机械工程学报

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刘常杰;段宇;王一;叶声华

. 2010, 46(18): 1-6.

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机器人柔性坐标测量系统能够实现大型工件尺寸在线快速测量，是自动化生产线的关键质量监控设备。现场校准技术是柔性坐标测量系统的关键技术之一，校准精度直接影响系统测量精度。现场精确建立机器人末端工具坐标系与视觉传感器坐标系形成的手眼关系、机器人运动学模型参数以及机器人基坐标系是现场校准的主要内容。通过设计中间靶标，利用激光跟踪仪直接测量的方法建立手眼关系，其转换精度不受机器人运动学误差影响；设立校准球体，实现基于距离不变模型的连杆参数现场快速校准；根据机器人正向运动学模型和激光跟踪仪的测量，利用基于奇异值分解的配准方法求解转换矩阵，高精度地建立机器人基坐标系。经过激光跟踪仪一次校准后，测量系统可利用基准球体实现机器人快速在线校准，减小模型参数变化对测量系统精度的影响。试验证明，校准后的测量系统整体误差低于0.2 mm。

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基于一维靶标的结构光视觉传感器标定

周富强;蔡斐华

. 2010, 46(18): 7-12.

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针对结构光视觉三维测量模型参数的现场标定，提出一种基于自由移动的一维靶标(至少包含3个共线特征点，取其中之一为特征线的原点)的结构光视觉传感器标定方法。根据一维射影变换获取靶标上特征线的消隐点，并与摄像机投影中心确定特征线在摄像机坐标系下的方向矢量；基于特征点的长度约束及方向约束计算特征点的摄像机坐标，得到特征线的直线方程；利用射影变换和特征线的方程获得多个非共线的光条上控制点的摄像机坐标，将控制点拟合成光平面。试验表明，在一般试验条件下，一维靶标结构光参数标定方法可以达到平面靶标法的标定精度。相对于二维靶标，高精度大尺寸一维靶标加工制造容易，维护简单，更重要的是可以用于大尺寸结构光视觉测量的现场在线标定。

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基于单壁碳纳米管阵列的力敏传感器

唐一科;郑富中;周兆英;杨兴;吴英

. 2010, 46(18): 13-17.

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利用传统的硅微加工技术，在硅片上制作出平行的微电极对，然后对硅片进行深刻蚀穿通，在微电极对之间获得长方形的贯通缝。接着利用大气流定向式的化学气相沉积方法在带有贯通缝与微电极的硅片上生长出超长单壁碳纳米管阵列，使单壁碳纳米管阵列较整齐地悬于平行电极对之间，待将生长有纳米管的硅片粘在聚氯乙稀薄板上之后，再用激光技术切除掉贯通缝的连接部分，使作用于聚氯乙稀薄板上的力能够直接传递到单壁碳纳米管阵列。引出导线，完成此微纳力敏传感器件的制作。随后主要开展悬空单壁碳纳米管阵列应变传感方面的研究，获得了较高的压阻因子与线性度。结果表明这种制作方法具有过程简单、成本低等特点，为基于碳纳米管的微纳传感器件的制作提供新的思路。

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基于联合概率密度判别器和神经网络技术的煤种辨识方法

谭丞;李晓敏;徐立军;吴煜婷

. 2010, 46(18): 18-23.

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提出一种基于联合概率密度判别器和神经网络技术进行煤种在线辨识的方法。根据不同种类的煤燃烧时火焰的特征不同，利用三个光电传感器来获得燃烧火焰在红外、可见光和紫外三个谱段上的辐射信号，通过特征值提取得到火焰辐射信号在时域和频域内的特征值，经过主成分分析处理得到正交化的、维数压缩的特征值矢量。利用获得的正交化特征值矢量数据，建立每一已知煤种的联合概率密度判别器和神经网络模型。利用基于燃煤特征值分布的联合概率密度判别器可进行是否为新煤种的判别，非新煤种则利用神经网络模型辨识燃煤的种类。试验结果表明，在某电站锅炉所测试的四种煤的情况下，结合联合概率密度判别器和神经网络模型进行燃煤种类的辨识，20次测试的平均成功率为97.6%。

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线性调频脉冲压缩方法在空气耦合超声检测中的应用研究

周正干;魏东;向上

. 2010, 46(18): 24-28.

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为了提高空气耦合超声检测中的信号强度及其信噪比，研究线性调频脉冲压缩技术在空气耦合超声检测中的应用。介绍线性调频脉冲压缩技术的基本原理及其匹配滤波器的设计与实现，分析脉冲压缩参数对空气耦合超声检测结果的影响，试验研究不同激励方式对空气耦合超声换能器接收信号的影响以及脉冲压缩方法对提高信噪比的实际效果，构建空气耦合超声C扫描检测系统，对碳纤维增强复合材料板进行检测试验。研究结果表明：相对于常规脉冲激励方式，连续波激励方式可提高换能器的能量转换效率，激励信号频率特性与换能器频率特性相一致时效果最佳；应用线性调频脉冲压缩方法后，空气耦合超声检测的信噪比有了明显提高，检测效果得到了明显改善。

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基于刚体位移的天线反射面拟合新算法

马增祥;杨德华;王淑青;程景全

. 2010, 46(18): 29-35.

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射电望远镜和雷达天线的反射面的加工误差和变形直接影响系统的工作性能。为准确计算反射面的实际误差，一般须对变形后的反射面进行最佳抛物面拟合。基于刚体空间运动原理，提出一种利用确定刚体位移的6自由度及抛物面的焦距共7个广义自由度来拟合空间抛物面的新方法。通过该方法可直接求得最佳抛物面的顶点空间位置、轴线方向及其焦距。回顾传统的由一般二次曲面推出特征值的抛物面拟合法和小变形下基于法向偏差的抛物面拟合方法，并通过计算实例与之进行比较。验证了方法的稳定性和精确性。同时还集成了一种简便的拟合误差求解方法。

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精密离心机加速度载荷模型研究

吴付岗;王军

. 2010, 46(18): 36-40.

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分析地球自转及地球引力对精密离心机上加速度计实际承受载荷的影响，得到加速度载荷中的地球自转修正量和地球引力修正量。在此基础上，将静止状态下被测加速度计工作轴向为本地重力加速度方向时的输出值作为基准值，调整转台转速使得旋转状态下加速度计输出值等于基准值，然后用修正的加速度载荷公式计算此状态下的工作半径，并将其作为半径基准对其他旋转状态下的动态工作半径进行测量，进而获得一个与静态工作半径和方位失准角无关的加速度载荷模型。该模型可消除由于加速度计质心位置无法精确定位所带来的静态工作半径和方位失准角测量误差问题，有效提高精密离心机的加速度载荷给定精度。

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功率超声对7050铝合金除气净化作用的试验研究

李晓谦;陈铭;赵世琏;李开晔;吴昊

. 2010, 46(18): 41-45.

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通过传振工具杆，分别在不同功率、不同频偏度、不同温度区间对铝合金熔体施加超声振动，利用基于减压原理的HYSCANⅡ测氢仪对每次试验后熔体中的氢气体积分数进行测量，进而探讨超声振动对7050铝熔体除气的影响规律及其作用机制。试验结果表明，经超声处理的铸锭，凝固组织气孔显著减少，铝合金气体体积分数随着超声功率的增加而逐渐减少，共振状态下的超声除气效果明显好于非共振状态，在700～720 ℃温度范围内的超声除气效率大大高于640～660 ℃温度范围内的除气效率。超声空化效应对产生大量的空化泡起着关键作用，空化气泡的“表面效应”和“壳层效应”在超声除气过程中起着决定作用。

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相变诱发塑性钢板的非弹性回复行为及其对回弹的影响

余海燕;鲍立;高云凯

. 2010, 46(18): 46-51.

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分析相变诱发塑性钢板因塑性变形而引起的非弹性回复行为。通过相变诱发塑性钢板在不同应变水平下单向拉伸试验，对变形前后的微观组织进行扫描电镜金相观察，用位错理论对非弹性回复的机理进行分析，重点对相变诱发塑性钢板卸载后的应变回复的组成及其随塑性应变的变化规律进行详细的讨论，通过试验数据的拟合建立弹性模量模型。将该模型引入有限元软件中进行U形件的回弹仿真，并进行试验验证。研究表明：相变产物马氏体引起微观结构改变，导致相变诱发塑性钢板具有显著的非弹性回复行为；相变诱发塑性钢板卸载后的应变回复由弹性部分和非弹性部分组成，其中非弹性回复所占比例最高可达20%；采用建立的弹性模量模型的回弹仿真结果与试验值吻合较好。

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金属蜂窝异面压缩下平均压缩应力的理论模型

罗昌杰;周安亮;刘荣强;邓宗全;李萌

. 2010, 46(18): 52-59.

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为了得出蜂窝材料在静态压缩及冲击加载下的异面压缩力学行为，基于蜂窝材料的对称性特点，以Y形蜂窝胞元为研究对象，根据能量守恒原理，将Y形蜂窝胞元所吸收的能量等效为塑性铰转动所需要的能量与Y形蜂窝胞元壁转动所需要的能量之和，在此基础上，分别采用Mises屈服准则和Tresca屈服准则推导蜂窝材料在静态压缩下的平均压缩应力的理论模型。基于Cowper-Symonds模型考虑应变率对Y形蜂窝胞元材料力学性能的影响，推导蜂窝材料动态平均压缩应力的理论模型。通过一系列的试验，验证了基于Tresca屈服准则推导的蜂窝材料在异面压缩下的平均压缩应力理论模型的正确性。

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基于板料后续性能的拉深筋结构参数试验研究

李群;金淼;郭宝峰;李娜

. 2010, 46(18): 60-65.

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布置结构合理的拉深筋，可以有效地提高零件的成形质量。为制定合理的拉深筋结构设计原则，以拉深筋阻力和通过拉深筋后板料的后续成形性能为试验指标，就半圆形拉深筋结构参数对各试验指标的影响进行正交试验研究，讨论拉深筋结构对板料后续性能的影响，分析拉深筋阻力与板料后续性能的关系。研究结果表明，不同的拉深筋结构参数组合，对板料可能产生相近的阻力效果，但是后续性能却不一定相同；在拉深筋结构参数中，筋圆角半径R对拉深筋阻力及板料后续性能的影响最显著，凹槽圆角半径r1、r2的影响最弱，而且程度相当。在此基础上，根据试验数据及分析结果给出综合考虑拉深筋阻力和板料后续成形性能的拉深筋结构参数的设计原则，此原则依据拉深件的成形深度来设计拉深筋参数，对大型覆盖件拉深模具的设计具有积极的指导作用。

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基于连续非线性损伤的航空发动机叶片疲劳研究

林杰威;张俊红;张桂昌;杨硕;高宏阁

. 2010, 46(18): 66-70.

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利用传统线性损伤累积模型对航空发动机叶片进行疲劳研究，由于不能准确描述损伤与载荷之间的关系，导致计算结果不能令人满意。而对于一般的非线性损伤模型，由于忽略扭转振动的影响而易导致在计算中引入误差。为此，基于连续损伤理论，在钛合金TC4(Ti-6Al-4V)疲劳试验中获得叶片材料的S-N曲线的基础上，对CHABOCHE提出的非线性损伤累积模型进行修正，提出适用于航空发动机叶片的连续非线性损伤模型，并验证了模型的正确性。通过与试验数据及线性损伤累积模型的结果进行比对，证明所建立的非线性损伤累积模型能够更准确地反映叶片的损伤累积过程，并利用该模型对某航空发动机叶片进行疲劳寿命预测。

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铝合金薄板疲劳裂纹的非线性声学特性

高桂丽;李大勇;董静薇;石德全;石旭东

. 2010, 46(18): 71-76.

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在没有任何损伤的铝合金薄板中，主要表现为原子间的非线性，以至于非线性声学特征不明显并很难测量；然而当铝合金薄板中出现疲劳损伤时，将产生明显的非线性声学特征，这对于识别铝合金薄板中的疲劳损伤十分有利。推导超声波在含有疲劳裂纹的固体金属中传播时非线性声学特征方程。利用非接触激光测振仪、任意波形发生器、数字示波器和计算机等组建铝合金薄板疲劳裂纹试验系统，并以含有疲劳裂纹的2024铝合金薄板为研究对象，利用该系统，在单频超声波即中心频率为270 kHz激励下，对超声波在2024铝合金薄板中传播的非线性声学特性进行试验研究。结果表明，高次谐波可作为表征疲劳裂纹或缺陷的特征量。根据不同点的扫描结果，获得时域峰值幅度和频率幅度与扫描位置之间的关系，由此可大致确定疲劳裂纹的位置。

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无铅微焊点界面断裂行为的尺寸效应

黎滨;杨艳;尹立孟;张新平

. 2010, 46(18): 77-84.

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采用有限元模拟和试验方法研究不同尺寸的“铜引线/钎料/铜引线”对接结构微焊点在准静态微拉伸载荷下的断裂行为，以及电迁移与热时效作用对其断裂性能的影响。结果表明，随着微焊点高度的减小，焊点中界面裂纹扩展驱动力逐渐减小，抗断裂性能有所提高；界面裂纹尖端剪切型裂纹扩展驱动力KII 值明显高于张开型裂纹扩展驱动力KI值；Sn-Ag-Cu无铅钎料微焊点中界面裂纹的应力强度因子KII和KI远低于Sn-Pb钎料微焊点，其抗断裂能力要明显优于后者。模拟结果还表明，电迁移极性效应导致的金属间化合物增厚对微焊点断裂性能影响不大，而焊点边缘微空洞的横向薄饼状扩展导致界面应力集中系数显著上升，最大Von Mises等效应力点位于金属间化合物/铜界面处；微焊点在热时效过程中两侧界面金属间化合物层厚度的增加使界面裂纹尖端的应力水平近似呈指数函数衰减。

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Al-Fe基合金的半固态压缩变形特性

袁晓光;张韶华;刘波;黄宏军

. 2010, 46(18): 85-90.

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Al-Fe基合金具有较好的耐热性，但力学性能差。利用半固态成形技术制备该合金，可以有效地提高合金的力学性能，使该合金具备应用价值。由于合金的半固态成形工艺与它在半固态条件下的变形行为密切相关，因此，系统地研究Al-Fe基合金半固态条件下的压缩变形行为，可以为该合金的半固态成形工艺制定提供依据。采用INSTRON-5500R型电子万能试验机进行压缩变形试验，研究不同变形速率、变形程度以及变形温度，对电磁搅拌的Al-Fe基合金在半固态条件下，真实应力与真实应变的变化规律。试验结果表明：变形速率不同时，随着变形速率的增加，变形抗力增加；变形程度不同时，随着变形程度的增加，合金的总应变增加，试样中心部位的晶粒尺寸有减小的趋势且液相比例明显减少，而试样的边缘则变化不明显；变形温度不同时，真实应力的峰值随变形温度的降低而急剧增大，稳态应力变化则较小，中心部位的晶粒尺寸随着变形温度的降低而减小，液相比例也随之减少。

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脉冲后沿斜率可调的受控穿孔PAW系统

贾传宝;武传松;刘祖明

. 2010, 46(18): 91-95.

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在穿孔等离子弧焊接过程中，为使小孔的“开—闭—开”状态转换更加平稳，对研制出的方波脉冲穿孔等离子弧焊接系统做出进一步的改进。设计出脉冲后沿带两个缓降坡度的脉冲焊接电流波形，通过调节这两个下降斜率的大小，可以更加灵活地控制热输入和等离子流力；在优化脉冲参数的基础上，提高穿孔状态转变的平稳性。以表征小孔尺寸的等离子弧尾焰电压为被控制量，脉冲电流峰值及其两个后沿下降斜率为控制量，采用PI控制算法和受控脉冲穿孔的控制策略，建立受控脉冲穿孔等离子弧焊接控制系统。工艺试验结果表明，系统准确工作在“一脉一孔”状态，既保证穿孔，又使小孔尺寸维持在预定值附近；与原来的方波相比，小孔的“开—闭”状态转换更加平稳，焊缝成形良好，控制效果显著。

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9%Ni钢焊接粗晶区的韧化因素

严春妍;李午申;刘欢;白世武

. 2010, 46(18): 96-101.

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采用热模拟技术，利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等现代物理测试手段，研究晶粒尺寸、残余奥氏体和M-A组元等因素对液化天然气储罐用9%Ni钢焊接粗晶区低温韧性的影响。研究结果表明，经历焊接热循环后，焊接粗晶区的韧性与母材相比有显著的下降。在焊接粗晶区中，临界粗晶区是9%Ni钢低温下主要的局部脆性区。残余奥氏体数量的变化不是韧性变化的决定因素；晶粒尺寸增加，低温韧性显著下降；M-A组元的尺寸越大、含碳量越高、数量越多，则越不利于材料的韧性。根据分析结果得出，为改善9%Ni焊接粗晶区的低温韧性、防止焊接接头发生脆性断裂，现场焊接时应采用较小的焊接热输入配合较高的层间温度来控制晶粒尺寸和显微组织。

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金属板料单点渐进成形极限的数值模拟预测

李磊;周晚林;HUSSAIN G

. 2010, 46(18): 102-107.

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渐进成形(Single point incremental forming, SPIF)有着较高的成形极限，但目前对其成形极限预测研究较少。基于数值模拟得到的应力应变数据，并结合四组具体的破裂试验，应用Oyane韧性破裂准则有效地预测了厚1.5 mm的LY12(M)硬质铝板的渐进成形极限；在Oyane韧性破裂准则中，当破裂积分值I=4时，预测的工件破裂起始点及成形极限图都与试验结果较为吻合。渐进成形极限远远高于传统成形方式，其“局部、交替、小增量”的变形特点，使小变形不断积累以获得大变形，“强制性”地实现变形的均匀分布，从而获得较高的成形极限。具体体现在成形过程中，应力路径跌宕起伏，应力三轴度( )较小，不利于材料韧性破裂；局部高压力小增量叠加成形、摩擦热及良好的润滑条件保障了渐进成形件较高的塑性。

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柴油机燃油系统电磁阀闭合始点及反馈控制策略

陈林;刘磊;杨福源;李建秋;张科勋;欧阳明高

. 2010, 46(18): 108-114.

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高速电磁阀是柴油机电控燃油喷射系统的关键部件，其闭合时间的精确评估直接影响喷射定时和喷油量的控制精度。以电控组合泵电磁阀为研究对象，通过建立由磁路、电路和阀芯动力学模型组成的电磁阀机理模型对电磁阀闭合过程进行研究。利用电磁阀闭合前后磁阻变化率突变的特性，设计出适合于电磁阀闭合时刻的检测的电路驱动逻辑，使电磁阀驱动电流曲线在闭合时刻呈现明显的转折点。在此基础上，始点识别算法通过对驱动电流进行监测实时提取电磁阀闭合时刻信息，燃油喷射控制策略依据该闭合始点的信息对燃油喷射进行实时反馈控制，修正实际电磁阀控制定时和控制脉宽，以消除电磁阀特性引起的喷油差异。试验结果表明，改进后的电路驱动逻辑能使电磁阀闭合始点在其驱动电流上表现出清晰的特征，始点识别算法能根据该特征精确地检测出电磁阀的闭合时刻，配合燃油喷射始点反馈控制策略可以消除因电磁特性引起的各缸喷油量不均匀的问题，从而提高燃油喷射的控制精度。

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二维声学数值计算的光滑有限元法

姚凌云;于德介;臧献国

. 2010, 46(18): 115-120.

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针对声学有限元分析中四节点等参单元不规则网格计算精度低甚至结果错误的问题，将光滑有限元法(Smoothed finite element method, SFEM)应用到不规则四边形网格的声学计算中，推导出光滑有限元法分析二维声学问题的原理公式。声学SFEM将声压梯度光滑处理技术结合到标准有限元法中，对声压梯度进行分区光滑处理，用光滑声压梯度来计算声学刚度矩阵，光滑域内对形函数梯度的积分转变为域边界上形函数积分，消除了坐标变换，提高了计算效率。以二维管道声腔和车内声腔模型为数值算例，研究结果表明，与标准有限元法相比，对扭曲严重的四边形网格，声学光滑有限元法具有更高的精度和准确度，特别是高频计算时。因此，光滑有限元法可以很好地应用于二维声学不规则网格的计算中，具有广阔的应用前景。

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双离合器式自动变速器两离合器起步控制与仿真

秦大同;刘永刚;胡建军;陈然

. 2010, 46(18): 121-127.

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根据双离合器式自动变速器(Dual clutch transmissions, DCT)独特的结构形式，为了平衡两个离合器的滑磨功，延长离合器的使用寿命，提出DCT两离合器同时参与起步的控制策略。建立两离合器起步动力学模型和离合器转矩控制模型。按照油门开度的大小将DCT起步划分为爬行起步、正常起步和急起步三种模式。以30%油门开度下DCT正常起步为例，根据不同驾驶意图需求以及车辆起步过程冲击度限制，并考虑两离合器同时滑磨时容易形成功率循环问题，制定了离合器C1接合速度的模糊控制策略和离合器C2定接合速度的控制策略。在Matlab/Simulink软件平台上，建立两离合器起步控制仿真模型，进行仿真分析并与单离合器起步仿真结果进行对比。结果表明，两离合器起步控制策略充分发挥了DCT的结构优势，验证了两离合器起步控制对平衡两离合器滑磨功的有效性。

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大客车车身骨架多学科协同优化设计

苏瑞意;桂良进;吴章斌;田程;马林;范子杰

. 2010, 46(18): 128-133.

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对某全承载大客车车身骨架结构进行包括轻量化、刚度、强度、振动模态和翻滚的多学科设计优化，以提高客车的综合性能。为克服客车翻滚分析的高度非线性带来的寻优困难，并解决结构有限元分析的低效问题，建立各学科的近似模型。首先建立大客车车身结构有限元模型，其中刚度、强度以及振动模态分析由Msc.Nastran完成，翻滚分析由显式动力学软件Ls-dyna完成。其次结合工艺要求和灵敏度分析结果，选择出各学科的设计变量，用优化的拉丁方方法完成试验设计。在此基础上，采用响应面方法建立各学科结构响应的近似模型。建立客车车身骨架结构的多学科优化模型，并用协同优化方法求解。结果显示，优化后的设计方案在轻量化、刚度、强度、模态振动和翻滚安全性方面均优于原设计方案。

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单活塞液压自由活塞发动机压缩冲程特性

苑士华;吴维;胡纪滨;荆崇波

. 2010, 46(18): 134-138.

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以压燃式单活塞液压自由活塞发动机为对象研究其压缩冲程特性，以期得到高效可靠的压缩过程实现方案，满足系统着火条件要求。基于系统的基本结构，对系统不同工况下的压缩过程进行分类，并分别研究其主要特征，确定利用液压能实现系统压缩过程的基本控制量。通过建立系统压缩过程气缸状态和液压腔状态仿真模型，结合相关的试验测试结果，对不同工况下的压缩过程特性进行研究。研究表明：系统低压压缩过程着火条件易于满足，在非正常工作状态下的高压压缩过程需要消除压缩蓄能器的稳压作用，同时减小频率控制阀节流作用的影响。

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盘形缝隙式双筒MRD阻尼力模型与分析

王洪涛;张进秋;毕占东;刘义乐

. 2010, 46(18): 139-144.

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设计出一种基于被动式双筒液压减振器的盘形缝隙式双筒磁流变液减振器(Magneto-rheological fluid damper, MRD)，并根据牛顿流体在平行圆盘缝隙间流动的层流模型和磁流变液(Magneto-rheological fluid, MRF)的Bingham本构关系，推导出盘形缝隙式双筒MRD的阻尼力计算模型。提出衡量MRD性能的最重要参数之一阻尼力可调倍数的定义，依据力学模型推导出其计算公式。对公式中影响MRD的阻尼力可调倍数各种因素进行分析，得出在零磁场强时阻尼力不变的情况下提高阻尼力可调倍数的途径。对设计的盘形缝隙式双筒MRD进行台架试验，验证了所推导的力学模型的准确性。通过对三种不同缝隙高度的MRD的试验数据进行分析，得出阻尼可调系数随盘形缝隙高度的变化关系。分析不同电流下低温MRD随着液体温度的升高对可调阻尼力的影响。

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平面弹性管束管内流固耦合振动特性有限元分析

闫柯;葛培琪;张磊;毕文波

. 2010, 46(18): 145-149.

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弹性管束换热器利用流体诱导振动实现强化传热，识别流固耦合作用下弹性传热元件的振动特性对于研究其强化传热机理、优化管束结构等具有重要意义。基于此，采用有限元法研究平面弹性管束在管内流体流动作用下的振动特性。通过多点约束方程约束四根管束自由端位移，对管束自由端的连接体采用集中质量法进行简化，利用坐标变换统一弹性管束四根弯管的单元矩阵，在此基础上建立管束振动状态方程，分析不同流速下平面弹性管束的频率变化及振型特点，求解管束振动失稳的临界流速。结果表明：平面弹性管束的阵型分为面内和面外振动，随着管内流速的增大，管束基频明显降低，管束失稳临界流速在3.356 5～3.356 9 m/s之间，远大于弹性管束换热器实际工作条件下的管程流速。

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水平轴潮流能发电系统能量捕获机构研究

马舜;李伟;刘宏伟;林勇刚

. 2010, 46(18): 150-156.

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能量捕获机构是水平轴潮流能发电系统的关键部件。在叶素动量理论的基础上设计三叶片结构的潮流能透平装置，采用变速运行的最优叶片设计方法设计叶片的几何特性，在考虑必要的模型修正后建立水动力学性能预测的数字模型，对捕能装置在不同安装角下的性能进行理论预测。预测结果显示捕能装置的水动力学设计是有效的。在实际海况下对捕能装置进行测试，试验结果显示捕能装置工作正常，设计尖速比附近的功率系数达到0.341，验证捕能装置设计方法的有效性。将试验结果与理论预测进行对比发现试验值略低于理论值，但两者总体上比较一致，验证数字预测模型的正确性和有效性。

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热力耦合反问题研究

薛齐文;张雪珊

. 2010, 46(18): 157-161.

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引入Bregman距离函数及其加权函数，应用正则化技术，建立一种非定常热力耦合反问题的数值求解模式。利用测量信息和计算信息的残差构造最小二乘函数，将反演识别问题转化为一个优化问题进行求解。时域上采用时域精细算法进行离散，空间上采用八节点等参元技术进行离散，分别建立便于敏度分析的热力耦合正演和反演数值模型。该模型不仅考虑了非均质和参数分布的影响，而且也便于正演和反演问题的敏度分析，可对热导率和热边界条件等宗量进行有效的单一和组合识别。给出相关的数值算例，对信息测量误差以及不同函数形式的计算结果作了探讨。数值结果表明，所建模型能够对非定常热力耦合反问题进行有效的求解，对各宗量进行有效的识别，并具有较高的计算精度、较好的稳定性和一定的抗噪性。

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墙式布置切圆燃烧的冷态模化试验

陈建;秦明;孔超;陈力哲;吴少华

. 2010, 46(18): 162-168.

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部分厂家对超临界以及超超临界技术采用了墙式切圆燃烧方式。对一台采用这种燃烧方式的超超临界锅炉进行冷态模化试验，并且采用三维粒子动态分析仪(Particle dynamics analyzer，PDA)测量燃烧器区域的气固两相流动特性，以研究该燃烧器在炉内的气流流动特性以及不同运行参数对流场变化的影响。分别对墙式燃烧方式的速度分布、速度衰减特性以及浓度分布进行了分析。结果表明，一次风率越高，切圆越小；而且提高一次风率，也有助于减缓射流的衰减；该燃烧方式会在炉膛中心形成一高浓度区，形成低NOx燃烧，且该区域浓度随着一次风率的提高而略有增大，但是由于射流偏转，也会在侧墙边壁处形成高浓度区。

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水辅成型非圆截面制件残余壁厚的仿真与试验研究

周华;陈英龙;张增猛;何建军

. 2010, 46(18): 169-176.

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制件残余壁厚是衡量水辅助注射成型质量的重要指标。应用计算流体力学(Computational fluid dynamics，CFD)方法对非圆截面制件残余壁厚的形成进行数值模拟，并将残余壁厚的仿真结果与试验结果进行对比，发现两者符合较好，验证了仿真模型的准确性。同时，研究结果显示，非圆截面制件的截面形状对其残余壁厚有较大影响，制件残余壁厚随其截面圆率的增大而显著降低，表明水辅成型技术更适合于较大截面圆率制件的生产；系统保压压力及水流穿透长度影响着制件的残余壁厚，提高保压压力有助于降低制件的残余壁厚，而水流穿透长度的增加一方面使制件残余壁厚有增大趋势，另一方面促进了非圆截面制件残余壁厚的均匀分布。研究结果对水辅成型工艺的研究有较强的指导意义。

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带有前置导叶离心泵空化性能的试验及数值模拟

谭磊;曹树良;桂绍波;祝宝山

. 2010, 46(18): 177-182.

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为分析前置导叶对离心泵空化性能的影响，在不同流量下开展带有前置导叶离心泵的空化性能试验，得到无导叶、导叶预旋角12时的离心泵空化性能曲线。空化性能试验结果表明，离心泵的临界空化余量随流量的增大近似线性增大。基于均相流假设的完全空化模型，考虑空化流可压缩性的影响修正RNG k-湍流模型，采用SMPLEC算法，数值求解雷诺平均的Navier-Stokes方程，模拟离心泵安装前置导叶前后不同工况下的全流道空化流动。计算得到的H- 曲线与试验数据吻合较好，验证计算方法的准确性。基于数值模拟结果，分析不同工况下叶轮内部空泡体积率的分布规律，发现前置导叶预旋调节对离心泵叶轮空化性能的影响较小，并能有效改善叶轮进口流态，使压力分布更均匀。

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迷宫式涡旋齿和无迷宫涡旋齿切向密封性能对比

刘兴旺;余建平;齐学义;李超

. 2010, 46(18): 183-188.

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针对涡旋压缩机涡旋齿切向密封难以实现的难题，提出一种迷宫式涡旋齿结构。给出无迷宫涡旋齿切向泄漏量的算法和迷宫式涡旋齿切向泄漏量的算法。计算和实测了新旧结构在相邻压缩腔压差不同的条件下的切向泄漏量。对比研究表明，给出的两种结构的泄漏量的算法正确，无迷宫涡旋齿结构的切向泄漏量和迷宫式涡旋齿结构的切向泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大，但迷宫式涡旋齿结构的切向泄漏量与无迷宫涡旋齿结构的切向泄漏量的比例基本恒定，约为46.3%，说明迷宫式涡旋齿结构在相邻压缩腔压差不同的条件下的切向密封性能稳定，并且优于无迷宫涡旋齿结构的切向密封性能。

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水射流喷丸强化残余应力场的有限元模拟

董星;张海录;段雄

. 2010, 46(18): 189-194.

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针对水射流的高湍动特性与受喷靶体材料复杂的弹塑性形变行为，提供一种水射流喷丸强化残余应力场的有限元分析方法。基于准静态压力分布和非线性轴对称面分布载荷，采用多线性各向同性强化的Mises率不相关弹塑性模型，应用Prandtl-Reuss塑性增量理论及增量初应力法，利用线性斜坡载荷加载制度，运用ANSYS有限元软件模拟不同压力作用下水射流喷丸在2A11铝合金材料表层产生的残余应力场，获得残余应力场的分布规律及残余应力沿层深和径向的变化规律，指出残余应力沿层深分为残余压应力区和残余拉应力区，沿径向分为第Ⅰ残余压应力区、残余拉应力区和第Ⅱ残余压应力区，得到表面残余压应力、表层最大残余压应力、残余压应力层深度随着喷丸压力的增加而增大。为验证有限元模拟的正确性，对喷丸表面残余压应力进行试验验证，结果表明，有限元法计算的表面残余压应力值与试验数据近似吻合。

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刊出日期：2010-09-20

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