机械工程学报

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罗禹贡;陈涛;周磊;周国强;李克强

. 2010, 46(6): 2-7.

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为了从整车系统控制角度综合解决车辆的安全、节能和环保问题，突破目前新能源车辆领域和智能汽车领域仍各独自开展相关技术研究的限制，提出一种融合新能源汽车和智能汽车各自先进技术的解决方案—智能混合动力电动轿车，并提出融合双模式切换自适应巡航控制、整车状态识别及转矩分配控制和驱/制动系统协调控制的整车自适应巡航分层控制体系。在上层控制中研究基于实时状态反馈的双模式切换2自由度结构模型匹配控制器，解决适应混合动力驱动系统动态特性的自适应巡航期望转矩制定的难题；在中层控制中采用了综合内燃机(Internal combustion engine, ICE)优化曲线、电动机最佳效率特性和电池最佳效率特性的基线式控制策略；在下层控制中提出发动机/驱动电动机的转矩协调控制策略和电动机制动/EVB液压制动的协调控制策略。在此基础上，通过仿真分析和实车试验对分层控制系统进行评价与验证。仿真与试验结果表明，所开发的分层式控制系统确保整车在自适应巡航状态下，不仅可以有效提高整车安全性和降低驾驶强度，而且使整车具有最佳的燃油经济性和排放性能。

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独立磁路混合励磁电机的多领域仿真分析

张琪;黄苏融;丁烜明;代颖

. 2010, 46(6): 8-15.

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为了扩大电机的恒功率电动或恒压发电的转速范围，提出一种结构新颖的独立磁路混合励磁电机。详细论述该电机的结构特征和工作机理。以一台12极、18槽、2单元的样机为例，运用Ansoft Maxwell 2D有限元软件，仿真分析该电机的磁场调节能力；运用ANSYS有限元软件，仿真分析该电机的离心应力、固有频率及其热性能，验证独立磁路混合励磁电机结构的可行性和合理性。样机试验结果表明：励磁磁势双向可调，磁场的调节范围宽广；由于结构紧凑，定子铁心和电枢绕组的有效利用率高，独立磁路混合励磁电机有较高的效率。样机试验数据与有限元仿真结果基本吻合，验证了多领域仿真方法的正确性。它有效地解决了新结构独立磁路混合励磁电机性能精确计算和优化设计的技术难点，进一步提升了独立磁路混合励磁电机的设计能力。

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国产质子交换膜燃料电池关键材料及部件的电池组性能

邢丹敏;侯中军;燕希强;宋书范;付云峰;赵恩介;明平文

. 2010, 46(6): 16-20.

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基于质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell, PEMFC)技术的实际应用要求，针对其国产关键材料和部件(包括电催化剂、质子交换膜、炭纸、双极板)进行性能表征、电池组制造工艺开发和电池组应用性能研究，结果表明：国产炭纸、复合质子交换膜、复合催化剂以及薄型不锈钢双极板无论是在基本性能还是在电池组应用方面都达到了国外同类产品的水平，能够满足车用燃料电池发动机的要求。目前，复合质子交换膜产品已实现批量生产，炭纸和复合催化剂已具备批量制造能力，薄型不锈钢双极板的批量制造工艺和设备已进入开发阶段，采用这些国产材料和部件组装的PEMFC车用发动机正在进行实际应用考核。初步预计：通过这些国产关键材料和部件的应用，可以将PEMFC的材料成本降低50%以上，同时还可以大幅度提高电池性能，为推进我国燃料电池产品的实际应用奠定基础。

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稀燃天然气掺氢发动机循环变动的试验研究

马凡华;江龙;丁尚芬;王明月;王业富;赵淑莉

. 2010, 46(6): 21-26.

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对火花点火天然气发动机而言，稀燃是提高发动机燃油经济性和降低发动机排放的一种有效途径，但稀燃导致的循环变动是拓宽稀燃极限的一个主要限制因素，在天然气中掺混氢气作为燃料，可解决稀燃工况下循环变动过大的问题。为了研究掺氢对发动机循环变动影响，选取纯天然气和掺氢体积比为20%的天然气掺氢燃料，在6缸进气道喷射增压稀燃天然气发动机上进行不同点火提前角和空燃比工况下的试验研究。通过对缸内压力特性参数、燃烧特性参数以及排放数据的分析，结果表明：掺氢可有效降低发动机最高压力循环变动和平均指示压力循环变动，在稀燃情况下效果更为明显；掺氢可降低火焰发展期和燃烧持续期及其循环变动；在稀燃工况下，掺氢对控制发动机NOx及未燃HC排放有利。

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燃料电池轿车动力总成分段线性的悬置系统非线性振动特性

王成;张立军

. 2010, 46(6): 27-32.

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针对燃料电池轿车电动动力非线性总成悬置系统及其振动特性，建立一种基于平均法的动力总成悬置系统非线性振动分析方法。建立2自由度分段非线性动力学模型，基于平均法推导得到系统的幅频特性函数，通过仿真计算讨论悬置系统共振特性的非线性特征，同时分析动力总成质量、悬置非线性弹簧刚度特性、阻尼系数以及激振幅值对幅频特性的影响。分析结果表明，平均法可以用于非线性动力总成悬置系统的振动分析，悬置系统参数与激励幅值对于系统特性的灵敏度分析结果可以应用于悬置系统的匹配设计。

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基于道路工况自学习的混合动力城市客车控制策略动态优化

朱道伟;谢辉;严英;宋振垒

. 2010, 46(6): 33-38.

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在混合动力控制策略开发过程中通常采用国外开发的典型道路工况，而这些道路工况与国内的实际道路工况存在较大的差异，这种差异会导致开发的控制策略并不能使混合动力车辆在实际工况下达到最佳燃油经济性。针对这一问题，结合城市公交车线路固定、周期性强等特点，建立道路工况自学习系统。利用该系统可以生成针对固定线路的运行工况，试验结果表明该工况真实地反映车辆实际运行的线路特点。以生成的道路工况为基础，利用动态规划方法，对控制策略进行优化仿真研究。目标车辆在采集得到的道路工况上，按动态规划分配的功率值运行，仿真结果得到的百公里燃油消耗比采用功率跟随控制策略的混合动力公交车的实际燃油消耗降低10.2%。真正实现混合动力客车的“一线一策略”的要求，提高混合动力城市客车的适应性。

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客车用燃料电池发动机耐久性研究

侯中军;甘全;马由奇;林业发;王克勇;燕希强;林斌;明平文

. 2010, 46(6): 39-43.

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燃料电池发动机的耐久性是目前燃料电池汽车应用的关键技术问题之一。通过对客车动力平台用燃料电池发动机在实际道路运行数据的分析，以及燃料电池单堆在实验室条件下的耐久性测试结果的对比，研究目前燃料电池发动机的耐久性。新源动力开发的燃料电池发动机在客车实际运行条件下累计达到1 500 h，客车行驶里程累计20 000 km，在常用工况点(120 A)性能衰减速度45 μV/h ，总体衰减不到7%；另一方面，实验室条件下进行单电堆1 000 h动态寿命考核，电堆表现出良好的耐久性，性能衰减速度为12 μV/h。通过对两项结果的对比分析，认为燃料电池发动机中支持系统能力不足是其性能下降速度相对较快的重要原因，通过对支持系统能力的优化提高，可以提升燃料电池发动机的耐久性。

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基于离散位置的永磁无刷电动机矢量控制系统

张舟云;师蔚;徐延东;贡俊;应红亮

. 2010, 46(6): 44-50.

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永磁无刷电动机以其高密度、高效率已成为电动轿车用驱动电动机的主流。针对车用工况对驱动电动机低速大转矩、高速恒功率宽调速以及低制造成本的要求，提出一种低成本、高性能永磁无刷电动机矢量控制方法。该方法在电动机起动和低速时，采用离散位置信号的矢量控制技术以保证可靠起动，高速时采用离散位置传感器获取连续位置信号的矢量控制技术以获得优越的高速性能。该方法在不增加永磁无刷电动机及其控制系统成本的前提下，克服方波电流换相控制弱磁调速范围窄的缺点，全面提高电动机在整个速度范围的性能。

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“岩石模型”大型仪器库实现原理的研究

秦树人;尹爱军;李宁

. 2010, 46(6): 51-62.

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自在《机械工程学报》2007年第7期第一次发表“岩石模型”概念这一创新思想以来，这一模型的研究取得较大进展。介绍“岩石模型”研究进展的情况，其中包括“岩石模型”大型仪器库的实现原理及关键技术，详细描述“岩石模型”内部“层间结构”的计算机表达；详细阐明虚拟仪器的智能开发系统模型和智能开发原理，智能开发系统模型的基本作用回路等，自动拼搭方案；分析大型仪器库的形成原理，基于刻面分类和知识发现的岩层管理及创建；介绍典型“岩层”仪器库的建立及初步应用。“岩石模型”从根本上改变仪器的设计、制造和使用模式。

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联合应用MUSIC与FastICA算法实现多个时空混叠源信号的波形重建

焦卫东;杨世锡;钱苏翔;胡红生;严拱标

. 2010, 46(6): 63-70.

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联合应用多信号分类与快速独立分量分析算法，分离多个时空混叠源信号，并重建其波形。利用多信号分类的方法，基于二阶统计量辨识观测信号的噪声子空间，并搜索与噪声子空间和方向矢量同时正交的多源位置参数，实现源信号波达方向的估计。利用基于固定点迭代的快速独立分量分析方法，通过最小化互信息这一高阶统计量测度来估计传感器阵列的增益模式，进而估计未知的源信号混叠矩阵。实现多个时空混叠源信号的分离与波形的重建。试验结果表明，基于多信号分类与快速独立分量分析联合的新方法，能有效辨识复值时空混叠矩阵，正确分离并重建来自不同方向的混叠源信号，从而为后续的进一步应用(如弱信号检测、故障诊断等)奠定基础。

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基于磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的试验研究

刘增华;张易农;张慧昕;何存富;吴斌

. 2010, 46(6): 71-76.

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对利用磁致伸缩效应在钢绞线中激励接收纵向导波模态的方法进行理论分析和试验研究。分析在公称直径为17.80 mm的7芯钢绞线中纵向模态的传播特性。选取钢绞线外围钢丝中频率160 kHz的L(0,1)模态用于钢绞线的健康检测。基于该模态的传播特性和钢绞线缠绕式外表面的特点，研制一种专用磁致伸缩传感器，用于7芯钢绞线的超声导波检测。该传感器的主要结构包括轴对称三磁路励磁结构和正反正绕向的三段式螺线管。三磁路励磁结构用来产生强度适合且均匀的偏置磁场，并设计专用夹片以降低钢绞线不规则外形所造成的空气磁阻。螺线管每段绕线的有效轴向宽度为频率160 kHz的L(0,1)模态波长的一半。利用研制的磁致伸缩传感器，在长1 180 mm的自由钢绞线中进行超声导波的激励接收试验。试验结果表明，该传感器可以激励和接收选定的纵向模态L(0,1)，为基于磁致伸缩效应的钢绞线超声导波检测奠定了一定基础。

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陀螺经纬仪自适应智能下放系统

董桂梅;林玉池;冯莉;齐永岳;李贵永

. 2010, 46(6): 77-82.

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自动下放系统一直是牵制陀螺经纬仪全自动化进程的关键环节。针对现有陀螺仪，提出基于旋转步进电动机驱动陀螺仪凸轮轴的自动下放方案，设计下放结构及总控制系统，分析影响陀螺下放摆幅的决定性因素，通过大量试验总结出下放摆幅在理想范围时半脱位置与光标初始位置的关系，基于此提出自适应智能运动控制系统，即根据光标初始位置与半脱位置的关系曲线建立下放速度方案数据库，对不同的光标初始位置自动查询相应的半脱位置设置电动机速度从而实现智能控制。通过对自动下放系统进行平稳性、下放摆幅及重复性对比试验，表明该系统有效可靠，实现陀螺在不同托起状态下均能下放在正常工作区域，且陀螺运行平稳，有效地解决自动下放限幅的瓶颈，显著地提高自动化程度和测量精度。

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焊接动态拘束变形三维多体耦合数值模拟

刘川;张建勋;牛靖

. 2010, 46(6): 83-86.

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采用数值模拟和试验方法研究动态外拘束对焊接变形的影响。建立包含夹具、压板、工作台和焊接件的三维多体耦合有限元模型，以一定刚度的弹簧单元模拟夹具对焊接件的弹性夹紧，弹簧单元施加初始位移实现夹具对焊接件的预压紧；以焊接件、压板和工作台的接触关系实现压板和工作台对焊接件的动态拘束。结果表明：对焊接件的拘束力在焊接过程中是动态变化的，其变化趋势和焊接件的z向位移变化趋势相同；焊接件初始拘束力影响焊接变形；采用多体耦合模型计算焊接件的动态拘束力和动态变形结果和实测结果吻合良好。

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钢轨万能轧制过程金属延伸规律的理论与试验研究

董永刚;张文志;宋剑锋

. 2010, 46(6): 87-92.

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为研究钢轨万能轧制过程中的延伸规律，把轨头、轨腰和轨底分开来考虑，引入考虑轨腰和轨头、轨底压下率差异的变形协调系数和轧件材质影响系数，分别对Smirnov宽展公式和古布金宽展公式进行修正。根据此宽展公式计算出轨头和轨底的理论延伸系数，并在此基础上由体积不变条件推导出钢轨的平均延伸系数。为进一步分析轨头、轨底的宽展规律以及延伸规律，对18 kg/m普碳钢轻轨的万能轧制过程进行刚塑性有限元模拟，并且在燕山大学轧钢实验室完成18 kg/m普碳钢轻轨的万能热轧试验，实测采用不同轧制规程时轨头、轨底的宽展值和延伸系数。通过比较可知，修正后的轨头、轨底宽展模型计算结果比修正前的模型更接近于实测值，而且采用平均延伸系数基本可以准确反应钢轨各部分的延伸规律。因此修正后的轨头宽展模型可以用于预测钢轨万能轧制过程宽展和合理制定轧制规程。

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受控脉冲穿孔等离子弧焊接控制系统

贾传宝;武传松;张裕明

. 2010, 46(6): 93-99.

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穿孔等离子弧焊接过程中存在的一些问题制约了该工艺在现代工业中的推广和应用，如焊接工艺合理参数区间窄，可调裕度小，导致焊接过程中小孔的稳定性较差等。熔池的小孔行为是直接影响焊接过程稳定性和接头质量的关键因素，为拓展合理工艺参数范围，提高焊接过程稳定性和焊缝质量，研制出受控脉冲穿孔等离子弧焊接控制系统。基于简易测试装置，实时采集焊接过程中的尾焰电压信号，可靠描述焊缝熔池穿孔与否以及小孔尺寸；采用受控脉冲穿孔的控制策略，适时调整峰值电流和基值电流的作用时间，使得小孔一直处于“准稳态”。实现“一脉一孔”，但脉冲时间和基值电流并不固定，取决于每个脉冲过程小孔的建立时间和存在时间；保证穿孔，使小孔尺寸在预定值附近波动，并防止烧穿的发生；大幅拓展穿孔等离子弧焊接合理工艺参数区间。工艺试验结果表明，当工件散热条件和厚度发生变化时，控制系统能够迅速做出调节，运行稳定可靠，控制效果显著。

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高速钢上TiN涂层残余应力的曲率测试和有限元分析

弓满锋;乔生儒;卢国锋;姬浩;LYASHENKO B A

. 2010, 46(6): 100-106.

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采用多弧离子镀在W6Mo5Cr4V2高速钢上沉积五种不同厚度TiN涂层，用曲率法和有限元法研究TiN涂层残余应力和构成。结果表明涂层厚度对其残余应力有很大影响，特别是对本征应力。当涂层厚度从3 μm变化到11 μm时，TiN涂层总残余应力分布在−3.12～−2.29 GPa之间；热应力分布在−1.96～−1.92 GPa之间；本征应力分布在−1.17～−0.37 GPa之间。其中热应力所占的比例较大，约占62%～68%。当膜基比ξ <0.017时，总残余应力随ξ的增加呈非线性增加；当ξ=0.017时，该值达到最大值−3.12 GPa；当ξ>0.017时，该值随ξ的增加而下降。造成这种变化的主要原因是涂层本征应力受涂层结构影响较大，随着涂层厚度的增加，涂层中孔洞、过冷液滴以及界面微裂纹等缺陷也随之增加，导致涂层中本征应力得到有效释放。

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超声深滚法提高电弧喷涂3Cr13涂层性能

黄元林;朱有利;彭艳杰

. 2010, 46(6): 107-110.

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利用超声深滚(Ultrasonic deep rolling, UDR)技术对钢基体电弧喷涂3Cr13涂层进行表面复合强化处理，旨在改善涂层的综合性能。采用扫描电镜、应力仪及球—盘式摩擦磨损试验机等设备检测和分析UDR工艺对该涂层孔隙率、表面粗糙度、残余应力、显微硬度、摩擦学性能等的影响。结果表明，UDR工艺使该涂层的孔隙率从5.1%降为2.3 %；表面粗糙度Ra由40 μm以上降为2.4 μm；表面残余压应力由8 MPa提高到257 MPa；涂层显微硬度提高约45%，涂层摩擦学性能得到了明显提高。且Bragg衍射峰明显宽化、左移、峰强增大，这表明涂层晶粒明显细化、晶格畸变，且形成晶向平行表面的板织构。同时分析和讨论UDR工艺对提高3Cr13涂层性能的影响机理。

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熔体粘弹性对聚合物多层共挤成形离模膨胀影响的数值分析

周文彦;周国发

. 2010, 46(6): 111-119.

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研究共挤成形离模膨胀的产生机理对于奠定其口模设计方法的科学理论基础具有重要的意义。通过建立的稳态有限元数值算法，系统模拟粘弹性流变性能参数对共挤成形离模膨胀的影响规律，并揭示离模膨胀的机理。结果表明，多层共挤成形芯壳层熔体的离模膨胀是由粘弹性熔体的二次流动引起，主要取决于芯壳层熔体二次流动的方向与强度。熔体二次流动的方向与第二法向应力差的正负号有关，而熔体二次流动的强度则与第二法向应力差绝对值的大小成正比。当口模出口处芯壳层熔体的第二法向应力差为负，芯壳层熔体产生离模膨胀，其离模膨胀比随第二法向应力差的增大而增加。当口模出口处芯壳层熔体的第二法向应力差为正，芯壳层熔体产生离模收缩，其离模收缩比随第二法向应力差绝对值的增大而增加。研究还表明芯、壳层熔体及口模整体的离模膨胀随着壳层熔体松弛时间的增大而减小，而随着芯层熔体松弛时间的增大而增加。

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电子电路中焊点的热疲劳裂纹扩展规律

林健;雷永平;赵海燕;鲁立

. 2010, 46(6): 120-125.

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采用试验方法研究表面贴装结构焊点在热疲劳过程中的疲劳裂纹扩展规律。试验研究中选用两种不同尺寸的焊盘及两种不同的钎料(包括传统的锡铅钎料和锡银铜无铅钎料SAC305)，通过观测焊点截面上的裂纹萌生及扩展过程来研究焊点中的热疲劳裂纹扩展规律。研究结果表明，在热疲劳过程中，焊点经历热疲劳裂纹萌生和扩展的两个不同阶段，其中裂纹萌生所占的时间比例较小。在热疲劳后期，裂纹贯穿整个焊点从而造成焊点结构失效。研究发现，焊点结构失效过程中存在着两种不同的裂纹扩展模式，并且锡铅钎料焊点和SAC305无铅钎料焊点的裂纹扩展规律表现出明显的差异。另外研究还发现，当焊盘尺寸较小时，焊点的抗热疲劳性能相对较差；SAC305无铅钎料焊点的抗热疲劳性能优于传统锡铅钎料焊点。

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圆筒形压力容器自增强若干问题研究

朱瑞林

. 2010, 46(6): 126-133.

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按第三强度理论，采用图像法与解析法相结合的方法分析论证圆筒形自增强压力容器弹塑性界面处总应力的当量应力、塑性区深度与反向屈服、承载能力等因素之间的理论联系，提供理论上确定与塑性区深度及承载能力有关的方法与公式、算图及表格。研究表明，以控制区深度最佳，此时可保证：以控制区深度可使弹塑性界面处总应力的当量应力最小。其中k为容器径比、为塑性区深度、p/s为内压/屈服点、为内壁面处残余应力的当量应力。分析论证过程中得到的一些值得注意的规律、关系式及数据、图表等可作为压力容器工程设计时参考的理论基础和依据，也使自增强理论各参数间的关系和变化规律更清晰、透彻和实用。

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直流正接MAG焊电弧及熔滴过渡特性

华爱兵;殷树言;陈树君;白韶军;张晓亮

. 2010, 46(6): 134-138.

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借助高速摄像手段研究不同保护气氛下(Ar+CO2和Ar+O2)、不同焊接电流大小的直流正接MAG焊的电弧及熔滴过渡特性，分析电弧烁亮球的成因及其对直流正接MAG焊接过程稳定性的影响特点，并在此基础上确立直流正接MAG焊的工艺区间，同时比较焊丝极性对MAG焊焊丝熔化系数的影响。试验结果表明，当保护气体采用Ar+CO2时，熔滴过渡方式基本上呈大滴排斥过渡，焊接过程不稳，飞溅较大，难以应用；当保护气体采用98%Ar+2%O2时，稳定的直流正接MAG焊的熔滴过渡方式可分为小电流滴状过渡和大电流射流过渡，其中前者为下垂滴状过渡，并且熔滴尺寸随着焊接电流的增大而减小，而熔滴过渡频率相应提高，后者的电弧烁亮区分为上下相串联的两部分，调节电弧电压可以控制电弧烁亮球的活动范围并能改善焊接过程的稳定性。

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应用于跨临界CO2压缩循环的双转子滚动活塞式膨胀机的研究

姜云涛;马一太;李敏霞

. 2010, 46(6): 139-143.

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由于二氧化碳制冷系统的制冷效率与人工合成制冷剂相比处于劣势，故采用跨临界循环，并利用膨胀机回收膨胀功以减少膨胀过程的能量损失，达到提高整个循环效率的目的。针对目前膨胀机存在的诸多问题，设计应用于跨临界CO2压缩循环的新型双转子滚动活塞膨胀机。该膨胀机的一级气缸始终与进气管连通，二级气缸始终与排气管相通，随着转子的转动在两气缸之间形成膨胀空间，因此，不需要专门的进气控制装置。对膨胀机的运行过程进行理论分析和设计计算，得出主要结构参数，并进行受力和力矩计算。分析结果表明，在膨胀过程中，一级转子的总力矩始终为正值，膨胀将结束时两转子的总力矩变为负值。在角度θ2之前，二级转子的驱动力矩大于一级转子的驱动力矩，在角度θ2之后，一级转子的驱动力矩更大。

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非稳态冲击射流强化传热试验研究

周静伟;杨兴贤;耿丽萍;王玉刚

. 2010, 46(6): 144-148.

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利用一个特殊的质量流量控制装置产生波形和频率可调的周期性变化非稳态射流，进行非稳态射流冲击换热性能的试验研究。研究采用正弦、三角形和矩形三种典型的周期性波形，频率变化范围为1.25～40 Hz，其传热性能用传热强化系数(定义为相同流量下非稳态和稳态射流冲击时的努塞尔数之比)来描述。研究表明，在频率较低时非稳态的射流冲击换热效果反而没有稳定射流冲击时好，但当频率超过一阈值时，其强化传热的优势逐渐明显。传热强化的效果还与射流信号的变化规律有关，有阶跃变化的矩形射流强化传热最为有效，在频率为40 Hz时传热强化效果可达30%以上，但对于信号变化缓和的正弦波和三角形波而言，即使在较高的频率下，它们对传热的强化作用也是非常有限的。

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广义辐射传热定律时加热气体最优膨胀的一种新解法

马康;陈林根;孙丰瑞

. 2010, 46(6): 149-157.

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对广义辐射传热定律下加热气体膨胀的最优构型进行研究。在求解欧拉—拉格朗日(E-L)曲线过程中，运用最优控制理论消去气体体积变量V(t)，利用单变量内能E(t)研究气体膨胀的最优构型，得到平方传热定律和立方传热定律下的气体欧拉—拉格朗日曲线的解析解。通过数值算例分别比较平方传热定律和立方传热定律下加热气体膨胀最优构型与通过泰勒公式展开法得到的气体膨胀的最优构型。数值算例的结果表明，过程时间tm的大小对初始状态(E(0), V(0))有较大的影响，从而直接影响E-L弧部分的气体内能和体积的最优时间变化关系。当膨胀总时间tm很小时，通过消元法得到的气体膨胀最优构型与通过泰勒公式展开法得到的气体膨胀的最优构型非常近似，因此，当，可以通过泰勒公式展开法得到气体欧拉—拉格朗日曲线的近似解。

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等螺距诱导轮内部流动的数值模拟

崔宝玲;朱祖超;林勇刚

. 2010, 46(6): 158-163.

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基于雷诺时均N-S方程和S-A湍流模型对等螺距诱导轮内部的流动进行三维紊流数值计算和分析，获得诱导轮流道内的速度场、压力场的分布规律。发现诱导轮最易发生汽蚀破坏的位置在叶片吸力面进口前缘的外缘处，相对速度的大小从轮毂到轮缘大致上是沿径向增加的，从轮毂到半径的中部相对速度的增加的幅度大于从半径中间到轮缘的增长幅度；静压从诱导轮进口到叶片尾部是增加的，但从叶片尾部到诱导轮的出口的部分区域静压会减少。并针对有和无诱导轮两种情况，对高速离心泵进行试验研究，通过试验验证了具有前置诱导轮的离心泵可以改善泵的汽蚀性能。所提出的诱导轮模拟方法对高速诱导轮离心泵的进一步研制和优化设计具有一定的指导意义。

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绕水翼空化非定常的动力特性

张博;王国玉;黄彪;时素果

. 2010, 46(6): 164-169.

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采用试验的方法研究绕水翼空化流动的非定常流体动力特性。试验在一闭式空化水洞针对一Clark-y型水翼进行。采用高速摄像技术观测不同空化阶段的空穴形态；应用自开发软件分析空穴形态随时间的变化；测量翼型所受的升阻力和升力方向的加速度；对上述的数据进行频谱分析。试验结果表明，绕水翼空化流动中，空穴形态及其对应的动力特性随时间的变化过程存在两种不同的模式。当时，空穴平均相对长度为，由空穴形态和升力系数得到的功率谱峰值对应的斯特劳哈尔数大于0.3；当，空穴平均相对长度为，绕水翼空化流动呈现明显的非定常性，翼型吸力面出现了大量空泡团周期性的脱落，升力系数功率谱峰值对应的斯特劳哈尔数在0.18左右，空泡团脱落频率不随空化数的变化而改变。

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基于变粒度的注塑模流道多目标优化设计

程锦;谭建荣;魏巍

. 2010, 46(6): 170-175.

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现有多型腔注塑模流道优化设计通常对该复杂问题进行简化处理，仅将熔体流动平衡或低生产成本作为优化目标，缺乏准确而全面的设计方案优劣评价指标，难以获得真正最优的流道设计方案。针对此问题，提出采用变粒度策略来处理注塑模流道优化设计这一多目标多约束的复杂工程优化问题，在保证各型腔制品质量均衡性的同时兼顾注塑生产的成本和效率，建立不同粒度的注塑模流道多目标优化设计数学模型，在设计初期利用粗粒度模型快速获取通向整体最优解的方向，在此基础上逐渐细化模型的粒度，最终利用细粒度模型获取能使综合指标最优的设计方案。提出基于流动模拟和Pareto优于关系准则的注塑模流道多目标优化设计问题求解算法，并利用该算法求取不同粒度下流道优化设计问题的Pareto最优解。鼠标组合型腔流道的多目标优化设计实例验证了此方法的有效性。

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液压驱动控制的偏心回转系统同步特性

罗春雷;韩清凯

. 2010, 46(6): 176-181.

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以液压振动桩锤这种大功率惯性振动机械为对象，用机电液耦合动力学理论研究液压驱动控制的偏心回转系统的自同步特性问题。建立无相位差监控的惯性振动机同步系统的机电液耦合模型，对该模型进行仿真研究，分析摩擦转矩、动刚度、动阻尼、激振器结构参数和液压马达泄漏等各种因素对自同步系统稳定工作过程和过渡过程的影响。建模和仿真结果显示，上述各种因素之间及其与振动机的机体之间相互影响、具有复杂的耦合关系，可以通过修正阻尼、刚度、泄漏系数及激振器结构参数等，来提高同步效果，其中刚度和泄漏系数调节效果最明显。研究表明，建模仿真正确反映了上述各种因素影响与振动机的机体之间的耦合关系，对于优化液压驱动的振动机械机电液系统设计具有理论指导意义。

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载荷相关多薄弱部位零部件可靠度建模与分析

钱文学;谢里阳;尹晓伟

. 2010, 46(6): 182-187.

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实际工程装备中，含有多个薄弱部位的零部件应用广泛，而多个薄弱部位的存在会大大降低零部件的可靠性。以典型多薄弱部位零部件为研究背景，分别从多个薄弱部位的载荷相关性等方面进行详细的理论分析，研究多个薄弱部位之间的失效相关性。在此基础上，应用最小次序统计量模型建立同构多薄弱部位零部件的可靠性模型，并深入研究多薄弱部位零部件的强度以及载荷的分散性对多薄弱部位零部件可靠性的影响规律。结果表明，多薄弱部位零部件的失效规律与仅含有单个薄弱部位的零部件不同，不仅安全裕量影响零部件的可靠度，载荷粗糙度对于多薄弱部位零部件可靠性也有重要影响。所建模型对于含有多个薄弱部位的零部件的设计和可靠性评估具有指导意义。

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以载荷作用次数为寿命指标的失效相关系统可靠性建模

王正;康锐;谢里阳

. 2010, 46(6): 188-194.

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提出以随机载荷作用次数为寿命度量指标框架下的失效相关系统可靠性建模方法。考虑系统中各零部件之间存在的失效相关性，通过引入条件可靠度建立失效相关系统可靠性模型。分别以静强度失效和疲劳失效的可靠性分析为背景，给出强度不退化和强度退化时随机载荷多次作用下的系统可靠度与失效率计算模型，并研究系统可靠度与失效率随载荷作用次数的变化规律。研究表明，即使强度不退化，系统的可靠度和失效率也会随着随机载荷作用次数的增加而逐渐减小，失效率曲线具有浴盆曲线“早期失效期”和“偶然失效期”的特征。强度随载荷作用次数退化时，随着载荷作用次数的增加，系统的可靠度降低较为明显；失效率先减小后增大，具有“浴盆曲线”的特征。所建立的模型可用于指导系统的可靠性设计、可靠性试验和全生命周期管理。

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基于数论方法的结构可靠性分析

刘纪涛;张为华;王中伟

. 2010, 46(6): 195-198.

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提出一种基于数论理论多元分布代表点的结构可靠性分析方法。利用均匀散布理论基于F-偏差准则得到均匀散布点集合，进而求解得到多元分布的代表点集合。之后将代表点作为随机变量通过循环迭代的方式计算失效函数，应用近似分布函数计算系统可靠度。作为数值仿真算例，应用此方法，对一具有非线性和变量相关性的梁的失效函数进行可靠性分析，并与JC法和Monte Carlo方法进行了比较。JC法计算速度快，但对于非线性方程计算精度一般。Monte Carlo方法计算精度高、稳健性好，但计算成本相当高。相比而言，数论代表点方法不需要巨量的样本点，有较好的计算效率，有较高的计算精度，而且可以简单的应用于与结构可靠性相关的各类问题，便于应用。

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2010年, 第46卷, 第6期　
刊出日期：2010-03-20

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