2012年, 第48卷, 第12期　
刊出日期：2012-06-20

  

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  基于信号特征的复合字典多原子匹配算法研究

  康晨晖　崔玲丽;王婧;高立新;胥永刚

  . 2012, 48(12): 1-6.

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  在经典匹配追踪算法的基础上，提出基于信号特征的复合字典多原子匹配的改进算法，并应用于轴承故障诊断领域。针对滚动轴承损伤性故障振动信号特点，构造高频段冲击时频特征原子库与低频段Fourier特征原子库相结合的复合字典。研究复合字典多原子匹配的稀疏分解及重构算法以用于提取故障特征，并在重构算法中引入阈值降噪原理。滚动轴承故障试验信号和工程信号分析结果证明，在冲击性故障特征提取效果上，基于信号特征的复合字典多原子匹配优于单原子匹配，并且硬阈值降噪处理效果优于无阈值处理效果。
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  基于Birgé-Massart阈值的烟气发电机组状态特征弱信息提取方法

  徐小力;蒋章雷;任彬;陈涛

  . 2012, 48(12): 7-12.

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  烟气发电机组是石油化工行业中的一种高速旋转大型机械，用于将催化裂化再生烟气中具有的能量转变成机械能。为保证机组安全、稳定运行而进行的运行状态监测，需解决机组在大量背景噪声下状态特征弱信息提取的问题。为此研究基于Birgé-Massart惩罚函数策略获取阈值的信号小波变换模极大值抑制噪声算法。由Birgé-Massart惩罚函数策略获取阈值，在小波变换不同分解尺度上构建不同的模极大值点邻域来影响模极大值点搜索过程，获得小波分解各尺度上合适的模极大值点序列，凸显状态特征信息，利用Mallat的交错投影法重构信号。为验证该算法的有效性，将该算法与Rigrsure、Sqtwolog、Heursure、Minimaxi四种阈值抑噪方法进行比较，结果表明该算法具有更好的信噪比和方均根误差。应用该算法对现场采集的振动信号进行状态特征弱信息提取处理，结果表明处理后的信号在保留突变点的同时，具有良好的光滑性，可以用来进行烟气发电机组状态特征信息的提取。
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  基于铁基非晶态合金的非接触半套环式扭矩传感器的研究

  石延平;臧勇;周庆贵

  . 2012, 48(12): 13-17.

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  对一种基于铁基非晶态合金压磁效应的非接触动态扭矩传感器进行研究。介绍传感器的结构和原理，推导出传感器的输出方程。通过动态扭矩测量试验，分析传感器探头与轴表面的间隙及转速对测试精度和灵敏度的影响，得出传感器输出电压随间隙的变化曲线U0-δ和最佳间隙范围以及三种转速时传感器的动态输出曲线。试验显示，当间隙为0.5 mm时，传感器最大重复性误差为1.71%，最大非线性误差为2.48%，灵敏度为1.385 2 mV/(N•m)。设计的传感器是可行的，尤其适合于一些需要固定非接触监测扭矩的重载低速传动轴。
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  高强度钢板热成形热、力、相变数值模拟分析

  姜大鑫;武文华;胡平;申国哲;盈亮

  . 2012, 48(12): 18-23.

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  在已建立的高强度钢板热成形热、力、相变多场耦合本构模型和板料、水冷模具相互耦合的接触热传导模型基础上，基于自主开发的商业化金属成形CAE软件KMAS(King-Mesh analysis system)构建热成形热、力、相变耦合的非线性、大变形静力显式数值模拟模块。对典型U形高强度钢板的热成形过程进行数值模拟分析；计算板料与模具相互耦合的温度场变化规律，并将钢板组织相变释放的潜热考虑其中；将温度场计算结果引入热成形热、力、相变多场耦合的本构方程和静力显式有限元列式中，计算钢板等效应力和组织相变分布变化规律。通过钢板温度场以及马氏体转变量数值模拟结果与试验结果的一致性对比，验证建立的多场耦合本构模型和KMAS热成形仿真模块的正确性和有效性。
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  五次CVC工作辊辊形与板形控制特性

  李洪波;张杰;曹建国;程方武;胡伟东;张艺

  . 2012, 48(12): 24-30.

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  连续变凸度(Continuously variable crown，CVC)轧机是宽带钢和超宽带钢轧机的主流机型，目前均采用三次CVC辊形，能较好地实现对辊缝二次凸度的连续调整，但不具备高次浪形控制能力，且对窄带钢凸度控制能力较弱。五次CVC辊形具有高次浪形控制能力，但由于缺乏系统深入的研究，尚未成功地实现工业应用。在对五次CVC辊形参数与辊缝凸度之间的关系进行深入分析的基础上，提出一种五次CVC辊形的设计方法，并对其板形控制特性进行研究，结果表明通过辊形的合理设计，五次CVC辊形能够有效均衡轧机对宽窄带钢的二次凸度控制能力，且四次凸度控制特性符合宽带钢轧机尤其是超宽带钢轧机的板形控制需求。进一步分析五次CVC辊形与现已开发的多种变凸度工作辊辊形之间的关系，认为五次CVC辊形能几乎替代目前常用变凸度工作辊辊形，具有极强的推广应用价值。
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  陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命预测

  孙志刚;许仁红;宋迎东

  . 2012, 48(12): 31-36.

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  采用细观力学方法建立预测纤维增强陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命的模型。该模型考虑初始加载到疲劳峰值应力时，基体出现裂纹，纤维/基体界面发生脱粘，部分纤维将发生断裂，并采用统计方法得到初始加载到峰值应力时的纤维失效体积分数；在后续循环过程中，考虑纤维相对基体在界面脱粘区滑移造成界面切应力下降，纤维失效模型与Evans界面磨损模型相结合，得到循环过程中纤维失效体积分数与界面切应力、循环数之间的关系；当纤维失效导致剩余强度下降，并小于疲劳峰值应力时，判断材料失效。采用剩余强度方法对陶瓷基复合材料的S-N曲线进行预测，并将预测的S-N曲线与试验数据进行对比，结果吻合较好。
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  枕垫应力对飞机搭接件完整性的影响研究

  郁大照;陈跃良

  . 2012, 48(12): 37-42.

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  根据腐蚀产物化学特性和板壳理论，建立搭接件接触面腐蚀厚度与枕垫应力定量关系的数学模型。在此基础上，利用非线性有限元软件MSC.Marc分析枕垫应力对搭接结构完整性的影响。分析时考虑螺栓与孔壁间的非线性接触、摩擦、干涉配合、材料损失、枕垫应力及几何非线性等因素影响。模拟结果表明，搭接件的最大应力点位置随腐蚀水平的增加而变化，腐蚀初期和腐蚀量大于4%时，搭接件应力对枕垫应力比较敏感。随着腐蚀程度的加重，内表面裂尖应力强度因子随之增大，而外表面裂尖应力强度因子随之减小。另外，分析腐蚀对搭接件的影响时，只考虑蒙皮厚度的变化，而不考虑枕垫应力得出的结果是保守和危险的。计算结果和结论可作为该类结构损伤容限设计的参考依据。
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  新型多向主动加载模具结构优化设计

  于建民;张治民;王强;王子田

  . 2012, 48(12): 43-48.

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  开发出一种曲面分模型式的凹模，解决多向主动加载成形时产生飞边的难题。以典型枝杈类壳体零件为基础，通过对主动加载模具的结构参数(凸体的长度、宽度以及凹模下部锥度)进行优化，分析各自变化条件下飞边产生的情况和各自变形均匀程度，得到不同参数时的最大成形载荷曲线和飞边生成质量与模具参数的拟合方程，据此获得多向加载少、无飞边模具结构的设计准则，为多向主动加载以及开式模锻过程中减小飞边以及避免飞边的产生提供理论依据。根据模拟数据的趋势确定最佳的多向模具结构参数取值范围，模拟结果显示，基本避免壳体底部飞边的产生，变形比较均匀，水平加载载荷也很小，均符合预期结果。在模拟基础上设计模具进行试验验证，成形出合格的典型枝杈类零件，其各项性能指标都超过原来的要求。
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  蜂窝纸板冲击压缩的试验研究和有限元分析

  王志伟;姚著

  . 2012, 48(12): 49-55.

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  环境湿度和几何参数对蜂窝纸板的力学性能具有重要影响。应用试验方法和有限元技术研究和分析蜂窝纸板的动态冲击压缩过程，研究不同湿度下不同厚跨比的蜂窝纸板的冲击承载能力和能量吸收能力。单层瓦楞原纸和双层蜂窝胞壁的弹性模量和屈服强度均随湿度的增加呈指数下降，纸管胶粘合后的双层蜂窝胞壁的弹性模量和屈服强度明显高于单层瓦楞原纸。试验和有限元分析均显示蜂窝纸板冲击压缩过程与金属蜂窝板冲击压溃过程类似，是一个从顶部到底部的渐进规律叠缩压溃过程。当环境湿度增加和厚跨比减少时，蜂窝纸板冲击压缩时的初始峰值应力、平台应力和吸能性能均明显下降。给出的不同环境湿度下不同厚跨比的蜂窝纸板冲击压缩能量吸收曲线对产品缓冲包装设计有重要的参考价值。
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  防皱多点成形及其误差分析

  刘志卫;李明哲;韩奇钢

  . 2012, 48(12): 56-62.

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  防皱多点成形是一种在调形单元之间布置防皱单元，使防皱单元与调形单元交错排列，从而在成形区内对板料表面进行约束，无需压边圈就可以产生防皱效果的多点成形方法。以球形件为例，运用有限元法针对起皱问题比较防皱多点成形和多点模具成形的成形效果。分析防皱多点成形在采用不同工艺参数时的成形误差，并探讨防皱多点成形对成形较小尺寸件的成形质量。研究发现，防皱多点成形方法能够很好地抑制板料在成形过程中的起皱现象；防皱多点成形时的球形件边缘的成形误差大于其内部区域的成形误差，减小防皱单元压力能够减小成形误差，但同时也会相应降低防皱单元的防皱能力；防皱多点成形采用头部具有转动自由度的单元能够增大单元与板料的接触面积，降低其成形误差；当防皱多点成形采用具有转动自由度的单元，并保证板料边缘外侧多设置一排单元时，成形件具有较高的成形质量。
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  铝合金压铸模具热疲劳寿命试验研究

  康进武;游锐;聂刚;郝小坤;龙海敏;王天骄;黄天佑

  . 2012, 48(12): 63-68.

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  压铸模具是压铸的关键部件之一，其经受周期性的加热与冷却，易产生热疲劳。针对这种现象，研究压铸模具热疲劳的过程，不同工艺对热疲劳寿命的影响规律，探索预测压铸模具热疲劳寿命的方法。研究开发自约束冷热疲劳方法的热疲劳试验机，试样在铝液中加热，在脱模剂中冷却，试样内部通冷却水冷却，实现在压铸条件下的模具热疲劳试验。采用开发的热疲劳试验机对H13钢试样进行热疲劳寿命试验研究，在试验过程中测量试样的温度变化，每隔3 000～4 000次测量残余应力，观察裂纹，经过几万次的循环后可以得到应力变化曲线和基于温差的模具热疲劳寿命曲线。研究水冷对试样的温度、应力、裂纹以及热疲劳寿命的影响。同时，针对试验过程进行传热数值模拟，得到不同工艺条件下的模具温差。试验和数值模拟相结合讨论如何提高模具的热疲劳寿命。
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  焊接工艺参数对FGH96合金惯性摩擦焊过程材料塑性流动行为的影响

  姬书得;刘建光;张利国;陶军;刘震磊

  . 2012, 48(12): 69-74.

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  采用数值模拟方法对FGH96合金惯性摩擦焊过程进行分析，获得温度、轴向缩短量、材料流动与飞边四者之间的关系，着重研究初始转速与轴向压力等焊接工艺参数对材料塑性流动行为的影响规律。研究结果表明：在惯性摩擦焊初始阶段，材料温度与流动速度较低，无飞边产生；随着焊接过程的进行，材料的温度与流动速度呈现先升高后降低的规律；在焊接过程进入稳态后，摩擦面中心区域的材料主要沿试件的旋转方向流动，而摩擦面上两边界附近的材料向面外流动并形成飞边，飞边尺寸与弯曲程度随焊接时间的增加而增加。同时，随到摩擦面距离的增加，材料的流动速度逐渐降低且材料沿轴向流动的速度分量增大。结合FGH96合金惯性摩擦焊轴向缩短量的数值模拟结果，解释了从提高材料流动速度的幅度上看增加轴向压力优于初始转速的原因。
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  聚合物挤出成型模流平衡系数修正

  张广冬;林建平;葛友华;郝昕玉

  . 2012, 48(12): 75-80.

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  挤出模具的合理设计对于获得挤出产品所需的外形和精确的尺寸非常重要。由模流不平衡引起的，伴随着挤出胀大产生的不均匀的几何形变，是挤出模具设计的难点所在。传统的模流平衡系数需要对截面进行子区域划分，但是对于截面形状较为复杂的异型材制品，子区域划分具有较强的不确定性。对传统的聚合物挤出成型的模流平衡系数进行修正，提出更有利于数值计算和理论研究的修正的模流平衡系数，并用数值方法对其进行验证。修正后的模流平衡系数消除了数值分析过程中挤出速度和模具出口截面积对模流平衡判断的影响，在产品形状一定时，模流平衡系数只和材料本构相关，因此可以比较准确地反映模具出口的模流平衡情况。修正后的模流平衡系数主要应用于逆向挤出和优化设计求解口模形状。
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  基于Offset技术的汽车覆盖件边界光顺方法

  鲍镜如;张向奎;胡平;郭威

  . 2012, 48(12): 81-87.

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  针对模具型面设计过程中处理零件外边界凹入部分的工艺补充的问题，提出一种基于平面多段线Offset技术的零件边界光顺算法。在冲压方向上对零件外边界进行投影，基于滚柱法的原理，给出分段投影轮廓线的距离为R的Offset曲线并以圆弧相连。根据闭合的Offset曲线的自交点判断零件投影轮廓光顺区域，得到的光顺区域端点与空间零件外边界的真实光顺区域端点一一对应。结合零件外边界的几何信息，用NURBS曲线及蒙皮法在已判定的光顺区域构建光顺曲线及光顺曲面。采用Offset技术可以精确找出所有需要光顺的区域，可避免出现细小误差和修正问题，具有一定的鲁棒性。将算法集成到自主开发的冲压成形分析软件KMAS模具型面设计模块，并与Dynaform软件和Pam-Stamp软件的光顺结果相比较，试验表明该算法具有很好的有效性和可靠性。
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  纯电动汽车能量回馈效率特性测试分析

  黄万友;程勇;曹红;李闯;张笑文

  . 2012, 48(12): 88-95.

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  进行高效的能量回馈，可有效延长纯电动车辆续驶里程，而能量回馈效率受到电动机转速、制动转矩、电池组荷电状态等因素的影响。利用电动汽车动力总成性能测试试验台，测试分析电动机转速、制动转矩、电池组荷电状态及电池组温度对能量回馈效率的影响规律；讨论电动机温度对能量回馈时最大制动转矩的限制；参考实车测试数据，设定能量回馈效率特性研究工况范围，对不同电动机转速、制动转矩及电池组荷电状态下的能量回馈效率进行测试；基于实测数据构建能量回馈效率预测模型，并通过台架试验验证该模型的有效性。参考能量回馈效率模型开发控制策略，实车滑行能量回馈过程中，回收能量相对于原车控制策略提高了4.8%，这表明该模型可为高效能量回馈控制策略的制定提供参考依据。
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  车身低噪声设计新方法

  高书娜;邓兆祥

  . 2012, 48(12): 96-102.

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  为降低车内低频噪声而改进车身结构时，现有方法往往需要较长周期，因此研究一种可快速、准确定位车身结构薄弱处，以及明确车身结构刚度调整方向的车身低噪声设计新方法。将一般腔体结构的内部声场计算公式分解为5个部分，并讨论这5个部分的特点，确定进行声压响应幅度判定参数研究时，采用的6种关键组合。以含一个弹性面的刚性长方体结构声腔耦合系统为对象，讨论6种关键组合的关系；分析发现振型耦合系数、频率重叠系数、结构振型在激励点处分量等三者的乘积能够完全体现声压响应信息，可作为声压响应幅度判定参数。详细分析声压响应幅度判定参数的特点，可满足预期研究目标；基于该参数，提出一种车身结构低噪声设计的新方法。利用该新方法，对某轿车车内低频噪声进行优化，进一步的频率响应计算结果表明，车身结构优化后驾驶员测点声压级平均降低3 dB，最大降低10 dB。
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  随机载荷下矿用自卸车后桥壳疲劳寿命分析

  米承继;谷正气;伍文广;陶坚;梁小波;彭国谱

  . 2012, 48(12): 103-109.

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  矿用自卸车行驶路况非常恶劣，为研究国产首台SF33900型矿用自卸车后桥壳的疲劳寿命，建立后桥壳有限元分析模型，将载荷峰值作用下的仿真应力结果与试验结果进行对比分析，得出两者数值比较接近，从而验证了该模型具有一定的准确性。将动力学分析结果作为后桥壳疲劳寿命分析的随机载荷谱，得出水平路面普通工况下的疲劳寿命分布云图，其最小寿命满足工程要求。为研究载荷变化对后桥壳疲劳寿命的灵敏性，对比分析三处载荷变化对后桥壳疲劳寿命的影响程度，得出后横拉杆和悬架下支点位置受力变化对后桥壳疲劳寿命影响较大。另外，还考虑载荷频率变化对后桥壳疲劳寿命的影响，结果表明，载荷频率变化比幅值变化更能影响疲劳寿命。
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  基于自适应FFRLS的汽车前后轴侧偏刚度估计

  王其东;黄鹤;陈无畏;张荣芸

  . 2012, 48(12): 110-117.

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  汽车前、后轴侧偏刚度与汽车的操纵特性紧密联系，是汽车动力学控制中的重要参数。受轮胎特性变化的影响，在汽车使用中线性侧偏刚度发生变化。针对传统估计方法不利于在量产汽车上应用的问题，在车载传感器配置的基础上，提出应用自适应遗忘因子递推最小二乘方法(Forgetting-factor recursive least square method, FFRLS)的前、后轴线性侧偏刚度估计方法。设计出在制动工况下对轮胎特性变化具有鲁棒特性的侧向速度观测方法，由此计算估计模型中的前、后轴侧偏角。提出并应用最大侧向力计算估计模型中的前、后轴侧向力。通过设定合适的估计触发条件实现基于工况的在线参数估计。基于veDYNA的仿真结果表明在轮胎侧偏刚度突变时自适应FFRLS方法相比普通FFRLS方法参数能够更快地收敛。最后在驾驶员在环混合仿真平台环境下，针对触发条件受限的工况通过实时仿真验证了估计算法的有效性。
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  混合复合材料飞轮转子成本优化设计

  闫晓磊;钟勇;孙光永;钟志华

  . 2012, 48(12): 118-126.

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  基于平面应力理论，计算多层过盈装配混合纤维增强复合材料飞轮转子的应力分布；指出多层过盈装配复合材料转子多种可能的失效形式；结合增广Lagrange乘子法、粒子群优化(Particle swarm optimization, PSO)算法和经典梯度算法各自的优点，提出可求解非线性约束问题的且具有全局收敛性和较高计算效率的两阶段增广Lagrange粒子群优化算法(Two-stage augmented Lagrange particle swarm optimization, TS-ALPSO)；利用TS-ALPSO优化算法，以多层过盈装配混合复合材料转子的分层半径、层间过盈量和转速为设计变量，研究多层混合复合材料转子的成本优化问题；并分析转子材料价格不变时，材料次序、分层数及过盈量对转子储能性能的影响；揭示出转子单位成本储能最大时，转子分层半径、层间过盈量及转速随转子材料价格变化的规律。
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  汽车电控液压制动系统动态性能分析及试验研究

  金智林;郭立书;施瑞康;赵又群;施正堂

  . 2012, 48(12): 127-132.

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  为改善汽车主动安全性能，简化制动系统结构，研制一种电控液压制动系统，对其动态性能进行理论和试验研究。分析电控液压制动系统的结构原理和工作模式；根据关键零部件的液压特性理论推导电控液压制动系统的动力学模型；运用线性回归理论对系统模型中难以测量的关键参数加以辨识，利用自行研制的电控液压制动系统试验台测试数据进行模型验证；以BJ2500汽车为对象，研究电控液压制动系统制动过程，蓄能器压力、脉宽调制占空比、轮缸工作点压力及液压管路等因素对系统动态性能的影响；在制动性能测试试验场的平直路面进行电控液压制动系统的实车制动试验，结果表明所研制的电控液压制动系统动态响应速度快、控制精度高，制动过程车速平稳降低，制动方向稳定性好。
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  重载货车车轮踏面制动辐板热应力分析

  李金良;肖楠;谢基龙

  . 2012, 48(12): 133-138.

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  采用大轴重货车是解决我国铁路货运能力不足的主要途径之一，然而提高轴重意味着车轮踏面所受的制动热负载将会增大，这可能导致大轴重货车车轮辐板热损伤加剧。因此，有必要通过对不同轴重车轮热应力的对比分析，揭示轴重大小对车轮辐板损伤的影响规律，为制定大轴重货车运行和制动条件提供支持。提出研究此问题的新思路，采用热弹塑性有限单元法，模拟在热处理工艺过程中车轮辐板残余应力分布状况，使得车轮存在仿真制动工况所需的初始残余应力。对重载运煤专线—大秦线全程循环制动进行模拟，计算得到车轮制动功率—时间历程，仿真在此工况下30 t重载货车车轮辐板的温度场和热应力场的分布状况。计算比较21 t、25 t和30 t轴重货车车轮在大秦线全程循环制动中热应力和制动完全结束后的残余应力的变化规律。结果表明，车轮在热处理后，车轮辐板残余应力是不可忽视的。随着轴重的增大，车轮辐板将承受更大的热应力和残余应力。
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  基于波浪能的海洋浮标发电系统

  宋保维;丁文俊;毛昭勇

  . 2012, 48(12): 139-143.

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  波浪能是一种新型的清洁能源，近几年提出多种对波浪能进行开发的方案，但大多都是在波浪和发电机之间加入转化装置，这样效率低，成本高。为简化波能转化装置，提高波浪能的利用率，降低波能转化装置的成本，设计一套基于波浪能的海洋浮标发电系统，可以直接将波浪能转化为电能。详细叙述海洋浮标发电系统方案设计；并对海洋浮标进行运动建模和参数推导分析；基于Matlab对发电机在不同海况下进行仿真，得到空载电压波形，根据波形理论分析出影响发电机性能的主要因素为波高和频率。理论分析及仿真结果可以指导导磁结构的圆筒型直线发电机的理论研究，并为基于波浪能的海洋浮标发电系统的工程应用提供依据。
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  致密多孔层板冷却结构研究

  谭晓茗;李业芳;张靖周

  . 2012, 48(12): 144-149.

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  应用FLUENT软件对内部绕流形式不同的7种层板结构进行流动与换热的耦合计算，分析扰流柱、冲击孔、气膜孔之间的排布方式以及堵塞比等参数对层板冷却效率与相对压力损失的影响规律。研究表明，层板结构以冲击孔和气膜孔呈现长菱形分布、扰流柱呈梭子形排布的方式较好，压力损失小，综合冷却效率可以提高10%左右；在进气流量相同的情况下，不同的层板结构压力损失相差不大，压力损失主要发生在从环腔经气膜壁进入火焰筒流出的过程中；增加扰流柱的数量或者是增大扰流柱的直径都会带来堵塞比的增大，层板的相对压力损失会随之增加，综合冷却效率增大，一定程度上强化了换热。
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  TiO2—蒸馏水纳米流体在内螺纹铜管内表面传热试验研究

  张海佳;李惟毅;云海涛

  . 2012, 48(12): 150-155.

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  为研究TiO2—蒸馏水纳米流体在内螺纹管内的表面传热特性，自行设计并建立一套纳米流体表面传热试验系统和数据采集系统，试验系统核心部分分别采用铜光管和内螺纹铜管，将基液和TiO2—蒸馏水纳米流体分别应用于铜光管和内螺纹铜管内Re为3 000～8 000范围内进行表面传热试验研究，结果表明，在内螺纹铜管内，TiO2—蒸馏水纳米流体表面传热系数都是随着流速的增加而不断提高，随着纳米颗粒质量分数的不断增加，TiO2—蒸馏水纳米流体表面传热效果越来越差，而且弱于基液的表面传热效果，纳米颗粒质量分数不变的情况下，纳米流体表面传热效果随着流体平均温度的提高而加强。通过对纳米流体在不同圆管内试验结果进行对比，发现TiO2—蒸馏水纳米流体在内螺纹管内表面传热效果相对于光管内表面传热效果的强化程度低于基液的强化程度，TiO2—蒸馏水纳米流体不适用于内螺纹强化换热管。
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  螺旋离心泵叶轮背叶片对轴向力影响的数值分析

  李仁年;高杨;程效锐;韩伟;郭伟丽

  . 2012, 48(12): 156-161.

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  基于相对坐标系下的雷诺时均N-S方程和RNG 湍流模型，采用非结构化混合网格技术和SIMPLEC算法，以清水为介质，对带有叶轮背叶片的80LN-6型螺旋离心泵进行全三维数值模拟。通过改变叶轮背叶片数目和宽度设计出6种不同螺旋离心泵叶轮方案，对各种方案下泵内流动进行数值模拟，获得螺旋离心泵叶轮无背叶片和不同背叶片数目及宽度下轴向力的变化趋势和规律。通过对外特性试验数据和CFD数值模拟数据对比，间接地验证了数值模拟方法的可靠性。并对6种不同螺旋离心泵叶轮方案模拟数据进行分析，结果表明，螺旋离心泵添加叶轮背叶片之后，轴向力大小发生变化，同时在不同方案中不同工况下轴向力方向也发生改变；背叶片数目、背叶片宽度对于平衡轴向力均存在最优值且对后腔及蜗壳内的压力分布有较大影响。
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  恒定加工条件及定期补偿下的刀具渐变可靠性灵敏度分析方法

  李常有;张义民;王跃武

  . 2012, 48(12): 162-168.

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  据统计，由刀具失效导致的停机时间超过机床被迫停机时间的1/3，故开展刀具渐变可靠性及其灵敏度分析的研究对提高机床的运行可靠性具有重要意义。采用连续时间、连续状态、具有非减独立增量的非平稳Gamma过程描述刀具磨损量的变化过程。根据加工偏差不大于机床给定加工精度的原则，构建刀具制造及磨损量检测有无误差两种情形下、恒定加工条件及定期补偿的刀具渐变状态函数，由此推导出相应的渐变可靠度模型。在此基础上给出渐变可靠度模型对各个参数的灵敏度计算方程。通过数值实例分析，阐述了通过提出的渐变可靠性模型及灵敏度分析方法提高刀具运行可靠性的应用过程。这一工作为提高恒定加工条件及定期补偿下刀具的运行可靠性提供切实可行的理论和方法基础。
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  前移存在调整时间综合调度工序的算法

  谢志强;张伟涛;杨静

  . 2012, 48(12): 169-177.

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  针对目前存在调整时间的综合调度算法只考虑快速插入调整时间实现调度方案，没有考虑调整时间会随工序次序改变影响调度结果的问题，提出通过改变工序调度次序前移存在调整时间综合调度工序的算法。该算法在保证相关工序不后移的条件下，通过改变相同加工设备上具有相同工艺紧后工序的工序调度次序，从而改变工序之间的调整时间，使调整工序最晚结束时间提前，使其工艺紧后工序开始时间有可能提前，从而实现提高设备利用率，提前产品最终完工时间。实例表明该算法可获得存在调整时间的综合调度问题的更优解。
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  求解作业车间调度的变邻域细菌觅食优化算法

  易军;李太福

  . 2012, 48(12): 178-183.

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  针对最小化最大完工时间的作业车间调度问题，提出一种基于变邻域趋化操作的细菌觅食优化算法。邻域搜索是一类改进型局部搜索算法，在每一步迭代过程中通过搜索当前解的邻域得到一个改进的解，利用邻域搜索可大大提高局部最优解的精确度。本算法采用基于操作的编码，使得细菌觅食优化算法适用于作业车间调度求解；将3种不同的邻域结构引入趋化操作中，以便扩大可行解的搜索空间，细菌个体按照自适应学习策略根据邻域的各自贡献率选择搜索方式，减少陷入局部极小的机会；同时使用自适应步长更新各邻域内趋化操作的位置，根据适应度值动态调整搜索精度，避免早熟收敛。典型算例试验表明，该算法具有一定的鲁棒性，并有效地提高了搜索精度和收敛性。
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  交货期惩罚下柔性车间调度多目标Pareto优化研究

  施进发;焦合军;陈涛

  . 2012, 48(12): 184-192.

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  针对传统作业车间调度问题的局限性，结合实际生产过程的特点和约束条件，建立路径柔性的作业车间调度仿真模型。采用连续空间蚁群算法，对柔性车间作业进行多变量、多约束下的调度布局优化设计，在考虑各个机器提前/拖期完工的惩罚值，所有机器上的总负荷、成品合格率和最大设备利用率等性能指标更加合理情况下，为每次迭代产生的邻域解集作为Pareto非支配排序，防止算法操作过程中劣解的产生，提高求解效率。并与自适应免疫算法和交换序列混合粒子群法的优化结果进行对比，该算法可有效改善基本蚁群算法的停滞现象和全局寻优能力差的缺点。目前，该方法已在某机械公司进行示范，在提高加工效率、降低生产成本、减少协作费等方面效果显著。