机械工程学报

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黄强先;王毛翠;赵剑;王广红;余惠娟

. 2012, 48(4): 1-5.

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石英音叉是一种谐振频率稳定、品质因数高的时基器件，其音叉臂的谐振参数(谐振振幅和谐振频率)对微力极其敏感。利用石英音叉对外力的敏感性，与钨探针结合，构成一种新型的表面形貌扫描测头。该测头与xyz压电工作台结合，利用测头音叉臂谐振频率对扫描微力的敏感性，研制基于相位反馈控制的扫描探针显微镜。首先介绍石英音叉测头的构成、工作原理和特性测试，以及由该测头构建的扫描探针显微镜的结构和测试、分析。通过对测头和系统的测试结果分析，系统达到1.2 nm的垂直分辨率，并通过对一维栅的测量，给出扫描获得的试样表面微观形貌图以及相位图，证明系统的有效性。另外，由于采用大长径比的钨探针，该系统具有测量大深宽比微器件表面轮廓的能力。

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现场大空间测量中精密三维坐标控制网的建立

林嘉睿;邾继贵;郭寅;郭庭航;叶声华

. 2012, 48(4): 6-11.

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全局测量与精度控制是超大空间内精密测量的基础，决定着整体测量的性能和适用性。为提高整体空间测量精度，同时解决定向及尺度问题，必须在全局空间内布设高精度测量控制网。三维坐标测量作为几何量测量的重要代表，是建立控制网最直接且约束最强的控制条件。为建立大空间精密三维坐标控制网，采用激光跟踪仪多站位对空间全局控制点进行三维坐标测量，结合奇异值分解算法完成各站位的方位定向，并利用激光跟踪仪极高精度的测距值作为约束，对跟踪仪测角误差进行优化，进一步提高坐标控制网的精度。将该控制网建立方法应用于某飞机机翼表面形貌测量，实现激光跟踪仪全局控制与终端摄影测量的高效组合，以不同若干站位下全局控制点间距离比对结果表明该控制网对现场测量精度和可靠性的提高具有良好效果。

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厚壁铸造奥氏体不锈钢管道焊缝超声相控阵检测技术概述

林莉;杨平华;张东辉;赵天伟;杨会敏;李喜孟

. 2012, 48(4): 12-20.

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铸造奥氏体不锈钢(Cast austenitic stainless steel，CASS)管道的焊接质量直接关系到核反应堆的安全，在核动力装置的检验规范中，对此类焊缝加工质量及服役期间状况提出无损检测的强制性要求，但CASS焊缝组织状态的复杂性给超声检测工作带来困难，研究采用相控阵超声检测(Phased array ultrasonic testing，PAUT)技术解决这一难题已成为国内外无损检测工作者关注的热点。概述厚壁CASS管道焊缝PAUT技术的难点，归纳相应的关键技术及解决策略，并简述近期国内外相关研究工作的进展和成果，以期为厚壁CASS管道焊缝的PAUT技术提供借鉴和参考。

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板材多步逆成形中的滑移约束曲面优化构造方法

刘伟杰;胡平;周平;张向奎

. 2012, 48(4): 21-25.

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针对板材成形多步逆成形法中，滑移约束曲面构造的方法不能处理复杂形状零件的问题，提出一种基于优化的伪最小面积算法。该算法从优化的角度以滑移约束曲面的面积属性为研究对象，从而降低对零件形状的依赖度。该算法假定冲压时刻板材上的各物质点不发生流动，以冲压某一时刻凸、凹模的离散网格信息为已知量，此时刻凸、凹模各网格节点的z向坐标为约束，以所求滑移约束曲面的面积平方最小为目标函数，计算各三角形网格单元的面积，按与力学有限元中整体刚度矩阵相同的组装方式形成曲面的整体面积方矩阵，将空间曲面构造问题转化为一个标准二次规划问题，采用基于信赖域的方法求解该二次规划问题。弹簧支座和中柱算例的迭代次数和中间滑移约束曲面形状表明，该算法可以针对形状不规则的零件快速、有效的生成空间滑移约束曲面。

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化学机械抛光中Si/Cu/Ta/low-k界面剥离和断裂特性研究

杜诗文;李永堂

. 2012, 48(4): 26-31.

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超大规模集成电路随着布线层数增加和线宽的缩小，low-k材料的介电常数进一步降低，多孔low-k材料力学性能随之降低，使得晶圆在化学机械抛光(Chemical mechanical polishing, CMP)中面临的主要问题是Cu/Ta/low-k或者超低k材料的界面剥离。针对Si/Cu/Ta/low-k在CMP过程中的承载特性，建立单层布线和多层布线体系的界面力学模型，采用断裂力学理论和有限元法研究Si/Cu/Ta/low-k界面在CMP过程中界面的应力分布规律和界面裂纹的断裂强度。采用能量释放率来描述裂纹的扩展情况，根据界面裂纹能量释放率数值计算方法对裂纹长度、材料性质及不同的布线层数对裂纹扩展时的界面断裂/剥离特性进行仿真分析，得到界面应力分布、能量释放率、相位角与裂纹长度、材料性能、布线层数之间的关系变化曲线。结果表明：随着low-k力学性能降低和布线层数增加，裂纹能量释放率升高，界面裂纹更容易扩展。

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基于不可压缩光滑粒子流体动力学的旋转强制动边界问题研究

董添文;江顺亮;黄兴元;柳和生

. 2012, 48(4): 32-39.

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利用不可压缩光滑粒子流体动力学(Incompressible smoothed particle hydrodynamics，ISPH)方法，针对螺杆挤出数值模拟中提出的旋转强制动边界问题，采用FORTRAN语言编程，进行模拟计算。采用“静态粒子法”构建二维旋转强制动边界模型，同时构建基于相对运动假设的静边界模型。采用“参考压力法”解决了“张力不稳定性”。通过将旋转动边界模型的计算结果与静边界模型，以及商业软件FLUENT的计算结果进行比较研究，结果表明：该动边界处理方法简单有效，适当选取分辨率可以同时满足计算精度与运算速度的要求，选择具有高阶可导的核函数更佳。为三维复杂模型模拟奠定了基础。同时，该方法对于不同领域中的动边界问题的研究也具有一定参考价值。

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基于支持矢量机的疲劳应力集中系数预测模型研究

侯哲哲;杜彦良;赵维刚

. 2012, 48(4): 40-43.

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疲劳应力集中系数作为材料疲劳抗力指标的疲劳极限，不仅反映了疲劳应力集中的程度，还反映了材料对缺口的敏感程度，将近年来飞速发展的支持矢量机(Support vector machine，SVM)应用于疲劳应力集中系数的研究。介绍支持矢量机的基本原理，利用LIBSVM，选择高斯型径向基函数(Radial basis function，RBF)作为核函数，建立以材料的抗拉强度、屈服强度、光棒疲劳强度、理论应力集中系数、缺口根部半径、试样尺寸及缺口疲劳极限作为输入值，疲劳应力集中系数为输出值的模型，从而对疲劳应力集中系数进行分析和预测。同时，SVM模型与经验公式Neuber式和Peterson式的计算值进行比较。结果表明，在小样本条件下，应用SVM技术构建的数学模型，模型的拟合相对误差小于7.4%，从而证明该SVM模型的准确性和适用性。

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L形碳纤维增强复合材料/铝合金胶接复合构件剥离应力建模与分析

段元欣;张开富;王中强;马艳艳

. 2012, 48(4): 44-50.

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针对承受剥离载荷的L形碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastic/polymer, CFRP)/铝合金胶接复合构件，以微元受力平衡方程为基础，建立胶层平均剥离应力的二维分布方程。在方程中引入基材的弯曲刚度系数，描述背材与基材均为刚性材料的情况下胶层剥离应力的分布规律。其应力分布曲线为拉压应力交替作用的阻尼调和函数，周期与峰值由胶接件构型尺寸与材料性能参数决定。通过CFRP/铝合金剥离试验及三维有限元模拟对理论模型进行对比验证，结果的总体趋势与数值吻合程度较好，并分析不同方法获得的剥离应力分布状态之间的差异及其产生的原因。基于胶接复合构件的理论模型与三维有限元模型，研究基材厚度改变对剥离应力分布的影响，发现伴随着CFRP板厚度的增加，剥离应力的峰值明显下降，在剥离前沿的应力集中现象得到改善。

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钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响

伍俏平;邓朝晖;潘占;张荣辉;张正

. 2012, 48(4): 51-57.

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主要利用Cu-10Sn-5Ti钎料粉末，在空气、Ar气保护和真空气氛下分别对金刚石进行钎焊试验，通过扫描电子显微镜观测金刚石钎焊形貌、X射线衍射仪分析界面生成物成分、激光拉曼光谱仪检测金刚石石墨化程度、磨损试验分析金刚石破损形式等手段，考察研究不同钎焊气氛对金刚石钎焊性能的影响。试验结果表明，在空气中钎焊时，钎料粉末出现了一定的氧化，生成的氧化膜阻碍了界面反应的充分进行，对钎焊性能有一定的影响，金刚石也出现了较严重的热损伤，磨削过程中出现了少数部分颗粒脱落的情况；而在Ar气保护和真空钎焊时，钎料充分润湿和铺展，实现了对金刚石的高强度把持，金刚石石墨化程度很小，金刚石主要经历了完整、小块破碎、大块破损、磨平等正常磨损形式，金刚石利用率高。

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万能凸度轧机非对称板形调控特性与广义整体板形控制策略研究

王晓晨;杨荃

. 2012, 48(4): 58-65.

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随着板形质量精度要求的不断提高以及板形控制技术的显著进步，非对称板形缺陷逐渐凸显为带钢轧制质量控制的重要技术难点。根据目前新建万能凸度轧机(Universal crown mill, UCM)逐渐具备新型非对称板形控制手段——反对称弯辊的有利条件，通过ANSYS有限元仿真计算软件，建立高精度辊系—轧件一体化耦合模型，分析UCM各对称与非对称板形控制手段沿带钢全宽调控特性的差别，并以板形调控功效矢量的形式进行定量表示。在仿真基础上，提出基于板形调控功效矢量的广义整体板形控制策略，并设计完整的板形设定计算模型与闭环控制模型。通过仿真试验表明，该控制策略能够很好地通过各对称与非对称板形控制手段的有效配合实现对复杂模态板形的有效控制，具有广阔的研究与应用前景。

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重载锻造操作机夹持力研究

刘艳妍;杨晋;陈超;何琪功;姜峰

. 2012, 48(4): 66-71.

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对重载锻造操作机夹持力计算的重要性和困难性进行分析，指出钳口表面有别于一般意义上的机械手夹持面。并将夹持装置钳口与锻件接触面之间简化为钳口凸齿与锻件挤压槽的作用，提出一种夹持力计算的思路。根据使用工况，将钳口工作分为夹紧状态和夹持状态，阐述两种状态的工作特点和作用，建立工件夹持状态下的受力模型，计算夹持状态下钳口在水平和垂直两个位置时的夹持力。用放大系数修正后的夹持力确定钳杆夹紧液压缸输出力，实现夹紧状态时钳口与工件之间形成充分的凹凸齿作用，以保证钳口夹持状态时能够输出最大夹持力矩。结合钳口与工件接触表面的结构特点和作用，提出钳口凸齿设计的思路和原则。实例计算和虚拟样机仿真证明计算结果有效。

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TiAlN/AlON纳米多层涂层的微观结构和力学性能研究

王均涛;刘平;杨丽红;李伟;刘新宽;马凤仓

. 2012, 48(4): 72-77.

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通过磁控溅射制取一系列不同AlON厚度的TiAlN/AlON纳米多层涂层，并用X射线衍射、扫描电镜、高分辨透射电镜和纳米压痕仪分别对微观结构和力学性能进行表征和测量。研究表明：非晶态的AlON在厚度约小于1 nm时，在TiAlN模板作用下转变为晶体结构，并与TiAlN呈共格外延生长，出现超硬效应，当AlON厚度为0.7 nm时，硬度和弹性模量分别最高可达38.1 GPa和385.6 GPa。当AlON厚度超过1 nm时，逐渐转变为非晶结构并且破坏了多层涂层的共格外延生长，硬度随之降低。因此利用这种机制可以制备出力学性能好、耐高温氧化性的刀具涂层，满足现代切削的需要。

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Cr5系堆焊合金碳、铬过渡形式对高温磨损性能影响的研究

王清宝;史耀武;栗卓新;王立志;李侠;肖静

. 2012, 48(4): 78-84.

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在轧辊堆焊复合制造中，为节约贵重碳化物及提高堆焊材料的性价比，在堆焊熔敷金属成分基本保持不变的条件下，利用埋弧堆焊研究药芯焊丝碳、铬不同加入方式对堆焊合金微观组织与性能的影响。通过磨损试样前后硬度、高温拉伸、常温韧性与高温磨损量的量化，结合磨损前后金相组织、扫描电镜等辅助手段分析微观组织、加入方式与耐磨性之间的关系；结果表明：堆焊金属600 ℃的高温耐磨性能与合金高温强度及硬度呈正比，并随合金韧性的增加耐磨性能提高；直接加石墨和铬粉的药芯焊丝堆焊熔敷金属的耐磨性能优于在焊丝中直接加碳化铬的堆焊熔敷金属。高温磨损是合金氧化、切削、疲劳开裂与剥离等多种因素作用的结果，理想的高温耐磨堆焊材料不仅与采用的堆焊合金系有关，还与堆焊金属的显微组织、抗氧化性能及高温强韧性等因素有关。同时得出改变合金的加入方式是不添加变质剂及外加激振法外，能够促使组织均匀及强化熔敷金属的另一种方式。

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考虑过载效应的金属材料疲劳裂纹扩展试验数据拟合及疲劳裂纹扩展速度计算方法研究

刘建涛;杜平安

. 2012, 48(4): 85-91.

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提出一种拟合金属材料疲劳裂纹扩展试验数据，并计算疲劳裂纹扩展速度的通用方法。该方法采用递增的三次多项式函数拟合疲劳试验数据，并采用平均加权方式计算各局部函数拟合的结果，提高了试验数据的拟合精度和疲劳裂纹扩展速度的准确性。通过在疲劳裂纹长度和扩展速度拟合结果的加权计算过程中引入delta函数，该通用方法能够有效地拟合常幅和存在过载载荷的疲劳裂纹扩展试验数据，并计算各试验点的裂纹扩展速度，同时保证了三次多项式拟合过程的连续性。通过多组常幅和存在过载载荷的疲劳试验数据拟合和现有方法及扩展有限元预测结果的对比分析，验证了该通用方法的有效性。

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集成局部搜索策略的混合元模型优化方法在汽车轻量化设计中的应用

干年妃;李光耀;张瑞俊;李铁柱;顾纪超

. 2012, 48(4): 92-97.

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应用新近开发的基于混合元模型的优化方法(Hybrid and adaptive metamodeling method，HAM)，对某款车的后车架系统进行轻量化分析。在保证后车架系统刚度的前提下，为进一步减小系统的质量，提高结果的精度，提出局部搜索策略。局部搜索策略使用元模型在设计空间内部构造的较小子空间内搜索，应用局部搜索策略的子空间是以HAM方法得到的样本点为中心上下偏移一定距离构成的。HAM将三种各具特点的元模型-克里金(Kriging)、径向基函数(Radial basis function，RBF)和二次多项式响应面(Fuadratic function，QF)有机结合，根据不同问题，自动选择最适合的元模型进行寻优。三种元模型能够在搜索过程中自适应地更新、重建，逐渐提高关注区域的精度。在使用HAM方法优化结束后，应用此策略在HAM方法得到的样本点构造的子空间内继续搜索来进一步提高结果的精度，减小系统的质量。在对后车架系统的轻量化设计中，局部搜索策略的应用，使此系统的质量在满足刚度要求下比仅使用HAM方法多减小了2.18 kg。

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带附加气室空气弹簧性能试验系统的搭建与试验研究

李仲兴;李美;郭继伟;沈旭峰;周孔亢

. 2012, 48(4): 98-102.

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针对主、附气室通过管路连接的空气弹簧工作过程复杂性及其特殊的非线性，搭建带附加气室空气弹簧特性试验系统，进行不同附加气室容积和不同连接管路直径的空气弹簧特性试验研究；设计出基于LabView的测试软件，通过数据采集系统测得弹簧作用力、弹簧位移和弹簧内部气体压力；针对四种容积的附加气室、四种内径的连接管路和四种初始气压在0.5～10.0 Hz激振频率范围内对空气弹簧特性进行台架试验，试验分析各影响因素对弹簧特性的影响规律，并探讨各因素的影响机理。试验结果表明，试验的可变因素对空气弹簧特性具有不同程度的影响：附加气室容积和连接管路管径的增大会降低空气弹簧的动刚度，但附加气室容积对动刚度的影响程度还受主附气室容积比的影响；弹簧内初始气压和激振频率的增加会增大弹簧动刚度，台架试验可以为带附加气室空气弹簧的设计及应用提供依据。

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基于转矩的低附路面机械式自动变速器控制策略

李磊;宋健;黄全安

. 2012, 48(4): 103-107.

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从机械式自动变速器控制系统所能获取的有限数据，判断行驶路面的附着系数以及车辆轮胎打滑情况，并进行驱动防滑控制；通过发动机转矩、变速器数据、整车状态等对车辆正常的加速度范围进行计算，并和轮速加速度进行比较，以确定车轮打滑情况。根据轮加速度的大小进一步判断路面附着系数。轮胎打滑时，通过对发动机的降扭和离合器的控制，实现驱动防滑的控制；在试验车辆上进行低附路面识别和控制的试验，能够正确识别出路面附着系数。在低附路面起步时，通过打滑时发动机转矩和离合器的控制，避免了车轮连续的滑转，大大提高了车辆的稳定性。这说明该低附路面识别和控制方法是可行的，能够在车上使用。

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基于期望横摆角速度的视觉导航智能车辆横向控制

王家恩;陈无畏;王檀彬;汪明磊;肖灵芝

. 2012, 48(4): 108-115.

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针对采用传统位置偏差控制方法的车道保持系统横向控制精度不高以及鲁棒性差等问题，提出一种跟踪期望横摆角速度的车辆横向控制方法。在车辆当前行驶位置和道路预瞄点之间实时规划逼近目标路径的虚拟路径，同时分析当前时刻车辆以无偏差形式沿此虚拟路径行驶时决定车辆行驶位置的横摆角速度及速度之间的关系。结合车辆道路相对位置及车身状态信息，设计期望横摆角速度生成器。基于7自由度非线性车辆动力学模型，设计滑模控制器跟踪期望横摆角速度，使得车辆稳定地跟踪目标路径。根据车道线宽度和边缘点数量统计进行边缘检测，能有效识别模糊车道边缘和抑制噪声，并通过对消失点的检测来有效去除非车道线的干扰。仿真及试验结果表明，与传统的位置偏差控制方法相比，期望横摆角速度法不仅能提高车辆横向控制的精确性且跟随偏差随车辆速度及道路曲率的变化波动范围小，具有很好的鲁棒性和自适应性。

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轮胎单个横沟泵吸噪声计算方法研究

王国林;毛竹君;周海超;高龙

. 2012, 48(4): 116-119.

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以205/50R16子午线轮胎为对象，建立具有横向花纹沟槽的有限元法分析模型，利用Abaqus/Explicit进行瞬态滚动分析，得到滚动轮胎单个横沟的体积变化。将其导入Fluent中，利用计算流体力学方法对单个横沟泵吸效益流场进行分析，并结合Lighthill声学类比理论预测横向沟槽的噪声，同时基于涡声理论验证流场与噪声之间的关系。结果表明，单个横沟泵吸噪声第一峰值集中在0.8～2.0 kHz附近，仿真数据与试验结果在趋势上具有一致性；且噪声的声压峰值出现在泵吸状态发生转变的时间段；在时域中的3个噪声峰值出现涡量变化较大的时间段，已确定噪声的变化可由涡量来反映。

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半履带气垫车气垫特性的试验与仿真研究

谢东;马聪;罗哲

. 2012, 48(4): 120-128.

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半履带气垫车是用于软湿路面运输的特种车辆，对其气垫系统的研究对提高此车辆的性能具有重要意义。在气垫系统设计过程中需要对风机转速、等效飞高、静压转换率等参数进行测量，为解决部分参数难以测量的问题，提出半履带气垫车气垫系统中各参数之间关系的求解方法。在自行设计的半履带气垫车原理样机上进行气垫力试验，得到气道特性曲线及气垫力和悬架弹簧的变形关系。通过相应的流体力学仿真，分析气垫系统中风机转速与等效飞高之间的关系及其对静压转换率的影响；通过进一步建立气垫系统的垂向刚度弹性模型，对等效飞高和气垫系统的垂向等效弹簧刚度等参数之间的关系进行分析。此结果为带气垫系统的车辆的设计提供了参考。

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管束效应对HFC245fa与HCFC123膜状凝结换热影响

马志先;张吉礼;孙德兴

. 2012, 48(4): 129-135.

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建立试验系统、改进试验方法，试验研究HFC245fa与HCFC123在光管与3种强化换热管(2D-A，3D-A与3D-B)管束外冷凝换热特性。试验管束由4列排深为5排的列管构成，换热管公称外径为19.05 mm、有效换热长度为500 mm。试验中，利用改进的Wilson图解法获得水侧对流传热系数，通过轮转试验方法消除管束试验中各试验管换热本构差异等因素对管束效应测试分析的影响。试验结果表明，Kern模型预测值与HFC245fa与HCFC123光管管束外凝结换热结果偏差随试验热通量升高而增大；管束效应对光管与三维表面强化管(3D-B)凝结换热影响比其对二维表面低肋管(2D-A)影响显著；管束效应对HFC245fa在3D-B管外凝结换热影响在n >3后超过Nusselt管束模型预测值；HFC245fa 在3D-B管束外凝结换热性能随管排深度的变化规律与其在光管管束外的变化规律及Nusselt模型显示规律明显不同。

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考虑太阳照射的地基面天线机电耦合分析

李鹏;段宝岩;郑飞;周生怀

. 2012, 48(4): 136-145.

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下一代深空探测的地基面天线的面精度要求达到亚毫米级，必须考虑太阳照射导致的温度的影响。针对这一问题，以“嫦娥工程”的40 m通信面天线为研究对象，根据天线的地理位置和时间日期，计算天线受到的热流密度；考虑对流、传导和辐射三种传热方式计算天线的温度分布，并用某7.3 m卡式天线设计温度试验，结果表明温度分析是有效的；将温度作为载荷计算天线的结构变形；根据天线远区的电场公式计算电性能，并提取增益损失、副瓣电平和指向误差等主要电性能指标。仿真结果表明，温度对电性能的影响不但体现在结构变形的均方根值上，更与变形的分布形式密切相关。分析的方法和结论可用于指导下一代面天线结构设计，也可供同类型面天线设计时参考。

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三分仓回转再生式空气预热器漏风设计计算模型

刘福国;郝卫东;姜波

. 2012, 48(4): 146-154.

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由于采用旋转再生的热量传递方式，回转式空气预热器在运行中压力泄漏和携带泄漏难以避免，三分仓预热器的泄漏发生在多个部位，泄漏气流数目达18支，轴向和周向压力泄漏相互作用，形成复杂的气体流动网络。建立三分仓回转式空气预热器全面的漏风设计计算模型，在已知预热器进出口烟气和空气压力、温度以及出口空气流量、进口烟气流量的情况下，采用给定的密封间隙数据，通过求解描述泄漏和混合过程的方程组，确定所有泄漏气流的方向和流量，进而得到流过传热元件的实际气体流量等参数。利用一台600 MW锅炉三分仓回转式预热器的实际数据，模拟计算不同密封间隙时的气体泄漏，结果表明，一次风泄漏量约占空气泄漏量的75%；实际流过传热元件的一次风流量占预热器入口一次风流量的72%～86%；密封间隙变化对一次风系统的影响远大于二次风；忽略烟气携带泄漏会导致预热器漏风率的测量值比实际值低0.85%左右。

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显微粒子图像测速技术——微流场可视化测速技术及应用综述

申峰;刘赵淼

. 2012, 48(4): 155-168.

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目前，随着微流动器件的应用领域更加广泛，包括化学、生命科学、芯片实验室及微加工制造(Micro electro mechanical systems，MEMS)等相关领域，流体在微流动器件内部的流动行为成为重要的研究内容。微尺度、低雷诺数流动的表面力作用相对增强，微尺度流动行为与宏观尺度有显著不同，目前许多复杂的微尺度流动现象还无法给出合理的解释。显微粒子图像测速技术(Micro-scale particle image velocimetry，Micro-PIV)是一种整场、瞬态、定量的微流场可视化技术，目前已达到相当高的分辨率(0.1 µm)，成为一种重要的微流动研究手段，引起广泛的研究关注。综述Micro-PIV技术在基本理论、关键技术、三维测速等方面的最新研究进展，并重点介绍Micro-PIV技术在近壁面流动、电渗流、微混合、生物流体、微液滴与气泡等研究中的应用进展，最后对此项技术的发展做展望。

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超磁致伸缩电—机转换器位移感知模型及滞环分析

李跃松;朱玉川;吴洪涛;牛世勇;田一松

. 2012, 48(4): 169-174.

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超磁致伸缩电—机转换器响应快、可靠性高，但动态驱动时，因受磁滞、涡流等因素影响，输出位移的滞环较大。需要以准确的数学模型为基础，通过控制算法来补偿滞环，或通过优化其结构参数来降低滞环。通过实时测量超磁致伸缩棒上所绕线圈两端的感应电压和推导此感应电压与超磁致伸缩电—机转换器输出位移的关系，建立实时反映超磁致伸缩棒磁化状态的超磁致伸缩电—机转换器动态位移感知模型，并进一步推导出了超磁致伸缩电—机转换器输出位移的滞环与其结构参数的关系。通过与试验结果对比，当驱动频率小于300 Hz时，由所建模型计算出的位移峰—峰值的相对误差小于5.8%；通过仿真研究超磁致伸缩电—机转换器结构参数对输出位移滞环的影响，得出增加预压弹簧的刚度，可以降低动态驱动时的滞环。

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变转速泵控马达系统转速降落补偿试验研究

彭天好;乐南更

. 2012, 48(4): 175-181.

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分析变转速泵控马达调速系统产生转速降落的原因，指出系统泄漏、电动机机械特性和因系统压力变化带来的油液压缩性均能引起马达转速降落。给出基于系统压力反馈的转速降落补偿控制框图，推导出因系统泄漏和电动机机械特性引起转速降落的补偿系数和因油液压缩性引起转速降落的补偿系数。对变转速泵控马达调速系统，编制LabVIEW测控程序，在此基础上分别进行恒负载、变负载和变转速情况的转速降落补偿试验，由理论分析和试验结果得出了不同工况下的转速降落补偿方法，达到了在不同工况下变转速泵控马达调速系统转速降落补偿的目的。

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液力偶合器气液界面追踪数值模拟

赵继云;张德生

. 2012, 48(4): 182-187.

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部分充液下液力偶合器内部介质运动为离心力场作用下的复杂两相流动，而液相分布形态对涡轮输出特性有着直接影响。为掌握偶合器内液相分布规律，将工作腔内介质运动视为分层流动，采用流体体积法(Volume of fluid，VOF)两相流模型，追踪562型标准桃形腔偶合器内不同工况下的气—液分界面。建立三维周期性流道模型，采用Realizable k-ε湍流模型和压力隐式算子分裂(Pressure-implicit with splitting of operators, PISO)压力耦合算法，并用内部面模拟泵、涡轮间的交互作用，转速比i=1.0和i=0.6时的叶片表面液相分布与文献中试验结果具有高度相似性。仿真结果表明，随泵涡轮间转差增大，气液分界面倾斜加剧，直至形成大的环流，而泵轮叶片压力面液相分布区域增大，吸力面液相减小；低挡圈(R=155 mm)对环流形态影响较小，主要起到限矩作用，而高挡圈(R=175 mm)可抑制大环流的产生。

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基于条件分布的陆军装备系统分析中心模型可靠性增长预测

郭建英;孙永全;陈洪科;丁喜波

. 2012, 48(4): 188-192.

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针对可靠性增长试验中未来故障发生时间的预测问题，提出基于条件分布的陆军装备系统分析中心模型可靠性增长预测建模方法。基于Weibull过程理论和可靠性增长预测理论，在故障截尾和时间截尾两种情况下，根据系统已发生故障时间的联合概率密度函数和未来故障发生时间的联合条件概率密度函数，建立未来故障发生时间的边缘条件概率密度函数，给出未来故障发生时间的预测子和预测区间。通过引入方差系数，分析未来故障发生时间的预测精度。并利用某型风力发电机组变桨系统在现场试运行中伴随维修而获取的可靠性增长试验数据，验证本方法的可行性和有效性。不仅克服传统预测方法的局限性，而且预测精度较高。研究结果对于动态分析系统可靠性增长变化趋势，科学调整增长试验时间，合理确定设备交付时间、制定维修策略等都有明显的指导意义。

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非高斯随机振动试验并行控制策略研究

陈家焱;陈章位;贺惠农;周建川

. 2012, 48(4): 193-198.

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针对非高斯随机振动试验控制中功率谱均衡与峭度均衡相互干涉，影响控制精度的问题，提出非高斯随机振动试验并行控制策略。在提出整个系统控制流程的基础上，分别给出功率谱均衡控制算法和峭度均衡控制算法。对蕴含峭度信息的随机信号产生机理展开研究，先给出信号产生的流程图，然后推导出符合控制系统要求的随机信号设计参数。利用功率谱设计滤波器，通过卷积运算调制出用于系统控制的驱动信号。仿真与试验结果表明，采用非高斯随机振动试验并行控制策略进行系统控制，其输出响应谱与参考谱的误差完全满足工程中常用的±3 dB控制要求，峭度控制也达到很高的精度，满足工程试验要求，从而验证该控制策略的有效性。

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2012年, 第48卷, 第4期　
刊出日期：2012-02-20

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