机械工程学报

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劳达宝;杨学友;邾继贵;杨凌辉

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

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为了满足装备制造业现场超大尺寸测量的要求，研究基于激光扫描的多站网络式空间定位系统，重点研究其标定方法和算法。根据系统的测量原理，系统的几何结构特点，建立几何模型，提出借助辅助设备以及已知控制点的离线一体化标定方法，一次标定过程即可求出内外参数，直观验证了系统可行性。以此为基础，为提高精度，改善标定工作的适应性，研究并建立系统的解析模型，通过优化参数分类，将内参数加以巧妙调整，增加了初始旋转角参数在外参标定中求解；设计低精度辅助靶标，建立各站与靶标的粗略坐标系转换关系，从而实施简便有效的初值自估算方法，最终实现了基于平差的现场全局定向算法。试验证明：相比一体化方法，平差标定快速、实用，精度高。系统测量精度达到0.1 mm，可满足大多数工业及军工现场使用的要求。

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二通道全息信号解析盲分离方法

韩峰;宋英;梅秀庄

. 2011, 47(6): 7-11.

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现有盲信号分离方法给出的是幅值和相位没有量值意义的信号，其输出是只包含频谱特征信息的波形信号。因此，在机械行业中的有效应用基本上局限于故障诊断中的振源确定。针对现有盲分离结果不能满足机械工程中多数动态问题同时对频率、幅值和相位信息的要求，提出了全息信号的解析盲分离方法。该方法完全脱离了基于目标函数和优化算法的迂回分离策略。根据信号频域具有稀疏特性的事实，利用频域中可知的幅值和相位信息首先完成对混合矩阵的估计，然后利用已求解到的幅值比和相对时移参数进行线性方程组的解析运算并恢复出各待求信号。试验结果表明该分离方法的分离结果是幅值、相位和频率信息确切的全息信号，适合机械工程中振动强度、机械阻抗测试等动态分析对信号的要求。

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基于虚拟仪器的振动攻丝机振动参数测量

杨明亮

. 2011, 47(6): 12-16.

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对于机械式振动攻丝机，当主轴在回转振动的同时还有回转运动和轴向移动，振动参数的测量是困难的。主要的困难是振动信号的提取。将等幅摆振信号通过正弦变化率调制，得到了振频不变、振幅变为不等幅的扭振信号。调制后的扭振信号包含振频和振幅信息，采用虚拟仪器技术可以从调制后的信号中得到振幅和振频。由于位移传感器的测量范围大于扭振振幅的范围，该测量仪要求较高的A/D转换精度。该仪器可以实现在线实时标定。采用信号调制技术与虚拟仪器技术相结合，解决了振动攻丝机振动参数测量问题。经试验证明，该测量原理是可行的。

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基于时间反转的单通道管道导波检测新方法

邓菲

. 2011, 47(6): 17-21.

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针对现有时间反转导波检测中的多通道时间反转信号激励的问题，通过对时间反转传感器位置与检测信号之间关系的研究，提出一种利用传感器位置差异补偿时间反转激励信号时间差的时间反转信号错时激励方法。在此基础上，通过合理安排各传感器的轴向位置，并采用L(0, 2)模态激发缺陷被动波源，可实现单通道的时间反转导波检测，有望解决现有多通道的时间反转检测方法中的瓶颈问题。数值模拟的结果还表明，增加传感器个数和增大时间反转信号截取窗宽均可达到提高缺陷的检出能力的目的。

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基于Bayes的超球分类器及在柴油机异常检测中的应用

吴定海;张培林;任国全;徐超;范红波

. 2011, 47(6): 22-26.

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针对机械故障诊断面临的数据样本分布不均衡和特征空间存在混叠而导致故障诊断正确率不高的问题，提出一种三层超球面分类器异常检测模型，将存在混叠的特征空间分离成正域、负域和混叠域，并针对混叠域样本的判别问题，提出一种基于Bayes的判别超球面确定方法，该方法充分利用样本分布的距离测度和概率密度分布信息，在Bayes准则下使得分类错误概率最小，解决了混叠域样本的分类问题。柴油机实测振动信号的应用实例验证了基于Bayes的判别超球面确定方法能够提高故障诊断的精度。

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基于TOPSIS的注塑工艺参数多目标稳健优化设计

程锦;谭建荣;余加红

. 2011, 47(6): 27-32.

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针对现有注塑工艺参数稳健设计未安排外表试验以深入分析成型过程中不可控因素的影响、未综合考虑注塑制品的多质量特性等不足，提出基于内外表参数设计、信噪比分析和逼近理想解排序(Technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)的注塑工艺多目标稳健优化设计方法。通过二水平正交试验和方差分析筛选出对注塑制品质量影响最大的主要工艺参数作为可控因素，将其误差作为噪声因素，进行内外表参数设计。利用均匀试验设计和逐步回归分析建立预测给定注塑工艺方案下成型制品质量的二次多项式模型，以快速获得内外表所有试验方案下成型制品的质量指标值，进而高效地计算出内表试验方案下各质量指标所对应的信噪比。在此基础上，利用TOPSIS对内表各试验方案进行优劣排序并选取稳健最优的注塑工艺参数设计方案。手机面板的注塑工艺多目标稳健优化设计实例验证了方法的有效性。

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微流控芯片注塑成型缺陷的成因与对策

宋满仓;刘莹;祝铁丽;张传赞;刘军山;刘冲

. 2011, 47(6): 33-38.

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微流控芯片是应用于生物、化学和生物医学等领域的芯片型微全分析系统，是一种表面具有微通道的薄壁塑件，微通道主要用于样本的分离。与热压成型相比，微流控芯片注塑成型效率更高，更适合大批量生产，但其成型质量控制更为复杂。试验发现，微通道复制不完全和表面缩痕是其主要成型缺陷，其对后续的芯片键合以及取样液体的电泳分离都会造成不利的影响。模拟与理论分析以及可视化试验表明，熔体在微通道处出现滞流现象和芯片各部分收缩方向不一致是上述缺陷产生的主要原因。利用正交试验方法进行充模试验，研究各工艺参数(模具温度、注射速度、注射压力和熔体温度等)对微通道复制度的影响。研究结果表明模具温度对提高微通道复制度起决定性作用；注射速度和熔体温度是次要因素，而注射压力相对其他因素影响力较差，但必须保持在一个较高的水平。

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TiAl金属间化合物基合金压缩断裂行为

曹睿;李雷;张继;何洪;陈剑虹

. 2011, 47(6): 39-44.

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通过对压缩试样的加载—卸载以及加载—卸载—再加载等试验和相应的裂纹观察、断口观察，详细研究TiAl金属间化合物基合金压缩断裂行为。研究结果表明：压缩预加载产生的损伤对压缩断裂行为没有影响，然而对后续的拉伸断裂行为则产生影响，一定程度上大大降低其拉伸断裂应力。对全层和双态组织来说，剪切开裂首先产生于顶面或底面，在压缩试验中顶面和底面的切应力是主要的控制因素。最终的断裂是由顶面和底面产生的剪切裂纹扩展到试样中部并相互连接而诱发。对于双态组织(Duplex, DP)和全层组织(Fully lamellar, FL)来说，纵向开裂的形成原因不同。压缩和拉伸性能的巨大差异是由于其断裂机理不同引起，拉伸试验断裂主要是由正应力控制，然而压缩试验中断裂主要是由切应力控制。

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受控脉冲穿孔PAW对接焊过程控制的试验研究

刘祖明;武传松;陈茂爱

. 2011, 47(6): 45-50.

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将受控脉冲穿孔等离子弧焊接系统应用于中厚度板的对接焊。对接焊工艺中板间存在的缝隙会对尾焰电压测量结果和穿孔状态带来不利影响，造成控制系统对穿孔状态误判而达不到良好焊接效果，需要对系统进行改进实现良好穿孔过程。基于受控脉冲控制策略和工件合理的装配，避免等离子弧从对接工件缝隙透过而引起的系统误判。开展6 mm和8 mm厚度304不锈钢平板的对接焊控制试验，找到合理的工艺参数。设计一组变厚度不锈钢板对接试验，考察系统在对接焊条件下的控制效果。控制系统根据测量的表征穿孔状态的尾焰电压信号，实时调节焊接电流峰值及其下降沿斜率；随着板厚的减小，系统做出快速调节，一脉一孔的动态过程平稳，控制效果显著，焊缝成形质量良好。

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GH625合金热变形过程的动态再结晶行为研究

郭青苗;李德富;郭胜利;吾志岗;彭海健;胡捷

. 2011, 47(6): 51-56.

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采用Gleeble-1500热模拟试验机，对GH625合金进行不同条件的热压缩试验以研究其热变形行为。利用光学显微镜(Optical microscope, OM)、背散射电子衍射(Electron backscatter diffraction, EBSD)和透射电镜(Transmission electron microscope, TEM)等手段，分析GH625合金在热变形过程中的组织演变及动态再结晶机制。研究结果表明，GH625合金在热变形过程中发生了动态再结晶，且根据变形温度的不同，真应力-真应变曲线的特征有所不同；GH625合金发生动态再结晶的临界应变与应力随着变形温度的升高而降低；GH625合金动态再结晶的晶粒尺寸及体积分数随着真应变的升高而升高，当合金完全动态再结晶后，动态再结晶晶粒的尺寸则随真应变的继续升高而基本保持不变；GH625合金的主要动态再结晶机制是在原始晶界凸起形核的不连续动态再结晶机制(Discontinuous dynamic recrystallization, DDRX)，在原始晶界附近通过亚晶粗化、复合孪生形核的连续动态再结晶机制(Continuous dynamic recrystallization, CDRX)则起辅助作用。

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功能梯度斜板的屈曲分析

阮苗;王忠民

. 2011, 47(6): 57-61.

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研究面内荷载作用下功能梯度斜板的屈曲问题。基于经典板理论，假设材料性质为板厚度方向坐标的幂函数，不考虑温度的影响，推导功能梯度板在纵向荷载作用下的平衡微分方程，运用坐标转换关系，建立斜坐标系下功能梯度斜板的屈曲微分方程。采用微分求积法，离散屈曲微分方程，结合边界条件，给出功能梯度斜板在两对边受有均布压力作用下临界屈曲荷载的无量纲数值解。在此基础上，讨论板的几何外形尺寸、夹角、梯度指标以及中面变形等因素对临界屈曲荷载的影响。结果表明：功能梯度板的临界屈曲荷载变化介于相应的均质各向同性板的临界屈曲荷载变化之间；功能梯度材料板的临界屈曲荷载变化随板的相对几何外形尺寸宽长比b/a的减小而减小，随梯度指标k和夹角θ的增加而减小；中面变形对夹角较小和梯度指标较高的板有较大影响。

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3Cr17Ni7Mo2SiN不锈钢硫化氢环境下的应力腐蚀开裂

刘智勇;董超芳;李晓刚

. 2011, 47(6): 62-68.

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用U形试样浸泡试验和慢应变速率拉伸试验(Slow strain rate test, SSRT)方法，结合断口形貌的扫描电子显微镜观察，研究3Cr17Ni7Mo2SiN不锈钢在硫化氢介质中的应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking，SCC)行为。研究表明：3Cr17Ni7Mo2SiN不锈钢在2.7pH4.5、H2S质量分数大于0.1%的含Cl–介质中均具有明显的SCC敏感性，SCC萌生的孕育时间随溶液pH的升高或H2S质量分数的降低而增长。在pH较低(pH=2.7)的条件下SCC扩展较快，开始阶段以沿晶形式扩展，然后过渡为穿晶模式；当溶液pH较高(pH=4.5)时，SCC主要以阳极溶解模式扩展、裂尖钝化明显、裂纹扩展速率较慢。夹杂物的存在、氢致开裂(Hydrogen induced cracking，HIC)作用和点蚀均能促进3Cr17Ni7Mo2SiN不锈钢的SCC的发生。

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带钢冷轧过程辊系径向变形的数据挖掘与预报

刘涛;王益群;薛志勇

. 2011, 47(6): 69-72.

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在带钢冷轧过程中，辊系径向变形会影响带钢的厚度精度，并且难以在线检测。依据自动厚度控制(Auto gauge control, AGC)系统固有的测试系统，充分利用采集到的出口厚度、压下位移、轧制力、轧制速度等数据，根据厚差公式进行数据挖掘，对辊系的变形进行挖掘计算。为了解决由于测厚仪安装距离造成的厚差信号滞后问题，在挖掘计算前依据轧制速度进行数据重新匹配和整理，在挖掘计算后采用指数平滑法对计算结果进行平滑，并按照趋势外推法进行当前辊系径向变形值的预报。采用平滑系数自适应算法进一步提高预报精度。将辊系径向变形值的挖掘和预报方法在某四辊轧机轧制数据上进行应用，取得比较清晰的变形规律和完整变形过程。为进一步研究轧辊辊系径向变形规律和补差方法，进而提高厚度控制精度奠定了基础。

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气室体积和吹气口数量对泡沫铝孔径的影响

刘兴男;李言祥;陈祥;范雪柳

. 2011, 47(6): 73-79.

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研究吹气法制备泡沫铝工艺中静态吹气装置的气室体积和吹气口数量对泡沫铝孔径的影响。归纳关于气室体积对产生气泡大小的影响，以及在中小流量下气泡大小的计算公式。结合吹气法制备泡沫铝工艺，使用可以调节气室体积的供气系统，发现减小吹气装置的气室体积可以有效减小泡沫铝孔径。根据试验数据提出适合吹气发泡工艺的修正系数，使其能够计算吹气法泡沫铝的孔径。研究发现对于相同气室体积的吹气装置，增加吹气孔数时泡沫铝的孔径减小。据此提出“有效气室体积”的概念，认为吹气头的表观气室体积除以有效吹气孔数才是发挥作用的有效气室体积。利用“有效气室体积”和孔径计算修正系数能够较好地预测泡沫铝的孔径。

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基于DSP的高频逆变电阻点焊电源的研究

曾敏;魏良红;马成;曹彪

. 2011, 47(6): 80-85.

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微型零件的焊接要求焊接电源有较高的控制精度和良好的动态特性，必须提高电源设备的精密性和稳定性以提高焊接质量。因此，设计出基于数字信号处理器(Digital signal processing, DSP)的高频逆变电阻点焊电源。该电源以DSPIC30F6010A为控制核心，逆变主电路采用有限双极性的控制方式，通过调节脉冲宽度调制(Pulse width modulation, PWM)占空比来实现对输出电流的调节。调节控制中使用限制增量的比例积分(Proportion integration, PI)调节，以保证PWM调节的控制精度，并通过改变PI参数来得到3段焊接电流，实现焊接电流的精确调节。介绍电源控制系统的组成部分、有限双极性的工作原理，详述数字PWM的生成以及数字PI调节的方法，并通过试验进行验证。在试验中检测逆变电路的驱动电压波形，并获得设置不同参数时稳定输出的电压、电流波形。结果表明，该电源控制系统稳定可靠，具有较高的控制精度和较快的响应速度。焊接产品性能优良，达到了预期的焊接工艺要求。

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超半球壳体多道次拉深旋压工艺研究

林波;谷建民;周尚荣;刘建军;蔡伟;方雷

. 2011, 47(6): 86-91.

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针对1060超半球壳体基于板坯多道次拉深旋压进行成形性分析，提出两模法和两轮法的旋压成形试验方案，并设计不同旋压试验方案的芯模和旋轮工装。通过MC2000型数控录返旋压机，分别采用R13、R20和R25、R8不同圆角半径的圆弧式旋轮对1060板坯进行两模法和两轮法的多道次拉深旋压成形试验。两模法旋压毛坯件的凸缘边减薄严重，成形效果差；两轮法旋压采用R25旋轮4道次快速进给，R8旋轮4道次中低速精整旋压的旋压工艺，其旋压件贴模度高，成形效果好。试验结果表明：两轮法旋压工艺能实现板坯经多道次拉深旋压成形为超半球壳体。通过降低芯模转速，调整进给比和降低道次减薄率，可以消除旋压成形过程中出现的反挤、波纹和起皮等缺陷。

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航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳损伤与断口分析

赵荣国;罗希延;蒋永洲;李红超;李秀娟;刘学晖

. 2011, 47(6): 92-100.

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疲劳是导致工程结构或构件断裂的主要原因。针对某型航空发动机涡轮盘用GH4133B合金，对其疲劳损伤和断裂机理进行研究。测量GH4133B合金的疲劳极限，并考察电阻变化与疲劳周次之间的关系。对试验数据进行回归与概率统计分析，获取理论疲劳极限与P-S-N关系表达式，推导电阻变化率表征的损伤演化方程。结果表明，GH4133B的理论与实测疲劳极限吻合较好，修正Chaboche损伤模型能较精确预测GH4133B的疲劳损伤。应用扫描电子显微镜对疲劳断口进行微观分析。由断口形貌分析可知，GH4133B疲劳源区呈混合断裂模式，断面上出现二次裂纹。扩展区呈现出典型的疲劳条带，且在较低应力幅值下可观察到脆性疲劳条带。瞬断区呈准脆性断裂模式，且韧窝的尺寸和数量随应力幅值的增加而减小。

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基于一种新型三角形壳元的汽车车身部件模态分析

崔向阳;李光耀;徐峰祥

. 2011, 47(6): 101-106.

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针对现有的三角形壳元难以用于汽车车身模态分析的问题，提出一种基于边光滑的三角形壳元用于汽车车身部件的模态分析。壳单元公式基于一阶剪切变形理论，并采用离散剪切间隙有效地消除剪切自锁。问题模型首先离散成可自动生成的非结构三角形网格，并在三角形网格的基础上进一步形成基于边的积分区域。提出一种基于边的局部坐标系统，并在局部坐标系内通过梯度光滑技术获得积分域内的光滑应变，从而调节系统刚度，有效地改善结果的精度。基于光滑迦辽金格式构造离散系统方程，并建立基于边光滑三角形壳元的刚度矩阵和质量矩阵列式，对复杂的汽车车身部件进行模态分析。通过与现有软件和参考结果的对比，验证所提算法的有效性和高精度。

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商用车空气动力学附加装置减阻技术的研究及应用

王新宇;王登峰;范士杰;付强

. 2011, 47(6): 107-112.

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减小商用车的风阻是实现车辆节能降耗的一个重要途径。以某商用实际产品车为例，综合运用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)分析与风洞试验相结合的方法对影响商用车风阻的各种因素进行研究，包括导流罩各种状态对风阻的影响、驾驶室与货箱间距对风阻的影响、侧防护板对风阻的影响等，并分析其减阻机理。研究结果表明，对于带货箱的商用车，合理采用各种气动减阻措施，可大幅度减小风阻，有效地实现节能降耗。提出的减阻措施已在产品中得到实际应用，证明了其减阻节能效果的有效性。

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可外接充电混合动力汽车能量管理策略

张博;郑贺悦;王成

. 2011, 47(6): 113-120.

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按照“离线全局优化－在线应用设计－试验结果验证”的设计思路，采用系统仿真建模、动态规划计算、遗传算法优化等方法，对一并联式可外接充电混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)能量管理策略进行了研究。由动态规划全局优化方法获取的最优控制，既可以作为制定实时在线策略的宏观指导，也可以作为不同策略的评估标准，对能量管理策略的优化设计具有重要指导意义。而通过在线能量管理策略设计方法，则可以制定出既符合PHEV特点又满足车辆实时性要求的在线能量管理策略。试验验证结果表明：由以上方法获取的三个层次的PHEV能量管理策略，能够根据车辆的不同行驶里程充分利用外围电网充入能量，并对动力总成能量流进行合理分配，使整车经济性能提高50%～57%。

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基于状态识别的整车操纵性和平顺性的协调控制

陈无畏;祝辉

. 2011, 47(6): 121-129.

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建立汽车底盘中悬架、制动系统及转向时的操纵动力学模型，分析各个系统运动关系之间的相互影响。为改善车辆在多工况下的平顺性和操纵性，在设计出基于状态识别的协调控制器的基础上，对悬架、转向和制动系统分别采用PID、滑模变结构和变滑移率逻辑门限值的控制方法，并对不同工况下车辆运动信息进行控制分类，同时通过大量的仿真对各控制参数进行调试，设计出最佳的控制参数值。在此基础上，设计出整车三个控制系统软硬件，进行状态识别模式下的汽车底盘控制系统实车试验。结果表明，该方法在复杂工况下能够有效地抑制车身的垂直振动、俯仰和侧倾，极大地改善整车的平顺性；车辆转向或转向制动时，直接横摆力矩控制器能够根据上层协调器的信息，较好地跟踪车身的目标横摆角速度，提高整车的操纵稳定性；制动子系统控制器能够根据上层协调器提供的实时目标滑移率，控制车轮获得最大制动力，缩短制动距离，提高了制动性能。

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铁道车辆油压减振器三维流场动态仿真

丁问司;巫辉燕

. 2011, 47(6): 130-137.

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液压减振器是轨道车辆行走部的重要装置，其阻尼特性由一组特殊结构的阻尼阀来实现。为优化液压减振器缸体的整体流道结构，分析关键阻尼阀在不同开启状态下局部流场对阻尼特性的影响，有必要采用流体三维动态仿真计算方法预估其性能。研究中针对某典型轨道机车垂向减振器的结构和参数，构建相应的数学模型和实体模型。采用CFX自适应动网格技术，对各典型振动条件下阀体及内外缸体内的交变流场进行数值模拟，得到相应流道中的速度场、压力场和流线分布图。进一步地采用基于三维流场的可视化分析方法，清晰而全面地反映了各关键流道流体的流动状况。由此获得的减振器工作特性曲线与实际标准特性曲线相吻合，证实了模型的可行性和方法的有效性。所建立的分析模型和采用的仿真方法，为从机理上分析减振器能量耗散过程提供理论依据，同时，也为流道的结构优化设计提供快速、有效的手段。

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一种高速脉冲阀动态特性

魏超;吴维;林硕;苑士华

. 2011, 47(6): 138-142.

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介绍一种三级高速脉冲阀结构，研究其动态特性并讨论其影响因素。高速脉冲阀的主阀和次阀均采用锥阀，在结构分析的基础上，分析其工作原理，建立系统动态特性数学模型并进行仿真分析，结合试验结果对高速脉冲阀动作过程进行研究，同时分析其动态特性的关键影响因素。研究结果表明高速脉冲阀的先导阀和次阀先后控制主阀芯动作的模式，具有开关响应速度快和通流能力强的特点。主阀通径根据流量需求确定，次阀通径根据主阀响应要求确定，先导阀响应速度决定了主阀所能达到的最高响应速度，同时需要有效减小背压腔容积和阀芯间隙。高速脉冲阀开阀瞬间阀芯开度大，响应时间在10 ms以内，阀芯开度与流量需求呈自适应关系。

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转弯工况下汽车间接式TPMS监测方法

韩宗奇;鞠学坤;王立强;杨树军

. 2011, 47(6): 143-149.

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利用汽车制动防抱死系统(Anti-lock braking system，ABS)轮速传感器脉冲信号设计的间接式轮胎气压检测系统(Indirect tire pressure monitoring system，TPMS)监测轮胎气压，只能局限于汽车在直线行驶或接近直线行驶时。因此，现有的TPMS在转弯行驶工况下间接式TPMS是失效的。在汽车直行时标准脉冲数比较法间接监测轮胎气压的基础上，对汽车转弯工况下各车轮标准脉冲数的特点进行深入研究，建立汽车转弯行驶时的运动学模型，利用模型中各车轮转弯半径之间的关系，推导出由各轮标准脉冲数相对差值计算各车轮转弯半径的计算公式，用计算转弯半径对各车轮行驶的距离进行修正，将转弯行驶等效为直线行驶，实现了间接式TPMS在转弯工况下监测轮胎气压的功能。用该方法制作的TPMS样品经实车道路试验，监测效果良好。给出汽车在弯道行驶时监测轮胎气压的方法，扩充了间接式TPMS检测轮胎气压的适用工况，对开发间接式TPMS产品具有理论和指导意义。

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单螺杆发动机空气动力系统能效分析

何为;吴玉庭;马重芳;庄荟燕

. 2011, 47(6): 150-155.

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为探究单螺杆发动机气动汽车动力系统的能效利用情况，以获得系统较高的能效利用率，主要采用㶲分析方法，并结合非稳流变质量系统的热力学理论，研究系统流程中各环节的能量损失及输出功情况，并重点分析排气压力对能效分配的影响。研究结果表明：采用低排气压有益于动力系统质量利用率及总能量利用率的提高；对于基本的气动汽车动力系统结构，系统质量利用率高于90%，但系统㶲效率却较低，这主要是由于节流减压和尾气排放过程中产生大量的能量损失，其中，减压阀节流过程产生的损耗约占系统总能量的一半。因此，如何降低节流减压和尾气排放过程这两个关键环节的能量损耗，尤其降低减压过程的能耗，是提高气动汽车动力系统能效利用率的重要方向。

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超高频同轴型脉冲管制冷机研究

徐娜娜;陈厚磊;梁惊涛;蔡京辉;杨鲁伟

. 2011, 47(6): 156-159.

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超高频脉冲管制冷机体积小、重量轻，在空间应用中备受关注，近几年来成为该领域的一个前沿发展方向。由于直线型脉冲管制冷机结构简单、方便调试，在模拟计算的基础上加工直线型试验样机，根据直线型试验样机的优化结果设计加工同等尺度的同轴型原理样机，其冷指外径仅有9 mm，长度40 mm，质量为250 g。同轴型样机经过压缩机的匹配和双向进气结构的优化，采用谐振频率为50 Hz高频压缩机工作在90 Hz驱动，80 W电功率输入下可获得46.4 K无负荷最低温度，在80 K可获得2.1 W制冷量。由于冷指尺寸小、运行频率高，冷头降温速度快，2 min即可从室温降至工作温区80 K，且冷头温度不受重力影响。

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某三级轴流式低速压气机零级气动优化设计

柯婷凤;郑群;明玉周

. 2011, 47(6): 160-167.

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基于相似理论为某一三级轴流式低速压气机增加一个高效零级使压气机流量增加了12.5%，同时达到增加压比的目的。由于流动缺陷集中在静叶上，利用三维粘性计算流体力学(Computational fluid dynamics，CFD)技术对静叶进行重新改型设计：采用可控扩散叶型(Controlled diffusion airfoil，CDA)控制叶片表面速度分布，控制了叶片表面附面层厚度，尾缘逆压梯度减小，很大程度减小了叶栅后半部分的三维分离；为进一步缓解端壁处的低能流体堆积，采用端弯技术，在改善端区流动的同时也很好的改善与原机的匹配，提高零级性能，最终提高新型压气机的效率，达到设计要求。同时分析加零级前后压气机特性曲线，证实喘振裕度得到了保证，分析进出口气流角表明加级后原机部分仍然保持原来的相似运行条件。

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基于均值一阶Esscher’s近似的可靠性灵敏度分析

张艳林;张义民;金雅娟;张艳芳

. 2011, 47(6): 168-172.

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可靠性灵敏度设计在可靠性设计和修改、可靠性稳健优化设计、可靠性维护等方面均有重要意义。在基于计算截尾概率的Esscher’s近似技术的结构可靠性分析方法基础上，利用对非线性极限状态方程在基本随机变量均值点处做一阶泰勒展开的方法，提出计算具有非线性极限状态的结构失效概率方法即均值一阶Esscher’s近似可靠性设计方法(Mean-value first order Esscher’s approximation, MVFOEA)，在此基础上，结合灵敏度分析技术，提出基于均值一阶Esscher’s近似的可靠性灵敏度分析方法。基于Esscher’s近似技术的结构可靠性分析方法要求基本随机变量相互独立，有矩母函数，并且要求极限状态函数具有显式表达式。由于利用基本随机变量全部的概率信息，而不仅仅是前几阶矩，提出的方法与可靠性分析的矩法相比，在计算失效概率时有较高的精度，通过三个数值算例验证了新方法高的计算精度。

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多失效模式下基于鞍点逼近和Nataf变换的基本变量总效应分析

李贵杰;吕震宙;袁修开

. 2011, 47(6): 173-179.

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针对工程实际中经常出现的多失效模式可靠性模型，建立多失效模式情况下的基本随机变量总效应分析的鞍点逼近方法。在所提模型中，利用鞍点逼近方法和Nataf变换结合来近似多失效模式下响应功能函数的分布函数，并以此来求解基本随机变量总效应分析中所需的多失效模式响应功能函数的无条件联合概率密度和条件联合概率密度函数，进而求得基本变量对多失效模式响应功能函数概率分布影响的总效应。给出所提方法的实现步骤和原理，并通过算例验证所提方法的合理性和可行性。

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动圈式磁悬浮工件台线圈阵列实时电流分配法则

张生果;朱煜;尹文生;杨开明;张鸣

. 2011, 47(6): 180-185.

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在多自由度磁悬浮工件台运动控制中，多自由度动力学解耦是至关重要的。解耦多自由度动力学需要将工件台动台所受的力/矩分解到对应的运动自由度上。而由于永磁阵列磁场的准静态特性，力/矩分解只能通过线圈阵列实时电流分配来实现。采用洛伦兹力法则的平面积分，建立多自由度动圈式磁悬浮工件台的力/矩分解模型；基于此力/矩分解模型和线圈阵列热损耗最小原则，建立工件台线圈阵列实时电流分配法则；分析该法则的数值稳定性及其对产生的对应力/矩的误差影响。理论分析和案例研究表明，该法则数值稳定性高,计算准确可靠，根据该法则对线圈阵列分配电流后产生的对应力/矩误差很小。该法则可用于多自由度动圈式磁悬浮工件台力/矩分解、多自由度动力学解耦，从而实现对工件台的运动控制。

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搅拌槽内固液悬浮特性的试验研究

杨敏官;来永斌

. 2011, 47(6): 186-192.

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在直径为300 mm的平底圆筒搅拌槽内，对固相体积分数为1%～40%的固液两相体系的悬浮特性进行试验研究。利用固体激光器和数码相机，采用可视化方法详细分析固相体积分数、搅拌转速、颗粒性质和叶轮离底间隙对悬浮特性的影响。结果表明，悬浮高度主要受固相体积分数、颗粒直径和叶轮离底间隙影响；壁面颗粒堆积高度主要受叶轮离底间隙影响；槽底面中心区域和边缘角落区域是颗粒不易悬浮区，叶轮离底间隙和固相体积分数对槽底面何处颗粒最后悬浮有影响；较低的叶轮离底间隙有利于颗粒的悬浮，能获得较高的悬浮高度，但过低的叶轮离底间隙造成搅拌功率增大；壁面颗粒堆积高度降为零时的搅拌转速和悬浮高度达到液面高度85%时的搅拌转速均可视为固液悬浮操作的完全离底临界悬浮转速。

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粘性泵性能的数值模拟与理论分析

高振勋;蒋崇文;张劲柏;陈智;王毅;于浩;唐超权

. 2011, 47(6): 193-198.

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针对曲轴油泵中的粘性泵部分，利用经过试验验证的数值模拟手段研究粘性泵几何设计参数对出口体积流量的影响规律，发现粘性泵出口体积流量随螺旋升角增大而单调减小，随螺旋凹槽宽度的增大而增大，并存在最优的螺旋凹槽深度使得体积流量达到最大。据此利用流体力学理论，建立粘性泵的理论模型，得到出口体积流量的解析表达式，该表达式预测的体积流量与数值模拟结果符合得较好。利用理论模型分析发现，螺旋升角的增大使得粘性驱动力减小而重力阻滞作用增大，导致体积流量的降低；宽度的变化对粘性力的影响不大，只会线性改变截面面积，因此体积流量随凹槽宽度线性变化；粘性驱动力和重力阻滞作用随凹槽深度的变化速率不一致，导致存在最优的螺旋凹槽深度使得体积流量达到最大。该粘性泵理论模型可用于工作机理类似的泵类机构的研究分析和工程设计中。

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2011年, 第47卷, 第6期　
刊出日期：2011-03-20

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