2010年, 第46卷, 第4期　
刊出日期：2010-02-20

  

• 全选
  |

论文
• Select
  正交球面波Patch近场声全息

  徐亮;毕传兴;陈心昭;王慧

  . 2010, 46(4): 1-7.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  常规近场声全息(Near-field acoustic holography，NAH)中，为减小算法误差对结果的影响，要求全息测量孔径必须大于声源面积。由于要求的全息孔径较大，导致该技术测量工作异常繁琐以及在大尺寸结构上应用困难。为解决此问题，以全息声压近场外推为基础的Patch近场声全息技术(Patch near-field acoustic holography, PNAH)发展起来。根据声场的球面波近似原理，提出正交球面波Patch近场声全息方法，该方法将振动体产生的声场等效近似为一系列不同阶次的正交球面波源产生的声场的线性叠加，通过这些正交球面波源的声辐射过程来实现全息面声压的近场外推，然后利用近场外推所得声压数据采用计算简便的快速傅里叶变换(Fast Fourier transform，FFT)方法实现全息重建。数值仿真结果表明，该方法在小全息孔径条件下取得良好效果，显著减小对全息孔径大小的要求，从而方便工程运用。
• Select
  压电陶瓷对超声波电动机定子特性的影响

  王光庆;沈润杰;郭吉丰

  . 2010, 46(4): 8-14.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  压电陶瓷(Piezoelectric ceramic，PZT)是组成超声波电动机定子的核心元件，其性能的优劣将直接影响超声波电动机的输出性能。为了研究PZT对超声波电动机定子特性的影响，利用有限元法建立超声波电动机自由定子的机电耦合动力学模型，利用该模型重点研究PZT厚度、极化分区形式、极化不均匀性以及PZT开路和短路条件时对定子动态特性的影响，并提出基于能量的PZT极化分区形式、极化不均匀性对定子动态特性影响程度的评价方法。采用自然对流传热问题的牛顿冷却定律和热容理论，建立超声波电机定子的温度特性理论模型，基于该模型研究PZT材料介电损耗对电动机定子的温度特性影响。研究结果表明：电动机定子模态频率随PZT厚度的增大而增加，而定子表面质点的振动幅值则随PZT厚度的增加而减小；PZT开路时的定子模态频率比短路时的模态频率大；改进PZT极化分区形式和极化不均匀性均可以提高超声波电动机自由定子的动态特性。基于该研究结果制作的直径10.4 mm行波型超声波电动机性能稳定，堵转力矩达到9.5 mN•m，空载转速1 000 r/min，研究结果有助于超声波电动机的产业化。
• Select
  基于磁场梯度测量的磁记忆试验

  蹇兴亮;周克印

  . 2010, 46(4): 15-21.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  金属磁记忆检测是无损检测领域的新技术。为探索以磁场梯度为判据的磁记忆检测方法，采用自制的专用磁场梯度检测仪，在地磁场环境对棒状低碳钢进行拉伸试验。结果显示磁场梯度与应力的关系随测量方法不同有很大差异。当将试件原位放置在拉伸机上测量时，磁场梯度与应力之间没有确定的关系；当将试件从拉伸机上取下测量时，磁场梯度与近期曾经受到的最大应力成线性关系。通过测量铁磁性构件表面的磁场梯度，为非破坏性测量应力提供新途径。另外，磁记忆信号会随试件取下后搁置时间而逐渐减弱的事实，表明用金属磁记忆技术检测应力集中具有时效性。
• Select
  基于随机孔隙模型的CFRP孔隙率超声检测研究

  牟云飞;张翔;林莉;田宏涛;郭广平;李喜孟

  . 2010, 46(4): 22-26.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为解决碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics, CFRP)孔隙率超声衰减法检测中，理论值与试验值存在差异的问题，基于随机介质理论，建立CFRP孔隙特征的数学描述方法。该方法利用极值搜索法对椭圆形自相关函数随机介质构造方法进行改造。通过正交试验分析各构造参数对随机孔隙构造结果的影响，并利用CFRP试样的大量孔隙形态及分布统计数据，对自相关长度ab、自相关长度比r0=a/b及分区边长D等参数进行优化，最终构建CFRP随机孔隙模型。研究发现，随机孔隙模型能够反映孔隙的形貌及分布等随机特征，为研究CFRP孔隙对超声波的散射作用提供理论依据。根据此模型计算出的超声衰减系数与孔隙率对应关系与试验结果之间规律一致。表明该随机孔隙模型能够很好地表征CFRP的整体弹性性能及由随机孔隙引起的局部弹性微扰。
• Select
  自由锻造操作机顺应过程分析

  赵凯;王皓;陈关龙;林忠钦;何永波

  . 2010, 46(4): 27-34.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以自由锻造操作机的一次锻打工况作为研究对象，建立锻造操作机“锻造－机械－液压”多领域耦合动力系统模型。基于模块化建模思想，模型中锻造子系统，机械子系统和液压子系统均采用状态方程统一表达，通过定义子系统间的输入输出关系，可耦合成系统的动力学模型。利用此模型对锻造操作机一次锻打过程中的顺应过程进行描述和分析，揭示了顺应运动应分为两个阶段：2自由度主动顺应阶段和3自由度主被动顺应阶段。针对某典型作业条件，分三种不同工况：缓冲缸失效、缓冲缸背压恒定以及实际作业工况，对某型号锻造操作机的顺应过程进行仿真和分析。仿真结果验证了顺应运动一方面能够保护操作装备免受过大载荷的破坏，另一方面能够改善装备的外部载荷环境，对保证锻造操作机正常工作具有重要意义，同时为操作机的设计和性能优化提供了重要的理论依据。
• Select
  颗粒增强复合材料微结构的数值模拟与虚拟失效

  任淮辉;李旭东;李俊琛

  . 2010, 46(4): 35-41.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用材料微观组织结构仿真软件ProDesign生成的颗粒增强复合材料微结构样本，包含大量的Voronoi晶粒与椭球颗粒，被用于模拟真实的复合材料微结构，以研究各向异性与局域性对复合材料微结构力学性能的影响。通过对商业有限元软件ABAQUS的二次开发实现对颗粒增强复合材料微结构细观应力的数值计算。计算机模拟试验证实，增强相颗粒与基体材料的刚度不匹配以及材料微结构组成物取向的局部各向异性，对复合材料结构弱点的分布具有决定性的作用。同时，该计算试验结果对于评估微裂纹的启裂、扩展，预测复合材料微结构材料损伤后的材料性能，推演微结构“虚拟失效行为”亦具有十分重要的意义。
• Select
  全熔透钨极惰性气体保护电弧焊熔池表面变形动态过程的数值分析

  赵明;秦亚伟;孙永兴

  . 2010, 46(4): 42-47.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于能量守恒和质量守恒原理，并依据能量最小化理论，推导出全熔透钨极惰性气体保护电弧焊(Gas tungsten arc welding, GTAW)熔池自由上、下表面变形的控制方程组，并探讨与文献给出的熔透熔池上、下表面变形控制方程组的异同，给出控制方程组中将熔池上表面变形和下表面变形耦合为一个统一整体的拉格朗日参数的求解方案。分别对GTAW焊接不锈钢和低碳钢薄板从引弧到熔透并达到准稳态的全过程中熔池上、下表面变形的动态演变进行预测和分析，从中提取出了可用于表征工件熔透与否的参数，为基于正面视觉检测的背面熔透智能控制提供了依据。
• Select
  方盒形件拉深成形无网格法模拟

  刘红生;邢忠文;杨玉英

  . 2010, 46(4): 48-53.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对板材冲压成形有限元模拟存在的不足，采用一种新的数值方法——无网格法对方盒形件拉深成形进行数值模拟研究。建立基于无网格法的板材冲压成形力学控制方程。采用材料形函数避免影响域和形函数的频繁更新。通过改造无网格形函数获得动可容形函数，该形函数具有插值性，通过对全域内的节点形函数进行重新构造，可精确施加复杂问题的本征边界条件。利用模具上分布的节点建立矩阵，利用矩阵的特性可实现接触搜索。在此基础上，为提高接触搜索效率，提出建立稀疏“矩阵”数据结构加快接触搜索。编写板材冲压成形无网格模拟程序，实现方盒形件拉深成形无网格法模拟。通过盒形件冲压成形无网格数值模拟考察压边力对盒形件冲压成形过程的影响，获得厚度分布和应力应变分布，通过数值模拟结果与试验结果的比较，表明采用无网格法模拟板材冲压成形是有效的。
• Select
  破碎机环锤制造工艺及性能研究

  李世峰;甘玉生;李永堂;李正伟;宋建丽

  . 2010, 46(4): 54-59.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对环锤在使用过程中易出现裂纹、断裂、耐磨性差及使用寿命短的缺点，通过成分优化、新型铁砂造型—螺旋环冷铁的消失模铸造工艺及沉淀强化热处理工艺设计，成功开发一种以普通高锰钢为基础添加合金元素，经复合变质处理后，初始硬度达210 HB，冲击韧度在215 J•cm–2以上的高耐磨钢。研究结果表明，该钢经多元微合金化、复合变质处理后，奥氏体基内形成弥散分布的合金碳化物等第二硬质相颗粒，强化了基体，提高了材料的初始硬度。当采用铁砂造型时，铁砂既体现型砂的固有特性又充当金属型的作用，使铸件的晶粒得到细化，组织致密度得到提高。生产实践证明：按此工艺生产的环锤件，经1 080 ℃保温4 h水淬+320 ℃保温3 h回火的沉淀强化处理，抗拉强度b=724 MPa，冲击韧度k=219 J•cm–2，断后伸长率 =37%，布氏硬度210 HB，可满足产品使用性能要求，在实际使用中获得良好的耐磨效果，具有明显的市场竞争优势。
• Select
  基于小波的全数字逆变焊机信号处理

  段彬;孙同景;李振华;张光先;梅高青

  . 2010, 46(4): 60-64.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  从强干扰、高压、大电流的恶劣工作环境中，获得逆变焊机有用信号，是全数字焊接电源研发和工艺评判的关键。在分析研究脉冲宽度调制(Pulse width modulation, PWM)驱动原理的基础上，提出先对逆变焊机PWM驱动信号级的电流信号进行去噪，进而实现整个焊接电流信号的噪声滤除方法。构建硬门限阈值函数对信号进行小波分解，对小波分解的详细系数集去噪。同时构建模极大值判别函数，来搜寻详细系数的噪声奇异点，利用搜索结果对近似系数集的噪声进行线性滤除。选择相关参数的合适数值进行仿真试验，结果表明，该去噪方法能够很好地滤除焊接电流的噪声，保证信号不失真，获得有用的信号特征，为全数字逆变电源的研究和性能评价奠定基础。
• Select
  含扩展裂纹板计及厚度效应的载荷—位移曲线解析闭合解

  吴建国;王奇志;张行

  . 2010, 46(4): 65-73.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  准确预测长寿命结构在其服役期内的剩余强度，是当前结构设计工程师面临的一个重大课题。而裂纹扩展过程中，精确的载荷—位移曲线将为这一问题的突破提供一种非常高效的方法。为此，在考虑厚度效应的断裂韧度与阻力曲线理论基础上，对含穿透裂纹板在裂纹扩展过程中的载—荷位移曲线进行理论与试验研究。用卡氏定理导出含驻止裂纹试件承受载荷作用时，外部载荷与试件中点挠度的关系表达式。引入计及厚度效应的断裂韧度与阻力曲线理论，导出裂纹扩展时试件中点处载—荷位移曲线的解析闭合解。进行准静载单调加载下的裂纹扩展试验。所得数据与由载荷—位移曲线解析闭合解得到的计算结果基本吻合，充分验证该解析闭合解的有效性。
• Select
  纯铁高温高应变率下的动态本构关系试验研究

  包卫平;赵昱臻;李春明;任学平

  . 2010, 46(4): 74-79.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用带有加热装置和同步组装系统的分离式Hopkinson压杆装置对纯铁进行宽温度范围(293～1 073 K)、高应变速率 (2 000～8 500 s–1)下的动态力学性能测试试验，获得材料在不同温度和应变率耦合作用下的应力—应变曲线，从中探讨温度和应变率对纯铁塑性流动应力的影响机制。研究表明，纯铁具有明显的热软化效应、应变率强化效应和应变强化效应，流变应力随温度的降低和应变率的增加而提高；利用所测的应力—应变曲线拟合的Johnson-Cook本构模型可以较好地预测纯铁的塑性流变应力。
• Select
  考虑CVT效率的无级变速车辆最佳经济性控制

  罗勇;孙冬野;秦大同;陈然;胡丰宾

  . 2010, 46(4): 80-86.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  传统的无级变速传动系统最佳经济性控制策略只考虑使发动机工作在其效率最高的工作点，并没有考虑无级变速器(Continuously variable transmission, CVT)效率对系统燃油消耗量的影响，而实际上无级变速器效率随其工况的变化在70%到95%之间变化，对系统燃油消耗量的影响是不可忽略的。在分析系统燃油消耗量与发动机效率和无级变速器效率之间关系的基础上，提出综合考虑发动机与无级变速器效率的最佳经济性控制策略，设计算法，以系统效率最高为优化目标，对各需求功率和车速下下发动机与无级变速器联合高效工作的目标转速和转矩进行计算。建立系统仿真模型，对优化前后的控制规律进行仿真对比分析，并在定车速工况下对优化前后的控制规律进行了对比试验。仿真及试验结果表明，综合考虑发动机与无级变速器效率的最佳经济性控制可以实现节油2%左右。
• Select
  高速列车会车压力波对侧窗的影响

  李人宪;赵晶;刘杰;张卫华

  . 2010, 46(4): 87-92.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  高速列车会车时产生的空气压力波动会给交会车辆的侧窗造成很大的冲击，有可能出现破窗事故，给乘客和列车运行带来安全隐患。以三维、非稳态、粘性雷诺时均方程和k- 两方程紊流模型为基础，采用移动网格的有限体积数值计算方法，仿真分析5种车速(200 km/h、250 km/h、300 km/h、350 km/h、400 km/h)条件下明线和长隧道内等速会车的动态过程。得到侧窗上完整的会车压力波变化曲线。计算结果表明，明线会车与长隧道内会车产生的压力波对列车侧窗的影响有很大的不同，长隧道内会车时在交会车辆侧窗上产生的气动负压波峰值比明线会车时产生的负压波峰值要大将近一倍，因此不能将明线上会车压力波变化结论外推到隧道内会车情况。以计算结果为基础，分析会车引起破窗的原因和评价侧窗强度的方法。在进行高速列车侧窗设计时，不但要考虑窗玻璃本身的抗冲击强度，还必须考虑列车侧窗的安装强度。相同面积的侧窗，周长大的车窗更有利。
• Select
  空气弹簧动态特性拟合及空气悬架变刚度计算分析

  陈燎;周孔亢;李仲兴

  . 2010, 46(4): 93-98.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为深入研究车辆空气悬架的性能，在悬架系统动力学模型的建立和仿真计算过程中，需要考虑空气弹簧的刚度随弹簧载荷和工作高度改变而变化的特点。根据空气弹簧的动态特性试验数据构成一簇有规律曲线的特点，分别以弹簧工作高度和初始载荷为自变量进行两次曲线拟合，用非线性曲线拟合方法代替气体状态方程，得到空气悬架使用条件下空气弹簧的刚度工作曲线方程。在悬架半车离散状态空间模型仿真的每个计算步长开始时，随悬架动挠度的实时状态来确定模型中空气弹簧的刚度计算数值，从而达到对空气悬架进行变刚度仿真分析的目的。采用此方法计算的某客车空气弹簧气压瞬态响应与滚下法悬架固有频率试验时测到的空气弹簧气压曲线更接近，提出的空气弹簧变刚度特性拟合处理和悬架模型变刚度仿真方法有效。
• Select
  新型微小型平板CPL蒸发器流动与传热分析

  万忠民;刘伟;明廷臻;刘志春

  . 2010, 46(4): 99-104.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  提出一种新型微小型平板毛细抽吸两相流体回路(Capillary pumped loop，CPL)的蒸发器结构，使其能够适应高热流密度散热的要求。分析蒸发器由于微型化后侧壁导热对系统传热能力的影响。建立新型蒸发器毛细多孔芯内的传热传质数学模型和液体补偿腔的流动与传热模型以及蒸汽槽道和金属外壁区域的导热模型，并用SIMPLE算法对蒸发器进行整场耦合求解。数值结果表明，工质蒸发发生在多孔芯上表面以及侧壁附近，采用热导率较大的铝外壁时，蒸发器加热表面的温度水平较低且温度均匀性较好，但侧壁导热的影响导致CPL的传热能力不高。外壁采用热导率较小的不锈钢可以明显提高CPL的传热极限能力，但同时却较大地增加了加热表面的温度水平以及不均匀性。采用组合结构的蒸发器一方面可以提高系统的传热能力，同时降低了加热表面的温度水平和温度梯度。
• Select
  1 000 MW超超临界燃煤锅炉燃烧与NOx排放特性试验研究

  胡志宏;郝卫东;薛美盛;王军

  . 2010, 46(4): 105-110.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现高效燃烧和低NOx排放，在一台1 000 MW对冲燃烧烟煤锅炉上进行燃烧优化调整试验，测量炉膛烟气温度分布，研究煤种、省煤器出口氧量、燃尽风量、燃烧器及燃尽风风门开度、燃烧器投运方式和负荷等因素对燃烧和NOx排放的影响规律。试验表明，省煤器出口氧量和燃尽风量对锅炉效率和NOx排放有较大影响，二者分别保持在3.0%和750 t/h时运行效果较好，且利于消除屏式过热器结焦；调整同层燃烧器外二次风挡板开度可减轻沿炉膛宽度的氧量不均；燃用设计煤种、全关燃尽风喷口外二次风挡板、保持燃烧器中心风母管风门开度为50%并在满负荷时尽量停止一层上排燃烧器利于降低飞灰中碳的质量分数。调整后测得锅炉效率超过94.4%，NOx排放浓度低于300 mg/m3，明显优于国内目前运行的锅炉。
• Select
  基于流固耦合方法的300 MWe级反应堆主泵叶片应力分析

  陈向阳;袁丹青;杨敏官;袁寿其

  . 2010, 46(4): 111-115.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以国内某300 MWe级核电站冷却剂泵为对象，从安全性出发，利用流固耦合技术，通过求解流体和固体耦合方程，对稳定工况下的叶片应力进行计算和分析。理论分析表明，主泵动静叶片的应力主要包括离心力引起的拉应力、流场压力引起的弯、扭应力和温度场产生的热应力；通过对计算结果进行分析，得到结论：最大米塞斯等效应力发生在固支约束处，叶片应力不具有严格的周期性，导叶体段复杂的内部流场是其应力分布无规律性的内在原因；综合对比计算和理论分析结果，证明动静叶片应力的差异性，并简要分析上述差异的主要影响因素。由第四强度理论进行的校核结果证明：主泵满足美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers，ASME)的强度要求。为改进叶片翼型设计、保障主泵水力性能和强度要求提供有效依据。
• Select
  微型轴流风扇气动相似特性研究

  王企鲲;陈康民

  . 2010, 46(4): 116-121.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  微型轴流风扇是计算机等电子设备的重要散热部件，当前随着计算机尺寸变小而运算速度的提高，其发热量也随之增加，这对微型轴流风扇的气动设计提出更高的要求。相似设计作为一种重要而有效的设计方法，已广泛运用于大中型风扇的气动设计中，但其在微型轴流风扇的应用尚未广泛开展，其主要原因是微型轴流风扇内部的流动位于Re数非自模区，用于大中型风扇相似设计中的行之有效的设计方法在微型轴流风扇的设计中达不到应有的效果。基于此，利用气体动力学相似原理，推导微型轴流风扇气动相似所须满足的条件，并与流动位于Re数自模区的大中型轴流风扇的气动相似规律相对比，提出使微型风扇实现气动相似的“弦长雷诺数”准则，并数值验证该准则对微型轴流风扇气动相似的有效性，同时分析该准则的适用条件与局限性。研究结果表明，“弦长雷诺数”准则能较好地实现微型轴流风扇的气动相似，但其要求模型叶轮与原型叶轮转速之比与其几何缩小的比例尺的平方成正比。这就要求模型叶轮的缩小比例不能过大，否则不仅易导致其所须转速过大而实际无法实现，而且会导致由于离心力的差别过大而使其气动性能的相似性出现偏差。
• Select
  诱导轮内流场数值计算及汽蚀特性分析

  郭晓梅;朱祖超;崔宝玲;李昳

  . 2010, 46(4): 122-128.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为得到诱导轮内部的速度场、压力场及湍流场的分布规律，在基于SIMPLEC算法上，采用了雷诺时均Navier-Stokes方程(简称N-S方程)控制方程和修正了的k-ε湍流模型，对两种结构参数的双叶片诱导轮进行了内部三维不可压湍流流动数值计算。计算结果表明诱导轮最容易发生汽蚀破坏的位置在进口外缘处，计算结果还表明增加诱导轮叶片轴向距离及导程有利于提高诱导轮的汽蚀特性。同时进行了不带诱导轮和带两种结构参数诱导轮的离心泵的外特性试验，试验结果表明离心泵在没有诱导轮的情况下较易发生汽蚀，而增加诱导轮能够明显改善离心泵的汽蚀性能，诱导轮的导程、叶片轴向长度、及其叶尖包角几何参数值等几何参数对汽蚀性能有较大影响。结合流场数值计算结果和试验研究结果，证实了通过增加轴向距离和导程等合理改变结构参数可提高诱导轮的汽蚀性能。
• Select
  液压系统方案设计的能量特征状态模型

  马文勇;王德伦

  . 2010, 46(4): 129-135.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  提出液压系统方案设计的能量特征状态模型。以定性矢量的形式描述液压系统的能量特征，将一个完整的液压系统分解为若干个单动作子系统进行设计；将液压元件与其在系统回路中的使用方式相结合定义两类基本变换单元作为新的系统设计功能选择单元，并以功能分析为基础构建两类基本变换单元的定性矩阵表达；建立单动作子系统方案设计模型，将单动作子系统方案设计问题转化为模型空间内的矩阵分解与匹配。通过具体设计实例验证该方法的可行性与有效性。
• Select
  基于能量调节的电液变转速控制系统中能量调节器的分析与设计

  许明;金波;沈海阔;李伟

  . 2010, 46(4): 136-142.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  能量调节器是基于能量调节的电液变转速控制系统的关键部分，它的能量调节效果直接关系到系统控制性能的好坏。能量调节器的结构虽然并不复杂，但是它包括蓄能器、比例节流阀、溢流阀这样的强非线性元件，增加了分析和设计的难度。推导出能量调节器的数学模型并对其进行静态特性分析，将数学模型进行线性化得到能量调节器的传递函数，通过传递函数分析蓄能器容量、预充压力以及比例节流阀特性对能量调节器工作性能的影响。静动态分析的结果得出能量调节器的设计关键是确定蓄能器的容量和预充压力。以执行对象液压缸为例，推导出能量调节器的设计原则，并进行仿真和试验，包括蓄能器不同容量、不同预充压力下的仿真分析，以及节流控制系统、节流#变转速复合控制系统和基于能量调节的电液变转速控制系统的对比试验。结果表明，能量调节器的设计原则正确可行，为基于能量调节的电液变转速控制系统的应用奠定了基础。
• Select
  深海探测电极腔液—液高效驱替机理

  樊炜;潘华辰;陈鹰

  . 2010, 46(4): 143-149.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为实现深海pH探测电极的在线自校正，按异重流原理设计一种三维结构的新型深海pH探测电极腔。在腔体内设置上、下两个出水口，利用重力分层实现探测电极腔内重液和轻液间的高效驱替：重液驱替轻液时，重液在重力作用下形成底部异重流，将轻液从上出水口压出；轻液驱替重液时，轻液在重力作用下形成上层异重流，使重液从下出水口排出。运用计算流体动力学方法分析深海pH探测电极腔内速度场和浓度场的分布规律，采用酸性葡萄酒和碱性缓冲液的驱替试验检测腔体的驱替性能，同时阐述发生液—液高效驱替的机理，分析pH探测电极腔的驱替性能与雷诺数、密度差的关系。仿真和试验结果都表明，在海水和缓冲液存在密度差的情况下，圆筒型(SS-Ι)pH探测电极腔不能实现完全驱替，而三棱柱型(SS-ΙΙ)pH探测电极腔可以获得好的驱替性能。
• Select
  研制阶段系统可靠性增长的Bayesian评估与预测

  明志茂;张云安;陶俊勇;陈循

  . 2010, 46(4): 150-156.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于新Dirichlet先验分布，建立一种适合小子样复杂系统异总体可靠性增长分析的Bayesian模型。充分利用先验信息和阶段试验信息，结合产品研制的试验数据，利用最优化方法研究新的Dirichlet先验分布容易定量和衡量先验参数确定的方法，解决了超参数物理意义不明确难以确定问题。通过变量替换的Gibbs抽样简化了后验推断，合理估算出当前阶段和后续试验阶段产品可靠性的Bayesian点估计和置信下限；结合试验数据，利用该模型实现了未来阶段可靠性的预测，扩展了模型应用范围。实例表明该模型参数含义清晰明确，简单易行，利于工程应用。
• Select
  基于容差分析的结构非概率可靠性模型

  洪东跑;马小兵;赵宇;申丽娟

  . 2010, 46(4): 157-162.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在对新结构进行可靠性设计分析时，概率可靠性模型和模糊可靠性模型对数据信息要求较高。为了充分利用结构的不确定性信息以弥补数据的不足，在采用区间变量描述结构不确定性参数的前提下，研究不确定性参数的容差与偏差之间的关系及其对结构可靠性的影响方式，提出一种基于容差分析的结构非概率可靠性模型。进而，以结构应力—强度干涉模型为基础，分析结构的典型干涉模式与不确定性参数容差的存在性质，给出结构非概率可靠性的一种新的度量方法。以简单线性结构为例给出相应的算法，并将此推广到非线性结构。接着以多变量线性结构为例，给出相应算法，并同样将其推广到非线性结构。该方法适用于任意形式的结构功能函数，计算简便，易于工程实现，为结构容差设计与可靠性分析提供定量依据。
• Select
  基于设备有效度和可靠度的预防修经济优化模型

  王灵芝;徐宇工;张家栋

  . 2010, 46(4): 163-168.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于以可靠性为中心的预防性维修计划对生产的重要性及其制定的复杂性，分析生产设备各单部件最优预防修策略。为了减少维修停机损失，将多个维修作业按照机会维修阈值进行归并。在此基础上分析系统维修费用构成和系统有效度，并以系统总体维修费用最小化、系统有效度最大化为目标，建立多部件成组预防修策略优化模型，提出多部件设备非周期预防修计划的优化方法。模型中除了考虑预防性修理和更换等预防修的主要环节之外，还考虑对于非预期故障所采用的小修环节。用Matlab编程仿真求解出满足设备可靠性要求、且维修成本和有效度得到优化的预防性维修计划。结果表明，相比对多个部件单独进行更换或修理，所提出的方法可以节约维修成本并且提高设备的有效度。
• Select
  资源约束下多过程的不确定时间建模与分析

  杜彦华;范玉顺

  . 2010, 46(4): 169-176.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  由于测量不精确、信息不完备以及信息包含噪声等原因，工作流的时间信息会具有不确定性。针对不确定性情况下工作流时间建模和分析的实际需求，基于可能性理论，给出扩展模糊时间工作流网(Extended fuzzy timing workflow nets, EFTWFN)定义，实现对不确定性时间信息的全面描述。在考虑资源约束情况下，提出一种工作流多过程EFTWFN模型的推理分析方法，将EFTWFN与线性逻辑结合，定义多种变迁间的化简规则，再基于规则逐步化简EFTWFN模型，从而实现对不确定性时间问题的解决。所提出的方法实用性较强，能够有效处理资源约束情况下工作流多过程的定量和定性两方面问题；而且效率较高，可在线性时间复杂度内完成对问题的求解。在某制造企业中的实例应用与仿真验证表明，该方法具有很好的效果。
• Select
  基于BSC的质量屋中工程特性最终重要度确定方法

  李延来;姚建明;焦明海

  . 2010, 46(4): 177-185.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  工程特性最终重要度的确定是质量屋构建过程中的一个关键步骤。为了以一种经济的方式实现工程特性表现的改进目标，提出基于平衡记分卡的工程特性最终重要度确定方法。在该方法中，根据工程特性表现的竞争性评价，建立一个基于竞争性评价的工程特性重要度确定的优化模型，并通过拉格朗日函数的构造求解此模型；通过平衡记分卡、比例标度法和层次分析法的集成，确定实现工程特性表现的改进目标的重要度；基于工程特性的初始重要度、基于竞争性评价的工程特性重要度和实现工程特性表现的改进目标的重要度的合成，确定工程特性的最终重要度。以某企业双缸洗衣机的产品设计为实例,说明方法的应用。
• Select
  面向网络化制造的智能工序质量控制系统

  姜兴宇;王世杰;赵凯;王宛山

  . 2010, 46(4): 186-194.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对于复杂多变的网络化制造环境，如何有效解决动态多变的质量波动监控、波动异常诊断分析与适时的工序调整是网络化制造企业实施工序质量控制过程中面临的难题。基于此，提出质量预防—分析—诊断—调整于一体的面向网络化制造的智能工序质量控制模式，给出其功能体系结构。该模式综合运用相似制造论、统计过程控制、神经网络等理论与技术，建立智能工序质量控制系统。详细分析智能工序质量控制过程中的基于相似工序的工序质量在线分析、基于Elman网络的工序质量诊断、工序质量调整专家系统等关键使能技术。以某重型企业重型产品为例，应用JSP+Servlet的开发模式、Java与Matlab的网络功能接口开发了原型系统，验证该智能工序质量控制模式的有效性与可行性，从而为工序质量控制系统实现网络化、智能化、自动化奠定基础。