线方程并给出计算实例。着重强调在离心泵设计时除了重视叶轮出入口参数的选择之外，更不能忽略叶片曲度对微观流动即边界层流动的影响。叶片型线的选择应满足边界层不分离条件及由欧拉方程——泵的基本方程所确定的理论扬程条件。

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定流网络二次调节液压系统

顾临怡;曹建伟;邱敏秀

. 2003, 39(3): 76-80.

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提出一种新结构的二次调节液压系统，将传统定压网络二次调节系统中各变量马达的输入和输出端相互串联后接到定量泵的两端，使得通过各变量马达的流量基本上等于泵的输出流量，从而构成了定流网络二次调节系统。在此基础上，提出了可大幅提高该系统低速性能的高速开关型定流网络二次调节系统结构，并进行了相应的理论分析和仿真研究。结果表明，定流网络二次调节系统保持了定压网络二次调节系统的高效率、能量可回收等优点，且大幅简化了系统结构，最大限度地降低了节流损失，达到最佳节能效果。

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数控机床热误差补偿模型在线修正方法研究

杨建国;任永强;朱卫斌;黄明礼;潘志宏

. 2003, 39(3): 81-84.

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提出了一种数控机床热误差补偿模型在线修正或在线建模的方法。所得模型结果不是一个固定的公式，而是由几个简单公式组成的一个确定算法。它在根据模型得出误差预测值的同时，可不断根据输入的新数据修正补偿模型本身，且在修正运算中由于不重复使用已用的数据而使运算时间极短，可用于在线建模。研究结果表明使用本方法可大大提高热误差补偿模型的鲁棒性、通用性和精度。

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基于复合型紊流润滑理论的径向滑动轴承紊流润滑性能的研究

王小静;苏荭;张直明

. 2003, 39(3): 85-89.

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复合型紊流润滑理论是一种新型的紊流润滑理论。随着机器向高速、大型化、大功率方向发展，滑动轴承越来越多地工作在紊流工况。将先进的复合型紊流润滑理论应用于径向滑动轴承的紊流润滑性能研究，提出了建立紊流润滑参数数据库的思想，使复合型紊流润滑理论能方便地用于工程实际，并将理论计算结果与滑动轴承紊流试验数据进行对比，同时用国际通用的Ng-Pan紊流润滑理论模式进行计算对比。研究发现，复合型紊流润滑理论与试验结果更为吻合，并在此基础上研究了径向轴承紊流润滑性能随工况参数的变化情况。

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多轴随机载荷下断裂平面的确定方法?

王雷;王德俊

. 2003, 39(3): 90-93.

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在分析材料平面切应变特性的基础上，提出权值平均最大切应变平面的概念，给出多轴随机载荷下断裂平面的确定方法。该方法中，以材料损伤为权值函数，平均最大切应变峰值点对应的平面方向。通过多轴比例、非比例加载试验验证权值平均最大切应变平面与疲劳裂纹萌生平面的相关性。

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共注成形充模流动的理论模型和模拟

周国发;柳和生;何成宏;孙懋

. 2003, 39(3): 94-99.

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在共注成形多相分层流动充模成形的机理研究基础上，通过采用通用的Hele-Shaw模型和流体体积技术，推导出用于描述共注成形多相分层流动充模过程的理论模型，并提出了一种稳定有效的求解理论模型的数值方法，还模拟了材料流变性能参数和过程参数对共注成形的影响，建立了这些参数与层间界面和前沿移动界面形貌的关系。模拟研究结果与一些文献的试验结果有较好的吻合。

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三维转子密封系统气流激振的研究

何立东;高金吉;金琰;袁新

. 2003, 39(3): 100-104.

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提出了分析三维转子密封系统气流激振流固耦合作用的数值计算方法。首先建立三维转子密封流固耦合模型，然后直接数值求解密封流场的非线性气动力，形成了考虑流固耦合效应的转子密封气流激振问题的分析方法。数值计算表明，对应于不同的转速、压比和预旋，转子振动的各个频率成分的幅值不同，但始终存在着转子一阶临界转速频率成分，而且该成分的幅值随着转速、气流进口压力和正向进气预旋的增高而增大，与工程和试验中的密封气流激振现象有较好的一致性，捕捉到了密封气流激振的基本特性。

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利用品质功能展开进行产品优化设计?

唐加福;庞士宗;汪定伟;Fung Richard Y K

. 2003, 39(3): 105-109.

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考虑了产品设计过程中的设计预算和非精确性，通过引进计划可达水平和实际计划水平等概念，提出了产品优化设计的三种模型：用户总体满意模型、最小化总设计费用模型和交互式平衡模型。这些模型为设计工程师提供更多的选择机会，在不同的情况下，做出不同的优化设计方案。

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Hill非二次屈服准则次数m值识别及应变控制研究

吴建军;李祥

. 2003, 39(3): 110-112.

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正确确定本构模型中的物性参数是金属成形过程准确分析和模拟的基础。以Hill非二次屈服准则为基础，应用人工神经网络(ANN)技术建立了材料在变形过程中不同应力状态下物性参数m值的识别方法，并在MTS试验机上进行了薄壁管拉扭试验，通过试验中各阶段的实际应变增量值与m值识别前后计算所得理论应变增量值的比较，验证了识别所得m值以及根据识别所得m值进行应变控制的正确性。

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虚拟机床结构的反问题方法

佟维;卢碧红

. 2003, 39(3): 113-116.

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介绍了车削加工物理仿真系统的加工工件尺寸精度影响趋势预报中机床结构的模拟方法。以实测数据为依据，采用反问题解法构造了与实际结构刚度相当的虚拟结构模型，代替了复杂的实际结构模型。推导出求虚拟结构参数公式，编制了程序，并以实例证明了算法的有效性。

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振动式微机械陀螺的等效电学模型

车录锋;黄小振;熊斌;王跃林

. 2003, 39(3): 117-120，.

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根据振动式微机械陀螺的工作原理，建立了其机械特性的等效电路模型。陀螺差分检测电容模型和振动的等效电路模型构成了陀螺的等效电学模型，该模拟模型组合了传感器的机械特性和电学特性。陀螺等效电学模型通过电路模拟工具PSPICE实现，可用于分析陀螺的振动特性、对角速度的频响特性，优化陀螺的工作方式；还可以与接口电路混合模拟，分析陀螺和检测电路的整体性能，优化检测电路的设计。

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Al-Fe二元合金共晶组织的数值模拟

李荣德;周振平;李述军

. 2003, 39(3): 121-125.

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在考虑温度梯度对共晶生长的影响并假设固液界面为曲面的基础上，建立了与时间相关的层片共晶生长的自调整模型，采用有限差分法进行了数值求解。对含2%Fe的共晶Al-Al3Fe组织的平均层片间距进行了数值模拟，计算出了固液界面前沿的浓度场分布。采用定向凝固试验验证了模拟结果的正确性。

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大型锻件中疏松缺陷压实条件研究

任运来;聂绍珉;陈颖;Duan X

. 2003, 39(3): 126-129.

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利用对数应变的可加性和体积可压缩材料的塑性方程，建立了大型锻件中疏松孔隙率与应力和变形的解析关系式，进而得到疏松压实条件。应力和应变状态对疏松压实有各自不可替代的作用。静水应力的存在是疏松压实的必要条件。压实过程初期，静水应力起主要作用，压实过程后期，变形起减小应力值的作用。利用铅质疏松材料的压实试验，检验了疏松材料中孔隙率与应力、变形的关系，表明所得的疏松压实条件可作为实际生产的参考依据。

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支承电压与电压变化速率对静电轴承性能影响的研究

韩丰田;高钟毓;王永梁

. 2003, 39(3): 130-133.

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从机电耦合的角度研究了静电轴承中高压放大器的输出电压和电压变化速率对系统性能的影响。分析表明，支承电压的选择应结合承载能力、转子不平衡力抑制和对输出电压惰性失真的要求确定，支承电压变化速率与高压放大器的动态功耗相互制约。导出了确定支承电压及其变化速率的关系式，为系统设计提供了理论依据。理论分析结果与实例的试验结果取得了较好的一致性。

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多模式失效的机械零件可靠度计算新理论

喻天翔;孙玉秋;张祖明

. 2003, 39(3): 134-138.

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解决了长期未能解决的机械零件多模式相关的可靠度定量计算难题，提出了多模失效的机械零件可靠度值在独立假设理论计算值和薄弱环节理论计算值之间，而且是一个连续过程，随主次失效模式相关系数?12呈线性变化，给出了可靠度计算数学模型，并采用O.Ditlevsen理论给出了科学严谨的理论证明，同时给出了传动轴可靠度算例。

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锥台形壳体液压胀形过程的数值模拟

詹艳然;张哲武;王仲仁

. 2003, 39(3): 139-141.

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等边双圆锥台壳体具有形状简单、容易制作的优点，常用于小直径球形容器的无模成形。但在成形过程中，壳体赤道环焊缝处极易向内收缩，从而引发该处的失稳起皱，严重影响了球形容器的质量。针对这一问题，用刚塑性有限元对壳体在内压作用下的胀形过程进行了数值模拟，在此基础上，对锥台形壳体的初始形状进行了改进，以限制赤道环焊缝处向内的收缩。数值模拟结果表明，改进后的初始壳体既具有形状简单的优点，又能避免赤道处的起皱，且能获得圆度较好的球形容器，而这是等边双圆锥台壳体自由胀形所无法实现的。

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纳米压痕技术理论基础

黎明;温诗铸

. 2003, 39(3): 142-145.

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针对纳米压痕技术的应用现状和存在的问题，分析了现有理论研究方法以及它们的不足之处。在纳米压痕试验的基础上，提出了微硬度的新定义并根据量纲分析方法给出了微硬度的表达式。结果表明纳米尺度上的微硬度可以表达为一个与压入深度无关的常量和一个随压入深度减小而增大的分量，这为深入研究纳米压痕技术及纳米硬度的尺寸效应提供了简单易行的新方法。

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离心力场下铸造充型行为数值模拟

徐达鸣;安蕴;李鑫

. 2003, 39(3): 146-150.

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建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型，采用VC++语言自行编制了离心力场铸造充型及凝固传热的计算机模拟软件。通过模拟旋转圆柱容器中的液体从重力静止水平自由表面状态过渡到离心抛物面自由表面的动态变化过程，并与理论解析曲线对比，以及钛合金薄壁件离心浇注充型状态与试验结果的对比，检验了所建立的理论模型及计算程序的正确性。通过对钛合金薄壁铸件在重力场与离心力场浇注工艺条件下合金熔体充型行为数值模拟结果的对比表明，在一定转速条件下，金属液的离心浇注比重力浇注具有强得多的薄壁充型能力。

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齿条刃边测头在位测量大型齿轮齿形误差的基本原理及误差与变异分析

李文龙;商向东;金嘉琦;郑鹏;刘健

. 2003, 39(3): 151-154.

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针对大型齿轮的特点，阐述了基于在位测量方法的齿条刃边测头测量大型齿轮齿形误差方案的基本原理，运用误差与变异规律分析了误差条件下工具齿条刃边与被测渐开线齿面的啮合过程，给出了基于齿条刃边测头的大型齿轮齿形误差在位量仪的精度设计的理论根据。

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小型液压缓冲器的动态特性分析

郝鹏飞;张锡文;何枫

. 2003, 39(3): 155-158.

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通过数值模拟和试验研究，对一种工业自动化领域中广泛应用的多孔型小型液压缓冲器的动态特性进行了深入探讨和分析，考察了不同条件下液压缓冲器的动态特性，研究了负荷质量和冲击速度与液压缓冲器最大吸收能力的关系，为小型液压缓冲器的用户选型和最优设计提供了理论依据。

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2003年, 第39卷, 第3期　
刊出日期：2003-03-15

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