2011年, 第47卷, 第14期　
刊出日期：2011-07-20

  

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  逆向工程中散乱点云变尺度配准算法研究

  林洪彬;刘彬;张玉存

  . 2011, 47(14): 1-6.

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  针对传统散乱点云配准算法收敛区间与配准精度之间的矛盾，提出一种变尺度点云配准算法。构造一种基于重合点计数点云配准测度函数；对测度函数的高斯平滑过程进行研究，并对尺度参数对测度函数性能的影响规律进行分析；根据测度函数在大尺度参数下平滑但存在极值偏移，在小尺度参数下全局极值位置精确但存在局部极值的特点，提出一种尺度参数可变的散乱点云配准算法；借鉴模拟退火算法的思想，通过对比选定Lundy退化策略作为算法的尺度衰减策略；采用曲率约束进行控制点筛选并利用快速高斯变换进行测度函数值的计算以提高算法效率；利用合成数据和实测数据进行对比试验，结果基于变尺度策略的散乱点云配准算法具有更加广泛的收敛区间和更高的配准精度。
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  基于广义叉积鲁棒性的识别式数据拟合

  韦进文;陈燕玲;覃禾群;郭俊杰

  . 2011, 47(14): 7-12.

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  传统的数据拟合不能对数据进行合理分块，还会选用错误的几何元素。因此提出基于广义叉积鲁棒性原理的识别式数据拟合方法。该原理说明，叉矩阵正交时积矢量鲁棒性强。考察一个数据序列是否包含某几何元素，先用其局部数据点顺次提取该元素的特征参数，再构造正交的叉矩阵并将特征矢量序列映射到积矢量空间。该映射既能克服噪声对恒定特征参数的干扰，又能放大错误几何元素的特征参数的变化。若积矢量在一定范围内是恒定的，则可确认相应数据段中的几何元素并对其边界进行精确定位。试验证明了该方法的有效性。该方法可用于逆向工程的曲面重建，或用作模式分类的一般方法。
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  基于激光跟踪仪的数控机床几何误差辨识方法

  王金栋;郭俊杰;费致根;邓玉芬

  . 2011, 47(14): 13-19.

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  激光跟踪仪作为一种三维测量仪器在工业测量中得到广泛应用，利用激光跟踪仪采用多站分时测量方法实现数控机床几何误差的快速、高精度检测。该方法通过控制机床按设定的路径在3D空间进给，一台激光跟踪仪先后在不同的基站位置对机床相同的运动轨迹进行测量，基于全球定位系统(Global positioning system, GPS)定位原理，确定基站的相对空间位置与各测量点的空间坐标，然后辨识出机床的各项几何误差。通过建立多站分时测量机床精度的数学模型，给出多站分时测量的算法原理，并推导出机床各项误差的分离算法，同时通过仿真验证该误差分离算法的可行性。试验表明，激光跟踪仪采用多路分时测量方法在4 h内完成对一台数控铣床的精度检测，并分离出铣床的各项误差，该方法具有快速、精度高等优点，在中高档数控机床的精度检测中具有一定的应用前景。
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  基于理想成形理论的多工步板料成形有限元分析

  刘维;吴建军

  . 2011, 47(14): 20-25.

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  针对多步有限元分析在多工步板料成形应用中的几个关键问题，基于塑性理想成形理论建立有限元法，并运用基于几何展开法的双展开平面映射法获得迭代初始猜测值；采用三套坐标系与两种坐标转换的策略，将全局三维计算问题转化为局部的二维计算，控制中间三维构型网格节点在有限元方程迭代求解过程中始终保持在滑移面上运动；在塑性形变理论的基础上，提出一种符合多工步成形过程的本构关系处理方法，充分考虑卸载过程对多步模拟的影响；采用自主开发的一步法、多步有限元分析程序和商用的增量法有限元软件，分别对复杂圆筒形多步拉深零件进行模拟分析，对比结果表明，多步有限元分析在对多工步成形零件成形性能的早期预测中是有效的。
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  小孔法中校准系数的有限元数值标定技术研究

  郑建毅;何闻;沈润杰

  . 2011, 47(14): 26-31.

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  由于小孔法中校准系数 和 的试验标定过程较为繁琐，以及ASTM E837-08给出的推荐值在实际测量中有一定的局限性，用有限元数值分析的方法模拟力学拉伸试验的校准过程，对中心圆直径为5.13 mm的A型应变花的校准系数进行标定。通过ANSYS构造试件和应变花粘合的三维模型，分别对薄试件钻通孔和厚试件钻盲孔的情况进行研究，分析试件贴片平面的边长、试件的厚度、钻孔直径和钻孔深度对 和 的影响，然后将标定得到的数据与ASTM E837-08的推荐值进行比较分析。结果表明，薄试件钻通孔时，钻孔直径是主要的影响因素，厚试件钻盲孔时，钻孔直径和钻孔深度是两个主要的影响因素，且它们对 和 的影响都有一定的规律性；通过有限元数值分析的方法标定小孔法中的校准系数得到的数值准确可靠，与ASTM E837-08的推荐值吻合较好，并对其数值做了较充分的扩展；有限元数值标定的方法快捷有效，可以取代复杂的力学拉伸试验校准的方法。
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  渐开线花键冷滚压精密成形工艺分析及试验研究

  刘志奇;宋建丽;李永堂;李旭东

  . 2011, 47(14): 32-38.

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  花键冷滚压精密成形技术是一种高效、精密、少无切削的先进制造技术，具有成形效率高、节能、节材和零件成形性能好等特点。分析渐开线花键冷滚压精密成形工艺过程及原理，对成形过程的单位平均压力、接触面积、滚压坯料直径、滚压力及滚压力矩等进行求解。对渐开线花键进行冷滚压精密成形试验，分析零件变形区的金属流动规律，组织形成机理及塑性变形对成形性能的影响。试验结果表明，在花键冷滚压精密成形过程中，工件表层发生剧烈的塑性变形，晶粒沿齿廓呈连续的流线型分布，塑性变形区为细长的纤维组织，齿形截面硬度分布具有一定的规律性。试验所得零件无缺陷，硬度、耐磨性等较传统的切削加工花键大大提高，可满足使用要求。
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  横轧非回转体轴类件辊型曲线方程

  何涛;王宝雨;胡正寰

  . 2011, 47(14): 39-43.

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  楔横轧非回转体轴类零件是楔横轧近净成形和精确成形的突破性和创新性发展，而轧辊的辊型则是非回转体轴类零件楔横轧成形的基础和关键。在分析楔横轧非回转体轴类件成形工艺原理的基础上，提出“单阶段”楔横轧非回转体轴类零件新工艺；根据轧制过程中轧件与轧辊的相对共轭运动关系推导出楔横轧非回转体轴类件的辊型曲线方程；针对一典型非回转体轴类零件在试验轧机上进行轧制试验。试验结果表明，“单阶段”楔横轧生产的非回转体轴类件主要尺寸精度达到要求，且内部无明显缺陷，这说明“单阶段”楔横轧非回转体轴类件新工艺是完全可行的，且利用辊型曲线方程加工的辊型可以轧制出符合尺寸要求的非回转体轴类件，因而是实现非回转体类零件少无切削加工，改善劳动条件、节材降耗的优质工艺方法。
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  残余奥氏体对2.25Cr-1Mo钢焊缝冲击性能的影响

  屈岳波;黄欣泉;曹彬;蔡志鹏;潘际銮

  . 2011, 47(14): 44-48.

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  比较2.25Cr-1Mo钢埋弧焊焊缝经过720 ℃保温2 h(工艺1)以及680 ℃保温12 h(工艺2)的冲击性能，结果表明热处理工艺1具有更好的冲击韧度；进一步测试工艺1接头液氮处理后的冲击性能，发现冲击韧度降低，推测残余奥氏体质量分数是造成这不同热处理工艺冲击性能差异的因素。采用振动样品磁强计和电子背散射衍射技术分别研究两种热处理试样的磁极化强度和相分布，获得了两种热处理工艺处理后焊缝金属的残余奥氏体质量分数，磁法测量表明焊后经工艺1处理后存在约3%左右的残余奥氏体，而经工艺2处理后残余奥氏体为0.2%；EBSD分析结果：工艺1的残余奥氏体质量分数为3.49%，工艺2 的质量分数为0.18%，证实了焊缝中残余奥氏体质量分数的变化对冲击性能具有一定的影响。
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  基于分形理论的复杂应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹行为研究

  王璐;王正;宋希庚;王魁;赵子豪

  . 2011, 47(14): 49-53.

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  含有裂纹的固体从物理角度看实际上是一个非线性耗散系统，可以用分形理论加以描述。疲劳短裂纹的扩展路径可视为分形曲线，裂纹扩展路径的不规则性可用分形维数加以描述。裂纹扩展的分形维数中隐含着诸多的物理因素，如材料微观组织结构、加载条件等。以复杂应力状态下高温低周疲劳表面短裂纹为研究对象，对20钢进行高温低周疲劳试验，观测试样表面疲劳短裂纹的萌生扩展及合体的演化过程，对试验结果进行分形分析，得到裂纹分形维数随循环过程的演化特征：疲劳短裂纹的萌生扩展行为具有分形特征，分形维数随着疲劳进程的发展而稳定地成比例增加；分形维数不产生缺口依存性，可适用于各种不同应力比的复杂应力状态短裂纹的表征；分形维数可作为把握材料总体损伤状态的参数，为材料短裂纹阶段的寿命预测提供依据。
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  基于响应曲面法与改进遗传算法的RHCM成型工艺优化

  刘东雷;申长雨;刘春太;辛勇;孙玲;伍晓宇

  . 2011, 47(14): 54-61.

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  以自主开发的车载高光蓝牙产品为例，研究高光注射成型(Rapid heat cycle molding, RHCM)工艺优化技术。以中心复合试验法(Center composite design, CCD)进行试验规划，采用成型试验与数值模拟并重之方法获取试验样本数据，通过人为引入干扰因子的方法以实现仿真结果可以更真实地反映实际成型状态；引入熵值权重法(Entropy-based weight, EBW)确定各品质指标对制品综合品质影响权重，并结合顺序偏好法(Technique for order preference by similarity ideal solution, TOPSIS)等数据处理技术，从数理角度处理试验数据使之能更客观反应制品最终成型品质状况；引入响应曲面法(Response surface methodology, RSM)，结合方差分析(Analysis of variance, ANOVA)与误差统计分析，建立高光注射成型制品综合品质预测模型；针对传统遗传算法的不足之处提出改进算法(Improved genetic algorithm, IGA)，实现品质预测模型的寻优过程；并经生产验证该优化技术具有很好的适用性。
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  基于离散元法的固体颗粒介质传力特性研究

  曹秒艳;董国疆;赵长财

  . 2011, 47(14): 62-69.

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  固体颗粒介质成形工艺是采用固体颗粒介质代替刚性凸模(凹模)的作用，对金属板料、管材拉深胀形的先进工艺，在复杂零件精密成形、难加工材料成形、温热成形等方面具有独特优势。为揭示该工艺中固体颗粒介质的传力特性，采用离散元法(Discrete/distinct element method, DEM)数值模拟固体颗粒介质在单轴压缩下的受力过程，从力链角度分析固体颗粒介质在压缩过程中细观结构的变化规律，并以直径1 mm不锈钢球为传力介质，自行设计颗粒介质传力性能试验，数值模拟结果与实测值吻合较好。研究发现颗粒配位数与体积份额呈幂函数关系，侧压系数与压应力亦呈幂函数关系，且当内部力链结构趋于稳定时，侧压系数趋于定值。应用散体力学研究方法推导出固体颗粒介质压力衰减规律，进而得到介质传力极限距离，这对如何准确控制成形中颗粒介质压力分布，提高加工工件的成形性能具有重要意义。
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  不同壳厚聚苯乙烯/氧化铈复合磨料的合成及其抛光特性

  陈杨;隆仁伟;陈志刚;陆锦霞

  . 2011, 47(14): 70-75.

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  以表面带负电荷的聚苯乙烯(Polystyrene, PS)微球为内核，采用液相工艺合成不同壳厚的聚苯乙烯/氧化铈(PS/CeO2)核壳包覆结构复合磨料，并用透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜、激光拉曼(Raman)光谱仪、热重示差扫描量热仪和动态光散射仪等手段对样品进行表征。用原子力显微镜观察和测量抛光表面的微观形貌、轮廓及粗糙度，考察复合磨料壳厚对硅晶片热氧化层抛光性能的影响。结果表明，所制备的PS/CeO2复合磨料呈规则球形，粒径在200～250 nm，壳厚在10～30 nm。化学机械抛光结果显示，PS/CeO2复合磨料对硅晶片热氧化层表现出良好的抛光特性，且复合磨料壳厚对抛光表面粗糙度和材料去除率具有较大影响。经壳厚为20 nm的复合磨料抛光后晶片表面在5 μm×5 μm范围内粗糙度平均值和方均根值分别为0.196 nm和0.254 nm，材料去除率为568.2 nm/min。
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  铍材钎焊熔池动态行为的影响因素研究

  史平安;赵朋成;莫军;武传松;郝志明

  . 2011, 47(14): 76-82.

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  在综合分析激光钎焊的焊缝形状特征和热源作用特点的基础上，根据流体力学和传热学原理，建立瞬态熔池三维数值分析模型和混合热源分布模型，模型考虑熔池液态金属对流传热、熔池外工件的固态导热、焊接过程中的相变潜热、侧吹气流方式、对接界面的结构几何特性以及材料热物理性能参数随温度变化等因素。利用Visual Fortran语言编写数值分析程序，分析相变潜热、侧吹气流和对接间隙等对熔池内流场和温度场分布的影响。研究表明，相变潜热的影响不是总可以忽略的，尤其是在移动热源作用下相变潜热的影响比固定热源更为突出。侧吹气流主要是通过改变熔池内液态金属的流动状态进而影响到熔池的三维形态, 因此，选择合适的吹气方式能够有效地提高激光钎焊的稳定性和焊深。间隙的存在造成温度场分布不连续造成熔池形状呈“钉头”形，考虑间隙时计算得到的熔池形状与试验结果吻合更好。
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  四轮驱动混合动力轿车驱动防滑控制研究

  赵治国;顾君;余卓平

  . 2011, 47(14): 83-98.

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  多动力源增加了混合动力汽车驱动轮转矩的调节方式，也对依赖常规防抱死制动系统(Anti-lock braking system, ABS)而实施的驱动防滑控制(Acceleration slip regulation，ASR)带来新的挑战。针对四轮驱动混合动力轿车，考虑非线性7自由度车辆纵向动力学，建立样车动力系统前向仿真模型。利用转矩控制精确且响应快的电动机进行打滑车轮的转矩调整，基于既有并经验证的能量管理策略，开发逻辑门限及P-Fuzzy-PI多模态分段ASR控制算法，结合低附着系数路面纯电动起步及混合驱动急加速行驶工况进行离线仿真。通过整车电控单元(Hybrid control unit，HCU)引入前轮轮速传感器信号并集成ASR功能，在冰雪路面开展实车纯电动起步防滑试验。仿真及测试结果表明，所设计的两种ASR控制策略均能有效地抑制驱动轮的瞬时打滑，基于能量管理策略开发ASR控制算法并通过HCU来实施是可行且有效的。
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  基于角点特征的立体视觉车辆环境感知系统研究

  姜岩;高峰;徐国艳

  . 2011, 47(14): 99-107.

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  通过对立体视觉系统进行测距试验发现，标定误差将会导致远距离测距精度的下降，并使立体图像对不再严格的满足极线约束，这说明对于车辆环境感知这类大探测范围的应用不能直接使用传统的立体视觉算法。针对这些问题，设计出基于角点的立体视觉系统进行车辆环境感知。通过二次标定减小相机标定误差对测距精度的影响，使系统能够在有效探测范围内进行准确测距。使用弱化的极线约束对图像中检测到的角点进行立体视觉处理，提高匹配成功率。根据车道线检测结果在线标定相机俯仰角，消除行驶过程中相机俯仰角变化对远距离物体检测造成的影响。为实现大基线立体视觉系统在进行大范围障碍物检测时的实时性处理，根据车速动态调整检测范围以降低立体视觉处理的运算量。试验结果表明，该系统能够对车前3～80 m的障碍物进行实时可靠准确的检测和测距。
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  基于RBF神经网络的最佳滑移率在线计算方法

  彭晓燕;章兢;陈昌荣

  . 2011, 47(14): 108-113.

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  针对汽车制动过程的非线性特征及其最佳滑移率在线估计的复杂性，提出一种基于Burckhardt模型的最佳滑移率在线辨识方法。分别用3个以工况为参数的径向基函数神经网络作为Burckhardt模型的3个参数；采用粒子群算法和结构化非线性参数优化方法相结合的混合参数优化方法估计3个径向基函数神经网络的所有参数，由该改进的Burckhardt模型即可产生任意工况下的纵向附着系数—滑移率(-s)曲线；在保证在线辨识精度的前提下，根据最佳滑移率等分原则选取一定数量的工况参数以构成Burckhardt模型的参数集，设计出基于实时-s数据的最佳滑移率在线辨识策略，完成最佳滑移率辨识系统构建。在线控制动系统中的仿真验证了所提出的最佳滑移率在线辨识方法的可行性和有效性。
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  空气悬架固有频率试验研究及理论分析

  黄俊明;周孔亢;徐兴;朱晶晶

  . 2011, 47(14): 114-120.

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  汽车空气悬架的固有频率是表征车辆平顺性和道路友好性的一个重要指标，为能正确获取悬架的固有频率，在总结国内外相关标准的基础上从激励方式和数据处理方法两方面分析和比较目前国内沿用的GB 4783—1984(汽车悬挂系统的固有频率和阻尼比测定方法)悬架固有频率试验标准和欧洲委员会的96/53/EC、澳大利亚的VSB11标准，并对电子控制空气悬架的大客车进行整车阶跃试验。针对试验数据处理中发现的俯仰角振动问题通过半车模型仿真来进行理论分析以及车身俯仰角振动固有频率试验，探讨按照国家标准和国外标准进行数据处理分析时存在的局限性，通过辅助试验获得正确的悬架固有频率。为电子控制空气悬架大客车类的悬架固有频率试验方法以及试验数据的处理分析方法提出补充的建议和辅助试验手段。
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  车辆主动悬架用电磁直线作动器的研究

  邓兆祥;来飞

  . 2011, 47(14): 121-128.

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  针对车辆主动悬架的使用要求，设计出一种具有行程大、推力大及响应快速特点的新型电磁直线作动器。结合有限元仿真软件，研究作动器的结构参数如气隙厚度、次级不锈钢管厚度、次级铜层厚度、绝缘挡圈导磁和导电性能及初级线圈的绕线方式等的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律，以及电源参数如电源电压、电源频率及电源加载方式的变化对作动器电磁力大小和响应速度的影响规律，结果表明，电磁力除与绝缘挡圈的导电性能无关外，而与气隙厚度等众多结构参数密切相关，电磁力与电源电压的平方成正比例关系，且随电源频率的增大而先增大后减小，在20 Hz左右存在电磁力响应峰值。在此基础上选取合理的参数，试制一款电磁直线作动器样机，并对样机模型进行稳态电磁力和相电流的相关试验测试，通过与有限元仿真结果比较，表明仿真分析结果和试验测试数据基本吻合，验证了有关设计分析的正确性。
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  单缸柴油机油量校正器的设计计算方法

  刘胜吉;李晓东;关涛;王建;尹必峰

  . 2011, 47(14): 129-133.

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  以186FA柴油机油量校正器设计为例，分析油量校正器工作原理，指出现有文献资料中油量校正器设计计算存在的缺陷，阐明各设计参数与柴油机速度特性、喷油泵速度特性上性能指标的关系，给出单缸柴油机油量校正器的设计计算方法，使用此方法能准确地得出油量校正行程、起动加浓行程、校正弹簧最大作用力、起动弹簧预紧力的计算值。所研制的带油量校正和起动加浓功能的油量校正器试验表明，186FA柴油机速度特性上的性能指标能完全满足国家标准的相关考核要求，产品已大量生产，为移动用途第二代单缸柴油机研发提供技术保证。
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  风力机翼型气动噪声优化设计研究

  刘雄;罗文博;陈严;叶枝全;周鹏展

  . 2011, 47(14): 134-139.

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  为获得高升阻比、低噪声水平的风力机翼型，将气动噪声引入到风力机专用翼型的设计中。为评价翼型气动噪声水平，对翼型自身噪声进行讨论和研究，应用NASA基于大量试验而得到的翼型自身噪声模型进行建模。采用型函数扰动法对翼型廓线进行表示，以翼型自身噪声水平作为优化目标，将气动特性作为性能约束，建立翼型的优化设计模型。设计过程中，采用XFOIL获取翼型边界层参数，及对翼型的气动性能进行评价。将流场求解程序和直接优化方法相结合，采用复合形法进行搜索寻优，用Matlab编制优化程序。以NACA 4415作为原始翼型进行优化设计，得到一种具有高气动性能、低噪声水平的风力机专用翼型。
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  基于温焓分析的最小熵增法在流体换热中的应用

  宋卫东;赵力

  . 2011, 47(14): 140-145.

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  为寻求最小熵增工况，避免最大熵增的出现，提出基于温焓分析的最小熵增法。基于温焓关系推导出极值熵增工况需满足的表达式。拟合出换热流体的温焓关系。在一定对数平均温度的约束下，用C语言编程分别计算二氧化碳跨临界循环冷凝段和R407C热泵循环冷凝段的换热工况。结果表明，换热器两端流体的换热温差在对数平均温差附近时，或者冷流体侧较接近等温，热流体出口较接近冷流体进口温度时熵增最小，换热流体两侧都接近等温时熵增最大；传热窄点处单位换热量熵增较小并且在较小范围内波动时系统单位换热量熵增会出现较大范围的波动。一般情形下，传热窄点处单位换热量熵增较小时，系统单位换热量熵增也较小。这种方法能有效的预测可用能损失最小时的运行工况，为换热器标准工况的制定提供较为可靠的理论方法。
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  采用低熔点液态金属工质散热的热沉传热数值模拟

  宋思洪;廖强;沈卫东

  . 2011, 47(14): 146-150.

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  为研究低熔点液态金属散热工质的强化散热机理，针对芯片散热，对热沉内低熔点液态金属镓以及水分别作为散热工质时的层流传热性能分别进行数值模拟，比较分析热沉流道长度、直径、Re数及工质导热系数对热沉散热性能的影响。结果表明，以镓为工质时，芯片温度受流道长度变化的影响较小，随流道直径、Re数的增加而降低；仅在流道长度小于临界长度的较短范围内具有比水更好的冷却效果，且临界长度随Re数的增加而增大；工质导热系数越大，芯片温度降低的程度越来越小。研究结果为合理设计液态金属散热系统提供理论基础。
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  并联型三配流窗口轴向柱塞泵特性理论分析及试验研究

  张晓刚;权龙;杨阳;王成宾;姚李威

  . 2011, 47(14): 151-157.

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  采用液压泵按闭式回路方法驱动液压缸，是电液控制技术领域的研究热点，这一技术在对称液压缸的控制中已获得很好应用，但对于广泛采用的差动缸，效果一直不尽如人意。为此，依据阀控缸技术中非对称阀控非对称缸的思想，提出采用三配流窗口轴向柱塞泵直接闭式驱动差动缸运动的原理，方案是改造现有轴向柱塞泵的吸油窗口为并联布置的两个窗口，增加一个柱塞，将普遍采用的9柱塞泵改为10个柱塞，并分成两组，使每一组柱塞的吸排油窗口在半径方向错开位置，分别对应配流盘上的二个配流窗口。研究工作中，在SimulationX软件环境下，建立考虑单个柱塞运动特征和配流面积随转角变化的液压泵仿真模型，通过数字仿真确定了泵的关键参数，特别是缸体和配流盘卸荷槽的尺寸，设计并制造了样机，在试验台上对多种转速下泵的压力、流量和噪声等基本特性进行测试，验证了原理的正确性。
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  变螺距叶片对螺旋离心泵轴向力的影响

  李仁年;权辉;韩伟;苏清苗;马薇

  . 2011, 47(14): 158-163.

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  采用150×100LN-32型螺旋离心泵的结构尺寸，根据螺旋离心泵的叶片变螺距型线方程设计出8种螺距变化方式不同的螺旋离心泵。以这8种不同螺距的螺旋离心泵为对象，选用清水和沙水固液两相流为介质，基于FLUENT软件，建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程，并采用标准k-ε方程湍流模型、非结构四面体网格和SIMPLE算法进行数值模拟，得到螺旋离心泵的压力分布后计算出不同螺距下的轴向力。在此基础上，将等螺距的螺旋离心泵计算的进出口压力差和试验测量值进行对比，间接地验证了利用数值模拟计算轴向力的准确性。研究不同螺距下的不同流量、不同体积分数和介质为清水时不同螺距下的轴向力变化趋势和规律，通过数据分析，可知螺旋离心泵轴向力的大小受多种因素的影响，而叶轮的螺距变化改变着内流场的变化，对螺旋离心泵轴向力的大小起着决定性作用，轴向力随着螺距变化的曲线呈现出一定的凹凸性。针对不同参数，合理地设计叶片螺距，对于提高螺旋离心泵的可靠性和稳定性具有重要意义。
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  前混合水射流喷丸强化表面力学特性及疲劳寿命试验

  董星;郭睿智;段雄

  . 2011, 47(14): 164-170.

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  为获得前混合水射流喷丸强化增益效果，研究前混合水射流喷丸对2A11铝合金和45钢的表面显微硬度、表面残余压应力和疲劳寿命的影响。采用显微硬度计和X射线应力分析仪分别测定喷丸表面显微硬度和表面残余应力，利用扫描电镜观察疲劳断口形貌，获得喷丸表面显微硬度和表面残余压应力随喷丸压力、扫描速度及靶距的变化规律，指出射流喷丸可以大幅度地提高2A11铝合金和45钢的疲劳寿命，当2A11铝合金和45钢的应力振幅分别为155.7 MPa和282 MPa时，喷丸试样疲劳寿命比未喷丸试样疲劳寿命分别提高25.31倍和18.56倍，且未喷丸试样疲劳裂纹萌生于试样表面，喷丸试样疲劳裂纹有的萌生于试样表面，有的萌生于试样内部，当疲劳源在试样内部时，裂纹在夹杂物处萌生。因此，前混合水射流喷丸是一种提高金属零构件疲劳寿命的有效方法。
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  磁悬浮飞轮用嵌环式永磁偏置径向磁轴承

  王曦;房建成;樊亚洪;刘虎;王春娥;文通;孙津济

  . 2011, 47(14): 171-183.

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  为满足航天用扁平转子磁悬浮飞轮对低功耗磁轴承的需求，提出一类同极性嵌环式永磁偏置径向磁轴承(Radial permanent-magnet-biased magnetic bearing, RPMB)，旋转损耗低，工作气隙径向内外双环、轴向同层分布，径向磁力为平面汇交力系，具有磁极轴向短、可灵活设计的独特优势。根据全主动、主被动两类磁悬浮飞轮的不同需求，采用磁路分析与有限元仿真的方法，对磁极对齐型、磁极交错型、磁极偏置型三种嵌环式RPMB进行了有针对性的分析与设计，所设计的全主动磁悬浮飞轮，具有轴向长度短、质量小、精度高的优点；所设计的两轴主动磁悬浮飞轮，经优化设计，具有高被动刚度、高电流刚度、电流刚度高稳定性的优点。
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  面向概念设计过程的隐性知识获取方法

  刘征;鲁娜;孙凌云

  . 2011, 47(14): 184-191.

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  在工业设计领域，为扩展设计知识空间，提出面向概念设计过程的隐性知识获取方法。在讨论设计知识和隐性知识基本概念的前提下，指出概念设计过程集成特定的问题、情境和设计经验，是隐性知识的重要来源。根据隐性知识产生和转化的特征，建立从底层认知行为入手、完备概念定义体系以及信息逐层加工的知识获取策略。在隐性知识获取过程中，基于口语报告、问题、选项及标准(Question, Option, Criterion, QOC)和草图解释的方法捕捉设计师个体活动信息，并通过草图方案划分设计状态，初步整理收集信息。基于预设概念定义获取信息的知识转化原理，通过知识元级模型和本体配置单元，表达设计对象和设计过程两大类目标知识。通过主客观相结合的方法，评价转化知识的创新程度。通过应用知识获取系统，以获取闪存U盘隐性知识为例，验证以上方法。
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  基于尖点突变的制造系统耗散结构模型及其度量

  张志峰;JINDAL V

  . 2011, 47(14): 192-198.

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  制造系统的信息熵建模促进制造系统状态信息度量的发展。在分析制造系统耗散结构特征的基础上，利用突变理论中的尖点突变模型，依据其控制变量与状态变量的相互关系，建立制造系统的耗散结构模型，使得定量地判断制造系统何时形成耗散结构成为可能。依据制造系统信息熵的定义，分别建立制造系统的预期熵变度量模型及实际熵变度量模型，从而实现利用耗散结构模型对制造系统运行状态进行准确判断的目的。实证研究中，以某加工车间实施单元制造前后为背景，利用所建耗散结构模型及其度量模型，对两种不同状态下制造系统是否形成耗散结构进行定量判断，结果较好地验证此方法的合理性，也为制造系统的优化提供有效途径。