2011年, 第47卷, 第4期　
刊出日期：2011-02-20

  

• 全选
  |

论文
• Select
  金属薄膜导线的亚微米局域电导率精确测量技术

  吴蕾;葛耀峥;居冰峰

  . 2011, 47(4): 1-6.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  作为薄膜器件最重要物理量之一的局域电导率的定量测定，能在保证性能、提高成品率、完善制作工艺等方面起关键作用。利用基于原子力显微镜(Atomic force microscope，AFM)的4电极微探针局域电导率测量技术，精确测量厚度为 350 nm、宽度分别为50.0 m、25.0 m、5.0 m、2.0 m及600 nm、纯度为99.999%的铝薄膜导线的电导率。由于被测试件宽度和厚度方向的尺寸明显缩小且十分接近电极的最小间距，综合考虑电极尺寸、不同批次电极的加工精度和加工参数、4个电极间的位置误差等几个影响测量精度的因素，修正电导率的计算模型并将传统4电极电导率测量法的应用领域拓展到亚微米级微观尺度。试验结果证明基于AFM的4电极微探针技术在亚微米级局域电导率测量方面的能力。
• Select
  固态振梁角速率传感器的动力学特性与误差分析

  刘宇;路永乐;曾燎燎;杜晓鹏;黎蕾蕾;潘英俊

  . 2011, 47(4): 7-11.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究固态振梁型角速率传感器加工误差的类型和对性能的影响程度。从动力学特性和误差产生的机理入手，针对因加工水平限制传感器而产生的输出误差进行理论推导，并结合100 mm合金振梁完成数值计算，得出正交误差是影响陀螺输出性能的主要因素误差源，而驱动轴同敏感轴的垂直度是影响正交误差的主要因素；经计算质心偏移误差随着角加速度值变化而变化，在角加速度较小的情况下可以忽略；寄生哥氏力误差对陀螺性能的影响最小。对驱动轴同敏感轴垂直方向偏差角为0.626 0°时的正交误差进行仿真，结果同理论等效值(输入值为2°/s时的输出)的误差为4.88%，仿真结果同理论推导结果吻合。证明改进加工工艺及降低驱动轴同敏感轴的垂直度对改进固态振梁角速率传感器性能的有效性。
• Select
  基于经验模式分解的单通道机械信号盲分离

  毋文峰;陈小虎;苏勋家

  . 2011, 47(4): 12-16.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  盲源分离是机械设备复合故障诊断的一种有效方法，经验模式分解是非平稳信号分析的有力工具，它将非线性、非平稳信号分解成为一系列线性、平稳的本征模函数信号。在机械故障信号盲分离中，单通道机械信号盲分离是一个病态问题。针对单通道机械信号盲分离的困境，综合盲源分离和经验模式分解各自的优点，提出基于经验模式分解的单通道机械信号源数估计和盲源分离方法。针对单通道机械观测信号进行经验模式分解，并将单通道信号和其本征模函数组成多维信号，利用奇异值分解估计机械源数目，根据源信号数目重组多通道机械混合信号，并利用FastICA算法实现机械信号的盲分离。将该方法应用于轴承和齿轮的仿真研究，正确分离出轴承和齿轮源信号，仿真研究表明，它能很好地解决单通道机械信号的源数估计和盲源分离难题。
• Select
  脉冲交变磁场测量技术缺陷识别与定量评估

  胡祥超;罗飞路;何赟泽;唐莺

  . 2011, 47(4): 17-22.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  传统的交变磁场测量(Alternating current field measurement, ACFM)技术具有缺陷定量准确、无需接触等优点，但是不能检测深层缺陷；脉冲涡流检测技术(Pulsed eddy current testing, PECT)具有较好的深层缺陷检测能力，但由于采用瞬态响应信号分析方法，容易受到提离效应干扰，工程实际应用较为困难，并且定量能力弱于ACFM技术。结合ACFM和PECT的优势，提出了脉冲交变磁场测量技术(Pulsed alternating current field measurement, PACFM)。该技术采用脉冲周期信号作为激励信号源，基于瞬态脉冲响应信号，采用三维场量测量和瞬态信号分析相结合的方法实现缺陷识别与定量评估。对瞬态响应信号中能够表征磁场变化规律的特征量进行提取，通过研究发现PACFM不仅具有与ACFM等同的表面缺陷检测能力，而且具有优异的深层缺陷识别与定量评估能力，抗干扰能力强，具有较高的应用价值和前景。
• Select
  板料冲压成形破坏判断准则的研究进展

  黄晓忠;陈劼实;陈军

  . 2011, 47(4): 23-31.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  分析板料冲压成形中有无明显集中缩颈的韧性破裂、剪切破裂判断准则的研究现状。比较成形极限图以及韧性破裂准则在判断板料破坏中各自的优缺点。针对当前有限元分析软件中的破坏准则用于判断板料局部小特征弯曲强化的成形极限或是先进高强钢板在缩颈前产生剪切破裂等问题所存在的局限性，综述上述特殊问题的研究进展。提出建立沿横、纵两个方向拉伸弯曲下的极限判据对于预测板料局部小特征弯曲的成形极限将更有普遍意义。同时有必要进一步研究先进高强钢板成形的剪切破裂机理，并建立可以有效预测先进高强钢板剪切破裂的有限元模拟失效判据。研究板料成形的上述破坏问题及其判断准则，对于丰富与发展塑性成形理论和指导实际生产具有重要的理论意义和工程应用价值。
• Select
  磁控溅射微纳米梯度镀层对45钢及40Cr钢弹性变形性能的影响

  白力静;蒋百灵;乔亮;李艳;殷鹏

  . 2011, 47(4): 32-36.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用磁控溅射离子镀技术在屈强比不同的45钢及40Cr钢基体上制备Cr、类石墨碳 (Graphite-like-carbon，GLC)及CrTiAlN微纳米梯度镀层，通过考察镀层/金属复合体系弹性模量和屈服强度的变化来研究镀层对基体弹性变形行为的影响。研究结果表明：磁控溅射离子镀层可以改善金属基体的弹性变形性能，但镀层对不同金属基体力学参量的影响不同；屈强比低的45钢，镀层可同时提高弹性模量和屈服强度，在v =0.1 mm/min的低速拉伸时，45钢试样的屈服强度可提高20%左右；屈强比高的40Cr钢，镀层对其屈服强度基本无影响，但对弹性模量提高的程度更显著，当拉伸速度为0.7 mm/min时，40Cr钢试样的弹性模量可提高60%，而45钢仅为22%；镀层/基体复合体系的弹性模量随拉伸速度的增加表现为先增大后减小的特点，其变化规律不同于金属基体；镀层的高硬度和良好的膜基匹配能力有助于阻碍工件表面及亚表面微塑性形变区的扩展，从而提高试样的力学性能。
• Select
  脉冲MIG焊建模仿真分析及弧长控制

  黄健康;石玗;卢立晖;樊丁

  . 2011, 47(4): 37-41.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对脉冲MIG焊过程中的电弧稳定性问题，建立基于尖端不稳定熔滴过渡理论的焊丝熔化动态电弧模型，并对焊接过程中的电弧电压、电弧长度及熔滴过渡尺寸进行仿真，得到与实际焊接相似的电弧电压波形，分析脉冲电流下熔滴过渡频率及影响电弧稳定性的因素，且进行弧长稳定控制的仿真研究，在此基础上运用快速原型技术建立铝合金脉冲MIG焊控制系统，采用电弧电压反馈对铝合金脉冲MIG焊过程进行送丝调节的弧长控制试验。研究表明：所建立的铝合金脉冲MIG焊焊丝熔化动态电弧模型很好反映了实际焊接过程，揭示出脉冲MIG焊焊接过程中熔滴过渡时间间隔具有一定的不确定性和电弧长度的不稳定性，通过电弧电压反馈控制可显著改善铝合金脉冲MIG焊过程电弧系统的稳定性。
• Select
  变极性等离子双弧及其控制

  韩永全;许萍;杜茂华;吴永军;姚金难

  . 2011, 47(4): 42-46.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  等离子电弧由于受机械压缩、热压缩和电磁压缩三种压缩效应，电位梯度高，当焊接参数不当时易出现双弧。在铝合金变极性等离子弧焊接反极性期间由于电弧相对正极性期间电弧发散，更易出现双弧。焊接电流与离子气流量的合理匹配、喷嘴孔径与电极内缩量的配合以及变极性等离子弧焊接电源结构等是影响变极性等离子弧双弧的主要因素。通过改进焊接电源的结构及控制方法，即在维弧电源主回路上串接MOSFET管，通过MOSFET管的开通与关断来实现对维弧电源主回路的通断控制，从而避免了铝合金变极性等离子弧焊接反极性期间维弧电源分流形成双弧。通过合理选择焊接参数有效解决了铝合金变极性等离子弧焊接时的双弧现象，在厚板铝合金变极性等离子弧焊接中获得了理想的焊接质量。
• Select
  基于塑性流动本构关系的多步反向模拟法

  唐炳涛;鹿晓阳

  . 2011, 47(4): 47-52.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  传统板料成形反向模拟法的本构关系是建立在塑性形变理论的基础上，无法考虑变形历史的影响。提出一种新型有效的多步反向模拟法，采用弹塑性材料模型提高计算精度；引入DKT12薄壳单元考虑类似模具圆角处的弯曲—反弯曲效应等应变历史的影响。提出一种基于塑性流动理论的本构方程，可以快速准确地处理弹/塑性变形及加载/卸载状况，提高了应力计算精度。在应力应变更新计算中引入等效应力思想，避免了大量迭代计算，保证数值计算稳定性的同时，提高了计算效率。研究的理论成果已成功实现在自主开发的板料成形反向模拟法软件InverStamp/Multi-step模块。在S形轨道拉深实例中，通过显式有限元程序LS-DYNA与两种反向模拟法计算结果的比较，证明采用新型本构关系的多步反向模拟可以更为准确地预测成形零件的厚度分布。
• Select
  超声钨极氩弧复合焊接电弧压力特征研究

  孙清洁;林三宝;杨春利;梁迎春;赵国庆

  . 2011, 47(4): 53-57.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了揭示超声钨极氩弧(Tungsten inert gas, TIG)复合焊接电弧特性，采用小孔法获得的稳定电弧压力分布形式，分析超声能量作用下电弧压力分布形式与普通电弧压力分布形式之间区别。研究焊接电流、电弧长度及保护气喷嘴高度对压力分布的影响。试验中发现，电弧长度由2 mm增加到6.2 mm时，与普通电弧压力一直减小不同，复合电弧的压力分布呈现出周期性变化，并且在弧长为4.4 mm时，电弧压力达到最大值。普通TIG焊接中不作为工艺参数的保护气喷嘴高度，在复合焊接中对压力分布有很大影响，喷嘴高度由2 mm升高到5 mm，电弧压力峰值从170.8 Pa减小到60.5 Pa。试验结果表明：超声钨极氩弧复合焊接方法能获得较高的电弧力，并且压力分布接近于高斯分布，有利于增加焊接熔深，提高焊接生产效率。
• Select
  冷轧板形测量值计算模型的研究与应用

  王鹏飞;张殿华;刘佳伟;王军生;俞小峰

  . 2011, 47(4): 58-65.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了得到准确的板形测量值，通过分析板形辊的结构与板形测量原理，制定板形测量信号的标定及滤波处理方法。为了补偿带钢横向厚差对板形测量的影响，建立轧后带钢横向厚度分布模型，把各个测量段处的带钢厚度引入张应力分布计算模型中，提高了带钢张应力分布计算的精度。根据带钢与板形辊的接触状态设定带钢边部板形测量值的补偿计算模型，用于修正未被带钢边部全部覆盖的传感器所测径向力。针对轧制过程中板形辊上某些传感器会出现故障的情况，制定故障测量段的插值计算方法。给出由各测量段板形测量值向若干个特征点处板形值的转换模型，简化板形控制系统中的数据处理过程。板形测量值计算模型已用于1450冷连轧机的板形控制系统改造中，经现场应用表明，模型具有较高的精度，为冷轧板带生产实现精确的板形控制提供条件。
• Select
  冷轧TRIP钢中残余奥氏体的热稳定性

  张宇光;赵爱民;赵征志;唐荻

  . 2011, 47(4): 66-70.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究冷轧TRIP钢中残余奥氏体的热稳定性，利用差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry, DSC)分析0.25C-1.78Mn-1.23Al-0.54Cu-0.33Ni冷轧相变诱导塑性(Transformation induced plasticity, TRIP)钢中残余奥氏体的热分解，采用Kissinger方法测量残余奥氏体热的分解温度和激活能。发现TRIP钢中残余奥氏体热分解温度要高于普通淬火钢。利用Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程获得动力学参数n与A，预测TRIP钢贝氏体区等温过程中残余奥氏体转变动力学。结果表明，残余奥氏体在420 ℃等温时，显示出较高的稳定性，即使等温600 s也仍有90％的奥氏体不发生分解。X射线衍射结果还表明，420 ℃等温时，由JMA方程预测的残余奥氏体量与实际值吻合较好。
• Select
  纸机旋转空心辊结构的弹塑性应力分析

  刘迎春

  . 2011, 47(4): 71-76.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  应用塑性理论研究造纸机中理想弹塑性材料带闷头空心辊结构(旋转双重过盈配合轴对称结构)弹塑性装配应力的计算问题，考虑离心力(设计车速)的影响，基于等强度设计思想推得理论解。解答包括辊筒与闷头中各应力分量与空心辊设计参数关系的一般表达式，以及弹塑性设计车速的计算公式。算例给出铸钢辊结构参数匹配关系图，以及具有某结构参数的铸钢辊在弹塑性状态下的应力分布图；进一步的计算结果表明，当轴头直径与辊筒外径之比固定时，辊筒内外径之比对辊筒与闷头中各应力分量最大值的影响不大。解析结果可作为理想弹塑性材料旋转双重过盈配合结构弹塑性设计的量化依据。
• Select
  冷轧机板形调节能力分析方法的研究与应用

  闫沁太;张杰;贾生晖;褚玉刚;杨光辉;龚艺

  . 2011, 47(4): 77-81.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  某六辊连续变凸度(Continuously variable crown, CVC)冷轧机组装备了工作辊弯辊、中间辊弯辊和中间辊窜辊等多种板形控制方式，较四辊轧机有着更宽的凸度调节域，但仍难以调节窄带钢出现的边中复合浪。在对各种方式的效应函数之间的差别进行分析后，提出以一组相互正交的矢量，称为特征矢量，描述轧机整体的板形调节特性。进而以特征矢量与某一板形缺陷之间的相似度的平方和判断该缺陷能否被消除。经分析，该轧机板形调节特征矢量与窄带钢边中浪之间的相似度过低是导致其难以消除的原因。相应提出在第5机架采用单侧倒角工作辊，并降低工作辊弯辊力的解决方案。该方案已用于实际生产，在消除带钢边中浪方面取得明显效果，所轧带钢边浪基本被消除，中浪得到缓解。
• Select
  钢丝缠绕拱梁立柱全剖分—坎合机架

  刘海霞;颜永年;曾攀;林峰

  . 2011, 47(4): 82-87.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  重型承载机架是重型设备的关键部件，其整体制造触及到众多工艺和技术的极限能力，已成为重型工程的瓶颈。通过分析钢丝缠绕预应力承载机架的发展及其应用特性，提出基于钢丝缠绕预应力的重型拱梁立柱全剖分—坎合承载机架设计路线，以期解决200 MN级以上液压机主承载机架的制造难题。以400 MN单缸单牌坊模锻液压机承载机架的设计为例案，通过对其1∶10模型试验及有限元建模对比，分析拱梁立柱全剖分—坎合机架在特定力系(中心载荷、偏心载荷等)作用下的变形特性和承载能力，得出在一定的预紧系数下，拱梁立柱全剖分—坎合机架与整体机架在变形特性和承载能力方面具有相似性。因此对于承载达到200 MN以上的单牌坊机架，建议采用此结构。这一结构的应用将直接推动重型液压机及相关装备行业的发展。
• Select
  电磁复合处理降低焊接残余应力增益效应的初步研究

  黄欣泉;蔡志鹏

  . 2011, 47(4): 88-92.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过外加磁场和通过脉冲电流改善材料的力学性能是两种新型的处理方法，研究表明这两种方法对材料残余应力有一定作用。在这两种处理方法研究的基础上，提出同时耦合脉冲磁场和脉冲电流的复合处理方式，并发现该处理方法在降低残余应力上有不同于磁处理及电处理的增益效应。试验采用16Mn平板焊接试样，通过X射线应力测定仪测量同一位置沿焊缝和垂直焊缝两个方向处理前后的残余应力的大小，并进行比较。试验结果表明，磁处理后残余应力下降10%左右，电处理后应力上升大约20%，而相同参数下同时耦合脉冲磁场、脉冲电流进行复合处理后，应力下降超过50%。对于其中出现的增益效应，初步分析是由于与残余应力相关的位错结构在脉冲磁场与电流复合作用下发生较大迁移，导致了应力的松弛。
• Select
  汽车前部结构对骑自行车人颅脑损伤防护特性的影响

  莫富灏;杨济匡;李松庆

  . 2011, 47(4): 93-99.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以深入的事故调查为基础建立汽车—骑自行车人碰撞分析模型，提出可降低颅脑损伤风险的汽车前部结构改进措施。针对真实的汽车与自行车碰撞事故，采用多体动力学软件MADYMO进行事故重建，评估仿真模型及方法的有效性。通过定义轿车、SUV、MPV三种常用车型前部结构参数(包含保险杠高度、保险杠伸出长度、发动机罩前缘高度、发动机罩长度、发动机罩角度和挡风玻璃角度)，分析汽车行驶速度以及前部结构对于骑自行车人颅脑损伤的影响，并讨论骑自行车人颅脑损伤防护的可行措施。仿真结果表明：汽车碰撞速度、发动机罩前缘高度和保险杠高度对骑自行车人颅脑损伤有显著影响；尤其对于轿车，适当地降低其发动机罩前缘及保险杠高度可以有效地降低骑自行车人颅脑损伤的风险。
• Select
  四轮驱动混合动力轿车驱动模式切换控制

  赵治国;何宁;朱阳;余卓平

  . 2011, 47(4): 100-109.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  混合动力汽车存在多种驱动模式，模式切换过程中相关动力源输出转矩的协调控制对车辆动力性及驾驶性能有重要影响。以四轮驱动混合动力轿车为研究对象，针对其在驱动过程中的模式切换可能导致的驾驶性能变差问题，重点考察纯电动向四轮混合驱动模式的切换过程，考虑动力耦合过程发动机和轮毂电机间动态特性的差异，设计出无扰动模式切换控制策略。在Matlab/Simulink/SimDriveline软件平台上建立四轮驱动混合动力轿车前向仿真模型，对模式切换控制策略的性能进行模拟。仿真和实车试验结果表明：所设计的模式切换控制策略可保证模式切换过程中的动力传递平稳性，有效地抑制了因动力耦合所造成的纵向冲击，在满足驾驶员需求转矩的前提下，提高了四轮驱动混合动力轿车的驾驶性能。
• Select
  铁路货车转向构架B级铸钢的疲劳极限及损伤

  于连友;赵永翔;杨冰

  . 2011, 47(4): 110-116.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  研究中国铁路货车转向架B级铸钢的概率疲劳极限。研究中采用小子样升降法疲劳试验，揭示出该材料的疲劳裂纹主要萌生于铸造缺陷；在较低应力幅范围，裂纹扩展韧性有所降低，但仍呈现典型疲劳河流与阶梯状花纹及辉纹，并伴随有二次裂纹，属于韧性疲劳特征。视疲劳极限定义为期望寿命下服从正态分布的疲劳强度，应用极大似然法测定概率疲劳极限。与现有常规法、DIXON-MOOD法和ZHANG-KECECIOGLU法比较，证明极大似然法是唯一满足给定寿命的疲劳强度定义，效果良好的方法。针对其他方法，尤其是ZHANG-KECECIOGLU法，给出分散性与偏差较大的预测。
• Select
  满足可靠性要求的轻量化车身结构多目标优化方法

  谢然;兰凤崇;陈吉清;丁勇

  . 2011, 47(4): 117-124.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  车身结构轻量化设计需要满足模态、刚度和碰撞安全等多项性能要求；同时为了提高设计方案的鲁棒性，必须在设计过程中考虑不确定性因素的影响。在各种方法中，非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ在工程设计的多目标和可靠性设计中应用越来越广泛。在采用高强度钢板后，为确定某车身前端结构的关键零件的厚度参数，分别建立白车身有限元模型和40%偏置正面碰撞的简化模型；在优化模型中综合考虑白车身扭转刚度、最大碰撞力及平均作用力、碰撞吸能要求和质量最轻等多个性能指标要求，在构建高精度的响应面近似模型的基础上，采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对其进行6σ可靠性优化设计；运用蒙特卡罗模拟技术对优化方案的鲁棒性进行评价。优化结果提高了整车的碰撞安全性，同时白车身扭转刚度和零件重量得到了很好的控制。
• Select
  明线会车压力波幅变化规律研究

  李人宪 刘杰;戚振宕;张卫华

  . 2011, 47(4): 125-130.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  两列车高速相向运行过程中产生的气动压力波，有可能对列车及其线路造成不利影响，引起强度问题、运行稳定性问题、轮轨磨损问题和安全问题。特别是高速列车运营以来，世界各国的铁路工作者一直希望了解会车压力波随车速和线路间距等参数的变化规律，但至今仍没有一个统一的认识。依据计算流体力学方程，利用有限体积数值求解方法，仿真分析4.26～5.26 m，6种线路间距，从静止到500 km/h时速的38种会车速度，共计100余种运行工况下的会车过程，获得会车压力波幅系数、正压波幅系数和负压波幅系数与线路间距及列车交会速度间的变化规律，得到任意车速会车时三者间统一的关系式。可为高速列车设计和高速铁路建设提供参考。
• Select
  烧结开孔金属泡沫壁的辐射和自然对流耦合换热试验研究

  汪天送;屈治国;陶文铨;卢天健

  . 2011, 47(4): 131-135.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  开展烧结开孔金属泡沫壁在大空间条件下的辐射和自然对流耦合换热试验研究，研究壁面倾角、瑞利数Ra*、泡沫厚度对换热性能的影响。试验所得竖直光铜板的结果与文献结果符合一致，验证了试验方案的有效性。试验结果表明：在一定的加热功率下，随着倾角的增加，纯自然对流努塞尔数和复合努塞尔数先增加后减小，在倾角为60º～80º达到极大值，且辐射换热量占总换热量的33%～44%；竖直放置时，烧结泡沫壁的辐射换热量占总换热量的比值小于光壁，且该值随泡沫厚度增加而增加。与光壁相比，烧结泡沫竖壁复合换热的平均努塞尔数和纯自然对流换热的平均努塞尔数分别提高了1.52～1.98倍和1.16～1.66倍。通过对红外相机拍摄的泡沫表面温度分布进行分析验证了基于泡沫表面平均温度的辐射换热量计算模型的有效性。
• Select
  往复式压缩机气量无级调节过程中进气阀的动态研究

  唐斌;李连生;王乐

  . 2011, 47(4): 136-141.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  根据大型往复式压缩机顶开气阀气量无级调节系统的基本原理，建立气量无级调节系统作用下，压缩机进气阀自动阀工作方式时的阀片的运动微分方程以及气体流动的微分方程，分析阀片升程、阀隙马赫数、执行机构作用力撤销时刻对气阀动态过程影响；利用液压机械仿真平台AMESim，对执行机构控制下的阀片运动过程建立仿真模型，对其运动规律进行仿真研究。研究结果表明：阀片自动打开时，阀片的碰撞速度与阀片升程成正比，通过执行机构主动压开阀片可以控制这一速度；在气体回流的过程中，随着阀隙马赫数的增大，气缸内的压力明显升高，压力最高点相对于活塞速度最大值点有滞后；执行机构力撤消后，在阀片关闭过程中阀片速度远大于执行机构速度，其关闭过程受到执行机构的限制，二者以一个较小的速度一起运动；在执行机构控制阀片运动的工作方式下，阀片的运动速度不随着气阀升程增加而增大，而是保持在定值。
• Select
  利用振动加速度识别HCCI发动机燃烧始点

  唐娟;程勇;马宗正;黄敏莉

  . 2011, 47(4): 142-146.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  燃烧始点是均质压燃(Homogenous charge compression ignition，HCCI)燃烧控制的基本反馈参数，基于振动加速度信号对HCCI发动机燃烧始点的识别进行研究。建立295HCCI发动机有限元分析模型，基于模型模拟分析了缸盖表面振动加速度信号与缸内压力二次导数之间的关系，指出缸内峰值压力出现之前，缸盖表面振动加速度信号和缸内压力二次导数有相近的变化规律，可利用燃烧阶段振动加速度信号最大峰值前的第一个过零点判断发动机的燃烧始点。在295 HCCI发动机上的实测结果表明，据缸盖表面振动加速度信号得到的燃烧始点滞后于压力二次导数表征的燃烧始点，滞后角度在2.5°～4.5°之间，以3.5°作为系统滞后，相对于压力二次导数表征的燃烧始点，振动加速度信号获得的燃烧始点波动在±1.0 °CA之间。
• Select
  导流型垂直轴风力机内部流场数值模拟中若干问题的探讨

  王企鲲

  . 2011, 47(4): 147-154.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  导流型垂直轴风力机是以在传统垂直轴风轮外增加一圈导流叶片而得名，其气动性能往往高于常规垂直轴风力机。导流型垂直轴风力机的绕流场是典型的内外流结合的多尺度、非定常、不稳定的三维漩涡流场。对这种复杂流场进行全三维、真正意义的非定常数值模拟，所需的计算量远远超出微机的现有能力，且其所需的计算时间也往往超出企业产品的设计周期。通过讨论在对该种风力机流场进行数值模拟时的两个问题，旨在寻求一种计算量与计算时间适中，并具有一定计算精度的计算模型：其一，在处理旋转风轮与静止导风轮之间的非定常计算信息传递时，采用计算量较小的多重参考坐标系法代替计算量极大的滑移网格法的可行性；其二，在数值模拟中，采用二维简化模型代替三维实际模型的可行性。研究结果表明：滑移网格法与多重参考坐标系法对导流型垂直轴风力机外特性的计算结果具有相当的一致性，然而对流场内特性的计算结果存在一定的差异，这种差异在风轮迎风面中表现地较明显；二维简化模型与三维实际模型的数值计算均能获得相似的外特性曲线与相同的最佳尖速比，然而其计算的外特性参数在数值上普遍低于对应的三维模型计算结果。就导流型垂直轴风力机流场的数值模拟而言，采用二维简化模型并配合多重参考坐标系法，不仅可以获得一定精度的计算结果，而且可大幅缩短计算量与计算时间，符合工业设计的要求，可适合于对导流型垂直轴风力机性能的初步评估。
• Select
  1.5级亚音速试验台透平设计

  邓庆锋;郑群

  . 2011, 47(4): 155-163.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  在可控涡设计的基础上，发展一种粘性可控涡设计思想，通过熵沿径向梯度的变化来考虑粘性及由此产生的二次流等复杂因素对涡轮作功的影响，并应用于1.5级亚音速试验透平设计。根据粘性可控涡设计结果对叶片进行参数化造型，所获得的叶片具有变截面扭叶片等特性，同时导叶和静叶采用后加载叶型设计规律，可满足试验涡轮变工况需求。采用粘性数值模拟对透平进行气动分析，数值结果表明，透平流动较好，动静叶匹配，主流区无大攻角无分离流等现象，具有较高的效率，满足试验台的各种要求。实践证明，该设计方法简单易用，可快速获得性能较好的叶片。建立以可控涡设计、参数化造型和粘性数值模拟为核心的轴流透平设计体系。
• Select
  热卷取踏步控制电液伺服系统仿真、试验及其应用

  李斌;权龙;赵丙龙;王红兵;王景财

  . 2011, 47(4): 164-170.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  卷取机是带钢热连轧生产线上的关键设备，传统卷取机由于不能及时避让带钢卷取过程的层差，卷取过程会产生强烈的冲击和振动，对设备造成危害。解决这一问题的方法是采用可避让层差的助卷辊踏步控制技术，为研制国内首批自主制造的热卷取机踏步控制电液伺服系统，使设计的系统能满足动态响应要求，了解和掌握踏步控制的核心技术，为设计、制造提供依据，为现场调试积累经验，参照实际卷取机建立模拟试验系统，进行数字仿真和试验研究，通过试验验证了模型的准确性。进一步建立包含液压管路、助卷辊动力学的踏步控制系统完整非线性模型，用数字仿真确定系统各组成元件的型号及参数、控制器的结构和参数，将设计的系统成功用于国内首批自主制造的踏步控制热卷取机，获得了实际卷取机踏步控制运行效果的验证，对国内推广应用踏步控制热卷取技术具有理论和实际意义。
• Select
  采用环形入口壳体的诱导轮汽蚀性能研究

  唐飞;李家文;陈晖;李向阳;宣统

  . 2011, 47(4): 171-176.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对某型号液体火箭发动机离心泵所发生汽蚀问题，在基于SIMPLEC算法上，采用雷诺时均Navier-Stokes方程(简称N-S方程)控制方程、Realizable k-ε湍流模型和mixture多相流模型，对泵环形入口壳体和诱导轮进行汽蚀性能研究。在数值流场计算研究中，分析各部件对诱导轮汽蚀性能的影响，发现诱导轮及环形入口壳体内流场的不对称性降低诱导轮的汽蚀性能。通过合适调整环形入口壳体面积比以及环形入口壳体出口与诱导轮之间的距离，使环形入口壳体出口流场收缩，在加速流中获得较均匀的速度场，改善了诱导轮入口流动参数，提高了诱导轮的汽蚀性能。所采用的改进方法对液体火箭发动机离心泵的研制和优化具有一定的指导意义。
• Select
  存在设备无关延迟约束的综合柔性调度算法

  谢志强;邵侠;杨静

  . 2011, 47(4): 177-185.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对加工和装配综合的柔性调度中忽略工序间存在设备无关延迟约束导致调度结果不精确的问题，提出存在设备无关延迟约束的综合柔性调度算法。该算法通过将设备无关延迟时间转换为设备无关延迟工序，提出存在设备无关延迟约束的综合柔性调度工艺模型；通过将设备无关延迟约束工序转换为顺序约束工序的策略，将存在设备无关延迟约束的柔性加工问题转换为一般柔性加工问题；对一般柔性加工问题采用短用时策略和设备均衡策略确定标准工序的加工设备，将一般柔性加工问题简化为一般综合调度问题并用长路径优先策略调度；对于路径长度相等且在同一设备上加工的标准工序，提出调度前续短路径策略选择调度工序。实例表明，该算法通过考虑设备无关延迟约束时间使综合柔性调度的结果更精确并且能减少产品总的加工时间。
• Select
  一种求解加工时间离散可控作业车间调度问题的混合算法

  牛刚刚;孙树栋;李兢尧;孙启峰;王军强

  . 2011, 47(4): 186-191.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  加工时间离散可控作业车间调度问题(Job-shop scheduling problem with discretely controllable processing times, JSP-DCPT)是经典作业车间调度问题(Job-shop scheduling problem, JSP)的一类扩展问题。为避免通过多项式时间近似方法求解JSP-DCPT的近似问题，提出一种混合算法直接求解JSP-DCPT。 该算法基于分解方法，嵌套一种禁忌搜索模拟退火混合算法TSSA和一种快速精英保留非支配排序遗传算法NSGA-II，以分别高效求解JSP-DCPT分解所得的JSP子问题和离散时间—成本权衡子问题。基于JSP标准算例FT06, FT10和FT20构造3个不同问题规模的测试算例，试验仿真结果表明，混合算法能够得到收敛的帕累托边界。
• Select
  基于噪声分布等分位点和均匀设计的外表设计

  申丽娟;杨军;赵宇

  . 2011, 47(4): 192-198.

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  稳健设计通过寻找最佳的稳健条件，使产品的质量特性对控制因子和噪声因子的变差不敏感，达到有效减少质量波动的目的。噪声因子虽然不可控，但有时候是可测的，有效利用先验信息可以优化外表设计。为更好地获得噪声因子的代表性样本，提出一种基于噪声分布等分位点和均匀设计的外表设计方法。该方法在噪声因子分布已知的前提下，选取分布的等分位点作为代表噪声因子的非随机样本，并将其作为设计水平，使用均匀设计表进行外表设计。实例分析表明，该方法能合理地安排试验，有效地实现对噪声因子的模拟并减少试验次数，提高估计精度，低成本高效率地确定最优稳健条件。