机械工程学报

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王振龙;杭观荣;王扬威;李健

. 2008, 44(6): 1-9.

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针对大多数机器鱼未采用弹性机制来提高能量利用效率和耐压能力低等的不足，对拥有高超游动能力，具有耐压结构的乌贼进行研究。分析乌贼喷射和鳍波动推进的游动机理，给出喷射推力、喷射和整周期流体推进效率方程。乌贼复合游动方式的优点是高速性和低速性均很好，能瞬时改变游动方向，噪声低，以及即使喷射速度低于周围流体速度，也能产生推力。为深入说明乌贼游动机理，研究乌贼外套膜和鳍这两套运动系统的肌肉性静水骨骼结构及其动作原理。肌肉性骨骼不但具有支撑躯体，进行动作和输出力的作用，还具有良好的耐压能力。大多数乌贼体内没有充气组织，外套膜腔内外静压平衡，进一步提高了它们的耐压能力。乌贼动作时，弹性机制能够减少能量消耗，提高能量利用效率。若能将乌贼的游动方式、肌肉组织结构和弹性机制等特点应用到仿生水下机器人上，将使其更加高效、灵活和耐压。

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空气耦合式超声波无损检测技术的发展

周正干;魏东

. 2008, 44(6): 10-14.

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空气耦合式超声波无损检测技术具有完全非接触、无损伤的特点，可用于传统超声检测手段难以适应的场合。概述空气耦合式超声检测技术的发展历程，简要分析限制该技术发展的主要技术难点，总结提高空气耦合式超声换能器效率的两种主要方法及其研究进展，介绍空气耦合式超声波无损检测技术的主要检测方法和应用领域。研究结果表明，空气耦合式超声波无损检测技术有着良好的应用前景，而高效率的超声换能器是该技术成功应用的基础，也是目前该技术领域的研究热点。

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复杂产品多学科设计优化技术

马明旭;王成恩;张嘉易;黄章俊

. 2008, 44(6): 15-26.

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针对复杂产品设计过程中存在学科组成多、学科高度耦合、复杂产品不能进行全面优化设计的问题，指出在复杂产品设计中应用多学科设计优化(Multidisciplinary design optimization, MDO)方法的必要性。阐述MDO的国内外发展现状及其基本概念。分析MDO的知识体系，总结出MDO研究应包括理论和应用两大方面，前者主要包括数学建模、系统分解、优化框架、近似模型、灵敏度分析和优化算法等理论方法，后者主要涉及软件集成、数据转换、设计数据管理、可视化、项目管理和并行计算等技术，并指出这些理论方法与应用技术间的关系。结合实际情况，建议我国应在理论创新、集成平台开发和技术推广等方向开展MDO研究工作。

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车身轻量化与钢铝一体化结构新技术的研究进展

龙江启;兰凤崇;陈吉清

. 2008, 44(6): 27-35.

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综述现代车身轻量化技术的研究进展，包括新型钢板与铝合金的应用、采用框架结构车身、零部件整合与结构优化及新的制造工艺与成形技术等。基于先进的车身骨架结构与轻质材料相结合的思想，提出钢铝一体化车身框架结构车身。在现有钢制车身骨架结构上，应用部分铝材替代钢材，通过合理的结构组合实现一体化承载，充分发挥铝合金板材在减重及强度刚度方面的优势，实现车身结构的整体优化。提出这种车身结构的研究内容、关键技术及建立精确计算机辅助工程(Computer aided engineering, CAE)分析模型的技术路线。研究内容包括如何确定钢铝的比例、铝合金替代钢的部位、钢与铝合金结构的形状和尺寸以及零件的合理布局，钢与铝的连接机理及铝合金成形理论的研究，不同钢铝比例与不同替代部位框架结构车身对整车强度、刚度、振动、噪声、可靠性、平顺性及操纵稳定性等性能的影响规律以及整车开发规范。关键技术包括新的成形工艺技术、拓扑结构优化、连接技术、电化学腐蚀问题及基于安全的轻量化车身技术。

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多股螺旋弹簧绕制过程中的动态张力

王时龙;周杰;康玲

. 2008, 44(6): 36-42.

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多股螺旋弹簧(简称多股簧)是由钢索(通常由2～7股0.4～3.0 mm的碳素弹簧钢丝缠绕而成)卷制而成的圆柱螺旋弹簧，绕制过程中对钢丝张力的一致性控制是保证多股簧的质量关键。按实际成形过程推导多股螺旋弹簧各钢丝中心线的数学模型；提出多股螺旋弹簧各股钢丝在绕簧过程中的动态张力变化理论模型。研究得出多股螺旋弹簧的成形加工质量除了与钢丝本身的质量有关外，还与绕簧的速度、对钢丝产生拉力的部件的转动惯量有关。提出一种多股螺旋弹簧绕制的工艺参数确定和控制方案。结合实际案例，在绕簧过程中钢丝的张力因系统惯性可以产生约20%的控制误差，从而找到了多股螺旋弹簧产品的废品率与拧索速度之间的关系。在上述理论模型的指导下，对原设备只需进行较小的改动，即限制设备主轴的最高转速，产品合格率随即得到较大幅度的提高，这是因为钢丝的张力因系统惯性最大只能产生小于0.6%的控制误差。

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单层及多层平面图形放缩机构的构造方法

廖启征;李端玲

. 2008, 44(6): 43-48.

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针对采用剪刀机构作为基本单元构造平面图形放缩机构时至少需要上下两层互相铰接的构件的缺点，提出一种只由刚性杆件和柔性铰链组成平面放缩机构的方法，可以避免十字交叉的铰接，只用一层平板材料就可加工完成。该方法的基本原理是，取任意四边形的中点构成平行四边形机构，完成平面任意四边形的放缩，然后推广到任意图形，把任意图形划分为多个三角形、四边形的组合，从而可以完成其图形的放缩。该研究为平面任意形状可展式机构的设计以及机构的惯性力平衡设计提供了一种通用性方法。

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壳聚糖纤维/磷酸钙骨水泥复合材料人工骨的力学性能

连芩;李涤尘;李爱民;王珏;靳忠民;贺健康

. 2008, 44(6): 49-53.

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提出采用壳聚糖纤维为增强体来改善磷酸钙骨水泥的力学性能，并模仿天然骨的结构制造具有同心圆结构的壳聚糖纤维/骨水泥复合材料人工骨。利用快速成形技术制造精密树脂模具，在模具的支持下制备两种规格的人工骨(φ20 mm×20 mm和10 mm×20 mm)，分别进行人工骨初始强度试验和体内强度试验。试验表明，由于纤维的存在，复合材料人工骨的初始强度为11～26 MPa，明显高于磷酸钙骨水泥4～10 MPa的强度；同时在犬股骨髁缺损修复的过程中，随着壳聚糖纤维的消失而逐渐形成的多孔结构和孔隙并没有降低复合材料人工骨的力学性能，而是通过形成的多孔结构促进骨长入来维持人工骨的强度，使得人工骨多孔结构与强度的矛盾关系得到缓解。

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基于矩阵变换的多刚体系统振动分析符号建模

姜伟;陈学东;严天宏

. 2008, 44(6): 54-60.

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针对复杂多刚体系统振动分析问题，提出一种基于矩阵变换的符号建模方法。采用矩阵和矢量对刚体质量惯量、弹簧－阻尼连接参数、约束和空间运动状态进行整体定义，使符号推导简捷明了。将振动状态下刚体小位移线性化，通过线性变换描述不同点相对于不同坐标系位移之间的关系。分别针对无约束和开环约束多刚体系统采用拉格朗日方法导出适于作控制和振动分析的线性常微分方程，揭示了两组方程与表征系统约束拓扑信息的系统约束坐标变换矩阵之间的关系。进一步阐述一般开环约束系统中系统约束坐标变换矩阵的构造方法。数值仿真和试验结果验证了该方法的正确性和有效性。

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银铜钛合金与立方氮化硼磨粒钎焊界面显微分层结构及形成机理

丁文锋;徐九华;傅玉灿;苏宏华;肖冰;徐鸿钧

. 2008, 44(6): 61-65.

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采用银铜钛(AgCuTi)合金钎料在加热温度920 ℃和保温时间5 min工艺下进行立方氮化硼(CBN)磨粒与45钢基体的连接试验，使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析磨粒与钎料结合界面的组织结构特征与物相组成。结果表明，钎焊过程中，CBN磨粒与AgCuTi合金结合界面出现了显微组织分层现象，从CBN晶体到钎料层由CBN/TiB2/TiB/TiN/含Ti合金构成，这种过渡结构有利于磨粒与钎料之间的化学键和力学性能过渡。反应热力学分析显示界面反应产物可以依靠置换反应形成；通过对B、N原子的扩散能力差异分析表明，界面新相形核顺序依次为TiN、TiB2、TiB。

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基于支持矢量机的小波域超声信号消噪技术

杨克己;乔华伟

. 2008, 44(6): 66-71.

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为了提高超声无损检测与无损评价基础数据的信噪比，提出一种基于支持矢量机模式识别理论的小波域超声信号消噪技术。该技术在研究材料内部散射体引起的结构噪声产生机理，以及分析传统裂谱分析算法局限性的基础上，利用小波变换方法将原始超声检测信号分解到小波空间，并通过采用以高斯函数为核函数的支持矢量机所构成的信噪分离器对信号和噪声进行识别、分离来消除噪声，得到高信噪比的超声回波信号。试验结果表明，与传统裂谱分析算法相比，该技术提高了消噪性能的稳定性，增强了湮没材料内部各种散射体散射中的缺陷回波信号能力。

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考虑失效相关的k/n系统动态可靠性模型

王正;谢里阳

. 2008, 44(6): 72-78.

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运用载荷—强度干涉模型、顺序统计量理论和概率微分方程建立随机载荷作用下的失效相关k/n系统动态可靠性模型，研究系统可靠度和失效率随时间的变化规律。在不作失效独立假设的前提下，运用系统级载荷—强度干涉模型建立失效相关k/n系统可靠性模型，以及k/n系统强度的累积分布函数和概率密度函数。从随机载荷作用的统计学意义出发，运用顺序统计量建立载荷多次作用下的k/n系统可靠性模型。运用泊松随机过程描述载荷的作用过程，分别建立强度不退化和强度退化时的k/n系统动态可靠性模型，并研究k/n系统可靠度和失效率随时间的变化规律。研究表明，k/n系统的可靠度随时间逐渐降低；k的取值越大，k/n系统的可靠性越低，失效率越高。强度不退化时，k/n系统的失效率随时间逐渐减小且早期失效率较高；强度退化时，k/n系统的失效率具有“浴盆”曲线的特征。

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6-RSS型并联机构奇异性分析

曹永刚;张玉茹

. 2008, 44(6): 79-87.

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针对无法获得精确奇异位形空间分布的6-RSS型并联机构，寻找到一种间接表征奇异位形空间分布的方法。定义一个具有物理意义的能表征非奇异位形与奇异位形之间在静力学特性上接近程度的接近度函数，利用接近度阈值定义这种在静力学特性上接近奇异的位形为“拟奇异位形”，定义所有拟奇异位形构成的空间实体集合为“拟奇异空间”。从奇异位形与拟奇异位形定义出发，论证出机构所有奇异位形必包含在拟奇异空间中，从而在无法获得精确奇异位形时利用拟奇异空间可间接地预知机构的奇异位形空间分布，避免机构进入拟奇异空间，达到避免机构处于奇异位形的目的。针对6-RSS型并联机构，利用简化后的接近度函数，获得该机构在定姿态下的拟奇异空间的多个截面图和三维实体图，为该机构在实际应用中避免奇异位形提供直观的参考依据。利用6-RSS机构的实例数据指出雅可比矩阵行列式值不能表征奇异接近程度，推证出与本文方法类似的Voglewede约束最优方程法的不足并加以修正。

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二维数字化齿面的插削展成加工方法

王伏林;易传云;杨叔子;陈静

. 2008, 44(6): 88-94.

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为解决数字化齿面加工问题，基于数字化曲面的共轭原理和齿轮啮合原理，提出二维数字化齿面插削展成加工方法。通过建立离散表达的数字化齿面与解析表达的标准刀具面之间的插削加工数学模型，研究数字化齿面与标准刀具面在加工过程中的几何关系与相对运动，求得刀具截形上与数字化齿面每个离散点相对应的共轭点及其相互接触时的对应共轭运动，并将所求离散展成运动参数自动排序，插值形成连续共轭运动，实现对数字化齿面的连续插削加工。对给定二维数字化渐开线齿面和非标准数字化修形齿面进行展成插削加工试验，成功插削出合乎要求的真实齿面，验证了所提出方法的正确性。

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温度场分析的重构核粒子边界无单元法

秦义校;程玉民

. 2008, 44(6): 95-100.

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将重构核粒子法和Laplace方程的边界积分方程方法结合，提出温度场分析的重构核粒子边界无单元法。推导Laplace方程边值问题的重构核粒子边界无单元法公式，建立相应的重构核粒子边界无单元法离散化方程。重构核粒子法构造的形函数具有不低于核函数的高阶光滑性，能精确重构插值点多项式的真值。数值算例表明，温度场分析的重构核粒子边界无单元法既有无网格方法的优势，又具有较高精度。

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Stewart平台关节空间惯性矩阵块对角占优分析与判别

姚郁;傅绍文;韩蕾

. 2008, 44(6): 101-106.

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分析Stewart平台关节空间动力学模型惯性矩阵块对角占优特性，并给出相应的判别方法。首先使用拉格朗日方法建立平台关节空间动力学模型。然后针对平台几何结构指出一般情况下邻近支路耦合最为强烈，即关节空间动力学模型的惯性矩阵是块对角占优的，并定义反映这种耦合关系的矩阵块对角占优指标。最后给出一种判别平台惯性矩阵在给定工作空间内是否满足块对角占优指标的方法，依据该方法在给定工作空间内选择有限个位置姿态点，若惯性矩阵在这些位姿点处具有块对角占优特性，则可保证给定空间内任意点均具有这种特性。由于Stewart平台具有惯性矩阵块对角占优特性，在研究其控制方法时可将耦合强烈的邻近支路加以整体考虑，即分散控制三个两输入两输出子系统，从而降低传统单输入单输出单通道控制方法的保守性。

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重型机械领域中的预应力坎合连接原理及应用

彭俊斌;颜永年;张人佶;林峰

. 2008, 44(6): 107-113.

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预应力坎合连接技术是在重型机械领域中的一种剖分后的组合技术。在自然界中，由于生物长期进化的自适应性使生物能够产生很好的微观机械阻挡，从而形成连接的效应；在机械领域中，则需要通过高的表面接触应力，形成接触区的全塑性变形，达到双尺度机械阻挡和粘着效应，从而提高界面的抗剪能力。从生物学、弹塑性接触力学以及粘着理论的角度分析预应力坎合的基本原理，并用有限元和试验分析弹塑性接触和坎合结构的形成。在预应力坎合作用下，剖分件在预应场的作用下形成具有承载能力的整体件。此外，还介绍了预应力坎合原理在重型机械领域中的应用情况。

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燃料电池混合动力客车整车控制策略

曹桂军;卢兰光;李建秋;何彬;欧阳明高

. 2008, 44(6): 114-119.

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汽车能耗和排放污染问题近年来已引起广泛关注，以氢气为燃料的燃料电池汽车是实现近零排放的可行途径。在燃料电池混合动力客车中，整车经济性和燃料电池发动机的耐久性及可靠性在很大程度上取决于整车能量管理策略的优劣。对能量混合型燃料电池城市客车基于电压控制的能量管理策略和基于电流控制的能量管理策略进行讨论，由于蓄电池输出电流对总线电压的变化敏感，使得基于电压控制的能量管理策略在实际中应用效果并不理想，而基于电流控制的能量管理策略更适合能量混合型燃料电池城市客车。基于电流控制的能量管理策略包括能量分配和动态滤波两个部分，这种策略构成能够保证燃料电池发动机平稳运行和蓄电池组的合理使用。道路试验结果表明，基于电流控制的能量管理策略很大程度改善了整车经济性和可靠性。

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带孔网板数字化多点成形过程中拉裂缺陷的有限元分析

谭富星;李明哲;蔡中义

. 2008, 44(6): 120-124.

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采用动态显式有限元软件建立多点成形拉延有限元模型，对不同厚度的带孔网板和无孔板多点拉延成形进行数值模拟。利用成形极限图判断板料成形过程中是否被拉裂。模拟结果表明，在相同的成形条件下，带孔网板拉延成形时容易发生拉裂缺陷。分析带孔网板成形时容易被拉裂的原因，得到无孔板和带孔网板拉延成形时拉裂临界。对在基本体和网板之间放置弹性介质和钢质垫板的成形方式进行数值模拟和试验验证，结果表明带孔网板成形效果很好，而且模拟结果和试验结果吻合良好。

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并联机构以保持构型通过奇异位置的方法

王玉新;李雨桐;郭瑞琴

. 2008, 44(6): 125-130.

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通过研究单输入参数作为自变量的并联机构构型曲线分岔特性，以及构型分岔曲线对输入参数扰动的响应，提出一种使并联机构以保持的构型通过奇异位置的扰动函数方法，并以半规则六边形Gough-Stewart并联机构为例，构造并联机构以保持的构型通过奇异位置的扰动函数。在扰动函数的作用下，并联机构以微小的误差到达奇异位置，并按原构型曲线返回。该方法解决了并联机构在奇异位置处运动不确定的问题，使并联机构能够在整体工作空间内给出确定的运动输出。

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爆炸硬化ZGMn13Cu2NV钢辙叉的组织和性能

张福成;吕博;刘辉;徐安友;王天生;王鑫;张明

. 2008, 44(6): 131-136.

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为提高高锰钢辙叉的初期抗磨损和抗变形能力，采用自行研制的黑索金(RDX)塑性片状炸药，对ZGMn13Cu2NV钢辙叉表面进行爆炸预硬化处理。系统地研究爆炸硬化处理ZGMn13Cu2NV钢辙叉硬化层组织结构、力学性能以及实际使用寿命，从而确定ZGMn13Cu2NV钢辙叉爆炸硬化处理最佳工艺。结果表明，利用厚度为3 mm的RDX炸药爆炸2次，并且两次起爆点错位20 mm以上，可获得ZGMn13Cu2NV钢辙叉理想爆炸硬化效果。ZGMn13Cu2NV钢辙叉表面爆炸硬化的机理是形变孪晶硬化，爆炸硬化处理可使ZGMn13Cu2NV钢辙叉实际寿命提高30%以上。

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面向多体动力学仿真的零部件运动约束识别与应用

许文良;张树有;伊国栋;傅云

. 2008, 44(6): 137-142.

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零部件运动约束的添加是多体动力学仿真建模过程中的重要环节。通过零部件CAD模型定位关系的分析，提出运动约束度及其运算规则，从零部件CAD模型的定位信息中识别运动约束信息，并分别进行零部件平动约束度和转动约束度的归并运算，求取模型的运动约束信息，实现零部件运动约束的自动添加。该方法在低压断路器的仿真试验中得到验证，结果表明该方法是可行的。

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电阻点焊位移信号的混沌与分形特性试验

罗震;王蕤;单平;马迎兵;邹帆

. 2008, 44(6): 143-147.

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以混沌理论为基础对电阻点焊位移信号进行分析与研究，通过对7种不同工作状态下时间序列的最大Lyapunov指数计算，发现点焊位移信号的值均大于0，证明位移信号中存在混沌现象，应采用混沌的方法研究与分析点焊位移信号，该研究为点焊质量的判断和预测开辟有效的途径。由于用经典欧式几何方法描述位移信号误差较大，提出用分形维数作为特征值来量化具有混沌特性的点焊质量，点焊位移检测试验结果表明此方法能反映点焊质量微小变化，可提高质量检验的准确性。

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全地形轮式移动机器人运动学建模与分析

宋小康;谈大龙;吴镇炜;王越超

. 2008, 44(6): 148-154.

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提出全地形轮式移动机器人的正逆运动学问题。将机器人看成一个混合串－并联多刚体系统，从每个轮－地接触点到机器人车体分别构成一个串联子系统，抛弃车轮纯滚动假设，在轮－地接触点处建立瞬时坐标系，考虑车轮的平面滑移，从而对每个串联子系统形成一个封闭的速度链。对于每个速度闭链，可直接在驱动轮轮心处写出从机器人各驱动轮到机器人本体之间的运动方程，将每个速度闭链的运动方程合并即可得到机器人的整体运动学模型。以一个具有被动柔顺机构的六轮全地形移动机器人为对象进行推导，该方法既考虑了地形不平的影响，又考虑了车轮的前向、侧向及转向滑移，已知机构参数后就可以直接写出机器人的速度方程，且便于运动学求解。该方法对于轮式移动机器人的运动学建模具有一般性，且具有物理意义明确、推导过程简洁等特点。

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基于小波迦辽金法的复杂封闭空腔结构—声耦合场分析

张肃;陈南;李普;张建润

. 2008, 44(6): 155-160.

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基于小波的紧支性、正交性及Daubechies小波函数与其尺度函数的可微性，以Daubechies小波尺度函数作为Galerkin方法的基函数，研究求解任意复杂封闭空腔结构—声耦合场的方法。Galerkin法须要涉及Daubechies小波尺度函数的求导和积分，即所谓关联系数，而Daubechies小波不存在解析表达式且具有强烈振荡性，采用数值求导和积分存在很大误差。因此根据小波双尺度方程，给出求解结构—声耦合场中涉及的关联系数的精确计算格式。而后利用小波迦辽金法对一类似轿车车身的复杂封闭空腔，在20～250 Hz频段内进行结构—声耦合场预报，将计算值和试验测量值进行比较，证明该方法能够准确预报耦合场的固有频率和腔内声压分布情况。

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基于高阶累积量的齿轮系统故障检测与诊断

邵忍平;黄欣娜;刘宏昱;徐永强

. 2008, 44(6): 161-168.

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详细讨论高阶累积量(Higher order cumulants，HOC)的特点和性质，分析基于HOC理论的相关信号处理技术，以及在处理随机信号的非线性特性时独特的功能。基于HOC的振动信号分析处理技术，即双谱分析、1.5维谱分析以及双相干谱分析方法，分析了各自特点以及估计算法。在此基础上，将HOC引入到机械传动齿轮系统的故障诊断分析之中, 对系统故障特征进行提取并对故障类型进行区分。对不同大小和不同类型故障的传动系统进行试验测试，采用HOC进行特征提取识别，并对HOC理论实际应用效果作了分析评价，表明HOC是一种较理想有前途的有效方法。

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3自由度球面并联机构3-RRR静力全解

周玉林;刘磊;高峰

. 2008, 44(6): 169-176.

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采用传统的拆杆法建立机构的静力学平衡方程，考虑构件弹性，利用小变形叠加原理建立机构的变形协调补充方程，进而完成3自由度球面并联机构的静力学分析。求得包括机构输入与输出载荷关系的每个构件上的全部力、力矩。通过计算，得到在三种外载荷下构件上的全部(各)力、输入转矩与机构运动位姿的关系图。结果表明，当作用在机构的外力(仅)F通过球心时，机构的输入力矩恒等于零，而构件上的力在全空间内随着机构位姿的变化比较平缓，机构等价一般结构架体而与机构的特性无关。仅在外力矩M作用下，机构的输入力矩、构件上的作用力随着机构位姿的变化与机构的特性相关(与雅可比矩阵的奇异性一致)，力与力矩在构件上所产生的两部分力是独立的，并可以分离。研究为该机构在工程中的结构设计与应用提供静力学理论基础和依据。

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多体柔性永磁吸附爬壁机器人

桂仲成;陈强;孙振国

. 2008, 44(6): 177-182.

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为实现永磁间隙吸附式爬壁机器人在复杂空间曲面上的可靠吸附与灵活运动，在分析爬壁机器人复杂空间曲面运行须解决的关键问题的基础上，基于爬壁机器人的多体动力学仿真和样机试验，设计了采用多体柔性吸附系统的间隙吸附式爬壁机器人，即爬壁机器人由轮式移动机构和吸附系统组成，吸附系统安装在轮式移动机构的底盘上，且和壁面是非接触的。吸附系统由多个相互独立的吸附装置构成，每个吸附装置通过具有2转动自由度的连接机构和轮式移动机构连接，并由被动的万向滚动轮部分或完全支撑在壁面上，各吸附装置在吸附力的作用下可自调节相对于壁面的位姿。对多体柔性吸附系统的曲面适应性进行优化。仿真及试验结果表明，多体柔性吸附爬壁机器人可自适应壁面形貌和曲率的变化，它在表面是复杂空间曲面的壁面上运行时的吸附和运动性能接近在平整壁面上运行时的相应性能，吸附可靠且运动灵活。

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维弧对变极性等离子电弧特性的影响

韩永全;陈树君;殷树言;杜茂华

. 2008, 44(6): 183-186.

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变极性等离子弧(Variable polarity plasma arc, VPPA)焊接在厚板铝合金焊接中具有独特的优势。维弧及其维弧电源对变极性等离子电弧形态、力学特性和电弧静特性等有重要影响。通过高速摄像、压力传感器和基于工控机的信号检测系统，分析了维弧对变极性等离子电弧形态、电弧力和焊接工艺的影响规律。发现在变极性等离子弧反极性期间由于维弧电源的分流作用，电弧力下降，并易造成双弧和降低电弧电压等现象。试验结果对变极性等离子弧焊接工艺稳定性及其焊接过程控制有重要的理论指导意义。

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钛合金薄壁壳体强旋热力耦合有限元分析

李虎;詹梅;杨合;陈岗;黄亮

. 2008, 44(6): 187-193.

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钛合金薄壁壳体强力热旋是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程。合理的有限元模型建立是获得该成形过程中温度场、应力场和应变场等信息的关键，从而为揭示其成形机理、合理选择工艺参数和提高成形质量提供依据。在合理地施加温度边界条件模拟外加热源，并考虑各种热效应的基础上，基于通用有限元软件ABAQUS的dynamic、temp-disp和explicit模块建立符合实际的钛合金薄壁壳体强旋热力耦合三维弹塑性有限元模型，分析TA15钛合金薄壁壳体热旋过程中温度场、应力场、应变场和壁厚的分布及旋轮圆角半径对贴模性能的影响。结果表明，摩擦生热和接触换热的作用使在旋压区沿厚度方向形成较大的温度梯度，产生明显的不均匀变形；等效应力最大值前期大多在圆角过渡区，后期大多在旋轮与板料接触区，且后期板料表面出现应力集中；越靠近零件口部，不贴模趋势越明显；随着旋轮圆角半径减小，贴模性能越好。

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粘性流体阻尼器的设计与试验

贾九红;沈小要;杜俭业;汪玉;华宏星

. 2008, 44(6): 194-198.

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提出一种粘性流体阻尼器的结构设计方法，并进行试验验证。分析冲击载荷作用下粘性流体阻尼器的工作原理，基于Maxwell粘弹性流体模型，用分离变量法求解硅油流体流过活塞与缸壁之间间隙时的速度解和切应力，推导出阻尼力的数学表达式，并运用落锤冲击试验确定其中的参数。基于推导的阻尼力表达式选择满足指标要求的阻尼器结构尺寸，设计粘性流体阻尼器样机，并通过跌落试验研究不同冲击速度下阻尼器的力学特性。一方面，从试验分析得到的阻尼系数验证了所计算样机结构尺寸的准确性；另一方面，试验曲线与理论曲线吻合得很好，从而验证了阻尼力数学模型的合理性。

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转子径向碰摩非线性流固耦合动力学特性全自由度的动态分析

袁振伟;王三保;岳希明;褚福磊

. 2008, 44(6): 199-205.

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基于Jeffcott转子模型，用6自由度方法研究考虑涡轮非线性流固耦合力的转子径向碰摩动力学特性。通过响应分叉图、波形图、频谱图、轨迹、Poincaré图以及频率瀑布图分析在涡轮非线性流固耦合力作用下转子径向碰摩的动力学表现。与不考虑涡轮非线性流固耦合力相比，转子的径向碰摩的稳定运动区大大减小，转子的碰摩转速门槛值也相应降低，并且碰摩一开始系统振动就出现比较复杂的运动形式；轴向振动的频谱中明显出现了密集的超谐波群，扭转振动的频谱中则明显出现了密集的亚谐波群，这种具有混沌特征的频率成分代表了系统在碰摩力和涡轮非线性流固耦合力作用下的主要运动形式；在整个转速范围内，横向振动几乎具有单一的同步频率成分，轴向振动则表现出非常丰富的超谐波频率成分，这些频率成分主要分布于三个随转速的增加分别向三个固定的频率逼近且幅值逐渐升高的密集超谐波频带，扭转振动则在1/2倍频附近表现出丰富的亚谐波频率成分，其幅值也随转速的增加而逐渐升高。上述结论对涡轮转子系统的动力学设计和故障诊断具有重要意义。

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基于定子磁场定向的无轴承异步电动机控制策略

黄守道;蔡国洋;高剑

. 2008, 44(6): 206-212.

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集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电动机是一个非常复杂的非线性系统，电磁转矩与径向悬浮力之间的非线性解耦是实现电动机稳定悬浮运行的基础。提出基于转矩绕组定子磁场定向控制策略，设计自适应磁通观测器观测定子磁通，径向悬浮控制所需的转矩绕组气隙磁通由观测的定子磁通和定子电流适时辨识。应用Matlab/Simulink对样机进行了仿真研究，计算机仿真表明，电磁转矩与径向悬浮力之间的完全解耦可以实现，验证了定子磁场定向控制策略的有效性。

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柴油机微粒过滤器的声学模型及热态声特性

高文志;冯黎明;王辉

. 2008, 44(6): 213-218.

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探讨了柴油机微粒过滤器三维声学模型的简化方法，利用 Sysnoise 软件对简化模型进行热态下的三维数值模拟计算，得到微粒过滤器的传递矩阵。采用传递矩阵法计算微粒过滤器热态下的插入损失。在半消声实验室中搭建发动机试验台架，测试发动机标定点下微粒过滤器的插入损失。测试结果与计算结果对比分析验证了声学模型的合理性，可为优化设计微粒过滤器提供必要的理论依据。

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面向重组维修的机械系统可靠性建模与仿真

黄良沛;刘德顺;岳文辉;尹喜云

. 2008, 44(6): 224-230.

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机械设备发生故障时需要及时对失效的零件进行更换，重组维修过程实际上破坏了原有的系统可靠性模型，因此需要对系统可靠性模型进行重构。基于机械系统中零件的失效时间分布密度函数，研究重组维护中机械系统在服役期间零件年龄分布规律，重构了机械系统可靠性数学模型。以零件失效时间是韦布分布函数为例，通过数值仿真分析零件失效时间分布密度函数的参数对系统可靠度的影响，对指导以可靠性为核心的机械系统维护具有重要意义。

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压电柔性结构模态参数辨识的小波变换法

徐亚兰;陈建军;马娟;崔明涛

. 2008, 44(6): 231-236.

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利用小波变换的线性变换特性，结合Morlet小波的性质和结构振动系统自由响应信号的形式，构造了一组小波族，并通过利用2-范数对结构响应信号的小波变换进行归一化以及小波变换局部极大值的计算，获得了结构的模态频率与模态振型。仿真结果表明，Morlet连续小波变换不同尺度之间重叠的冗余性，使得利用尺度与信号频率的变换关系来进行准确的密集模态参数辨识比较困难，而本文方法简单有效，比直接利用Morlet小波更为直观、方便和准确，对压电柔性结构的低频密集模态频率和模态振型能够很好地辨识。

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大厚度复杂曲面线切割丝损在线检测及补偿

任福君;姜永成

. 2008, 44(6): 237-242.

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针对在高速走丝电火花线切割机床上利用附加三轴联动装置加工大厚度三导线空间曲面中电极丝损耗影响加工精度的问题，分析导致电极丝损耗的主要因素以及对加工精度的影响并设计电极丝损耗变化在线检测装置。通过引入补偿因子，对数控模型进行了改进，提出了包含实时补偿量的数控算法。建立基于可编程多轴运动控制器(Programmable multi-axis motion controller，PMAC)的运动程序实时补偿预处理模块，给出实时加工补偿实例，进行线切割加工对比试验，试验结果表明，电极丝损耗对加工精度影响大幅减少，较好地消除了丝径变小对加工精度的不利影响，验证了电极丝损耗检测及在线补偿模块的有效性，也为二维高精度、大厚度、大行程工件线切割加工提高加工效率，节省原材料，充分利用电极丝提供了有力支持。

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新型耐热高强钢P91的高温力学性能

王雪凤;吴任东;邓晨曦;颜永年

. 2008, 44(6): 243-247.

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P91是一种新型的耐热高强钢，广泛用于制造大型火力发电机组中的各种耐热管道，它不同于一般的焊缝钢管，主要是采用高温塑性成形方法生产的，对其高温力学性能进行研究的意义重大。在Gleeble 1500D 热力学模拟机上进行大量试验，测得了P91不同变形条件下的真实应力—真实应变曲线。试验曲线表明，P91在变形过程中存在动态再结晶现象，且随着温度的升高和应变速率的降低，动态再结晶现象越易发生，临界应变量越小，流变应力下降越显著。使用Origin 7.0对各种变形条件下的峰值流变应力进行分析，得出流变应力基于Zener-Hollomon参数的函数关系，建立了P91高温流变应力的数学模型。

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考虑时间不确定性的研制过程评估与优化方法

梁亮;黄卓;郭波

. 2008, 44(6): 248-252.

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迭代是研制过程的一个基本特征。针对产品研制中的顺序设计迭代，考虑设计活动完成时间的不确定性，采用多阶段Markov过程对研制过程进行建模，建立任务完成时间预测模型。在此基础上以给定风险下的完成时间最小为目标，对研制过程进行优化建模。实例分析说明了时间预测与过程优化的建模方法，并用仿真结果进行了对比验证。分析表明，该方法能较好地反映研制过程顺序迭代特点，可为优化产品研制过程、缩短研制周期提供有效工具。

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火工品压药压力的控制新方法

郑连清;孙才新

. 2008, 44(6): 219-223.

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有效而精确地控制压药压力是保证火工品质量的重要工艺手段。针对火工品药剂对象压力控制是典型的非线性控制，传统的控制方法无法满足要求的问题，采用仿人智能控制理论解决火工品药剂对象压力的控制，提出基于误差信息空间相平面设计仿人智能控制器的思想，建立并设计基于仿人智能的火工品药剂压药控制模型。该系统模型的突出特点为：在线适应和实时控制能力强，具有学习、记忆和推理的能力。进行实际产品生产试验，结果表明该方法能解决火工品药剂对象压药压力的高精度无超调控制的关键问题，产品一致性好。

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2008年, 第44卷, 第6期　
刊出日期：2008-06-15

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