2012年, 第48卷, 第8期　
刊出日期：2012-04-20

  

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论文
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  多层介质复合结构中超声波激励与传播特征的研究

  张国强;刚铁;赵雪梅;孙琼阁

  . 2012, 48(8): 1-5.

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  在多层复合结构的无损检测中，覆盖层以下贴近异质材料结合界面的垂直方向裂纹往往难以被检测到，而此类缺陷对多层结构的力学性能影响较大，需要可靠的无损检测手段对其进行检测。在铜钢复合层结构背景下，通过理论分析的方法求解两者界面上的Stoneley特征方程，得到理论上该界面上的衰减界面波波速。通过对超声波在多层复合结构中倾斜入射的传播特性进行分析，得到理论上激发铜钢界面上界面波的方法。在仿真试验中，使用倾斜入射方法并选取合适的角度，使超声波依次通过铜、钢两层介质并在其界面上激发出界面波，试验测得该界面波传播速度与理论值吻合良好。利用其对铜钢堆焊结构界面下的人工模拟裂纹进行检测，结果表明该方法能有效地检测出此类裂纹，灵敏度较高。
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  基于激光测振仪的兰姆波离面和面内位移检测

  何存富;郑阳;周进节;吴斌

  . 2012, 48(8): 6-11.

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  激励模态和频响特性是超声导波传感器性能评估的两个重要指标，而传统的传感器，如压电传感器和电磁声传感器(Electromagnetic acoustic transducer，EMAT)等，受自身带宽和模态选择性的影响，无法有效地实现这两个参数的评估。激光测振仪可以测量结构中弹性波原始的离面和面内位移，且测量不受带宽的限制，因而是进行超声导波传感器激励模态测定和频响特性测量的理想方法之一。采用此种方法对一种周向一致激励兰姆波的EMAT进行测试，结果表明，此传感器在150～210 kHz的范围内能激励产生出单一S0模态兰姆波，在50～150 kHz范围内，A0模态与S0模态共存。利用激光测振仪检测离面和面内位移的方法，是进行传感器评估和兰姆波接收的有效方法，在超声导波的非接触测量、高温波导体检测及弹性波传播3D可视化方面也有广阔的应用前景。
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  磁悬浮飞轮用可重复电磁锁紧装置的设计与试验

  刘强;房建成;韩邦成;白国长

  . 2012, 48(8): 12-20.

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  针对磁悬浮飞轮用基于机构自锁原理的可重复电磁锁紧装置，分析其原有显式电磁铁执行机构的电磁力学特性，得知其最小解锁残余力过大，若采用隐式电磁铁，可以消除解锁残余力，从而提高锁紧装置解锁可靠性。采用等效磁路法对隐式电磁铁进行磁路分析，并给出该电磁铁在执行锁紧、保持锁紧、执行解锁和保持解锁四种状态下的力学模型。利用电磁场数值分析法，对隐式电磁铁进行实例设计，并通过卫星发射过程中的正弦扫频振动和随机振动试验，检验改进后的锁紧装置对飞轮系统的保护效果。结果表明，锁紧装置的最小解锁残余力为0.25 N，远小于原有显式电磁铁方案(29.5 N)，且振动测试中，飞轮定、转子的最大相对振动位移为70 μm，最大位移振幅为10 μm，都小于磁悬浮飞轮系统的保护间隙100 μm。改进后的隐式电磁铁在提高解锁可靠性的同时，可有效地实现对飞轮系统的锁紧保护功能。
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  热冲压硼钢B1500HS高温本构方程的研究

  李辉平;赵国群;贺连芳;张磊

  . 2012, 48(8): 21-27.

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  硼钢的高温本构方程是热冲压数值模拟不可缺少的数学模型，它反映了流动应力与应变、应变速度以及温度之间的依赖关系。为了研究热冲压硼钢B1500HS高温时的流变力学行为，采用Gleeble 1500D热模拟试验机，在600～900 ℃温度区间，分别以0.01 s–1、0.1 s–1、1.0 s–1、10 s–1的应变速度对硼钢B1500HS试样进行等温单向拉伸试验，计算得到各相应测试条件下的正应力—应变曲线。采用包含变形激活能和变形温度的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述硼钢奥氏体组织的热激活变形行为。通过对试验数据进行拟合回归分析，得到与应变量相关的各材料参数，以及与应变速度、变形温度相关的流变应力关系式。试验结果显示，流动应力随着变形温度的降低而增大，随着形变速度的升高而增大。计算结果表明：流变应力关系式的计算结果与试验数据的吻合度较好。
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  纯弯曲过弯矫直等价原理及其试验验证

  赵军;曹宏强;展培培;马瑞

  . 2012, 48(8): 28-33.

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  矫直是大口径埋弧直缝焊管生产过程中处理直线度不达标管件的关键性技术，研究矫直过程中的变形规律是合理确定矫直工艺参数的理论基础。根据矫直过程中弯曲小变形的特点，提出初始当量应变的概念，借此建立平面曲梁初始曲率分布与应变分布之间的联系。基于弹塑性小变形纯弯曲工程基本假设，导出平面曲梁小变形反向纯弯曲的几何方程和弹复方程，进而理论上论证曲梁过弯矫直与直梁纯弯曲之间的等价关系，从而给出过弯矫直等价原理，即曲梁矫直所需弯矩载荷与同材质、同形状的直梁弯曲成待矫曲梁形状所需载荷的等价关系。用三点弯曲和四点弯曲及其反向弯曲试验证实过弯矫直等价原理的正确性，为过弯矫直工艺方案和控制策略的确定奠定了理论和试验基础。
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  颗粒增强复合材料弹性结构的双尺度有限元分析

  杨晓东;董泽民;杨坤;申长雨

  . 2012, 48(8): 34-38.

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  颗粒增强方法是实现材料高性能化的重要手段。预测颗粒增强复合材料的细观结构与力学性能的关系是实现材料增强增韧的基础。为更好地分析、设计和优化复合材料，需要引入多尺度计算模型来考察细观结构对宏观力学性能的影响。基于均匀化理论，采用Voronoi有限元法对颗粒增强复合材料进行细观数值模拟，从而预测材料的宏观等效弹性常数，并直接得到材料的细观应力场。在细观尺度，首先假设满足平衡条件的应力场，采用Voronoi应力单元建立余能泛函并得到细观控制方程，最终形成可直接求解的线性代数方程组，从而求得应力系数并得到细观应力场。在宏观尺度，利用商业有限元软件ANSYS来进行宏观结构分析。通过均匀化方法求得弹性模量的宏观平均值，将其输入ANSYS系统即可进行计算，由此把宏细观两个尺度耦合起来，可以对颗粒增强复合材料构成的结构体进行有效的力学分析。
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  非对称斜耳片钉孔单边穿透裂纹应力强度因子计算研究

  伍黎明;何宇廷;张腾;张海威

  . 2012, 48(8): 39-43.

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  运用ANSYS软件建立非对称斜耳片受纵向拉载的平面有限元计算模型，在耳孔面上施加符合真实受载情况的余弦分布载荷；通过分析耳片量纲一裂纹长度a/R1、外内径比R2/R1、耳孔内径R1、裂纹斜切角β1和β2等参数对应力强度因子值的影响规律，拟合得到非对称斜耳片受纵向拉载的耳孔单边穿透裂纹尖端应力强度因子表达式；开展含不同孔边裂纹长度的非对称斜耳片剩余强度试验，将采用此方法计算得到的各试验件断裂时的临界应力强度因子值与试验数据进行对比，结果表明，拟合得到的应力强度因子表达式具有较高的计算精度；此计算方法同样适用于其他形式耳片结构，从而为工程上对飞机典型耳片结构的损伤容限设计与评估工作提供参考。
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  双旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡受力分析

  黄健康;韩日宏;石玗;樊丁;张裕明

  . 2012, 48(8): 44-48.

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  针对双旁路耦合电弧熔化极惰性气体保护(Metal inert gas，MIG)焊过程，使用高速摄像采集不同旁路电流下的熔滴过渡图像，通过图像处理提取熔滴过渡数据信息，并对熔滴所受的主要作用力进行定量计算。根据计算结果对比分析不同参数下熔滴受力的动态变化情况，研究旁路电弧对熔滴过渡的促进机理。结果表明，在焊接总电流较大的情况下电磁力对双旁路耦合电弧MIG焊熔滴过渡的影响最显著，旁路电弧可以促进熔滴上弧根面积的扩展和熔滴缩颈的形成，通过增加向下的电磁力来促进熔滴过渡，且旁路电流越大旁路电弧对熔滴过渡的促进作用越明显；在焊接总电流不变的情况下，随着旁路电流的增加熔滴过渡频率随之增加，熔滴尺寸随之减小，熔滴过渡形式逐渐由大滴过渡转变为喷射过渡。
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  IN690合金管材热挤压中玻璃垫润滑行为的仿真研究

  李瑞;程浩;孙朝阳;张清东

  . 2012, 48(8): 49-53.

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  润滑对镍基高温合金管材热挤压过程具有重要影响。通过建立玻璃垫熔融流动的解析润滑模型，研究61MG178、A5和Up68/2886玻璃垫在IN690合金管材热挤压过程中的润滑行为。结果表明，熔融玻璃膜厚度随着挤压速度的增大和玻璃垫倾角的增大而减小，温度对膜厚的影响由温度本身和相应的玻璃高温粘度梯度共同决定。玻璃膜的流动稳定性随挤压速度的增大、温度的减小而升高。61MG178具有最优的润滑性能，Up68/2886玻璃垫次之，A5玻璃垫仅适用于低速挤压。为达到理想润滑效果并节能减耗，针对挤压工艺规程中对死区倾角的限定，玻璃垫横截面可相应地设计为三角形或梯形。经过合理的倾角和尺寸设计，在全温度、挤压速度区间内，61MG178玻璃垫可实现理想的润滑效果，能够很好地应用于实际生产。
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  基于轮廓法测试焊接件内部残余应力

  刘川;庄栋

  . 2012, 48(8): 54-59.

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  采用轮廓法测试低碳钢堆焊件和T形焊接结构的内部纵向残余应力。将焊接件沿垂直焊缝平面切割开，精确测试切割面的变形轮廓，然后将测试轮廓进行拟合，并将拟合结果作为有限元模型的边界条件进行弹性计算从而获得内部垂直切割平面的应力分布。比较不同曲面拟合方法拟合得到的切割面轮廓形貌；将轮廓法测试的焊接残余应力结果和热弹塑性三维有限元计算结果进行比较分析。研究结果表明：轮廓法能准确高效测试较厚焊接件内部整个截面上的纵向应力分布；由于线切割和轮廓测量误差造成轮廓法测得的应力在约2 mm厚表层区域的幅值和有限元计算结果相比误差较大，但轮廓法测试结果仍能反映出表层应力的分布趋势和特征；线切割断丝造成切割面的局部轮廓误差，会引起断丝区域测试应力出现突变。
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  铸件毛坯模型生成方法研究

  常智勇;卫海峰;杨建新;姚都;赵杰

  . 2012, 48(8): 60-66.

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  设计模型向制造模型的转换是实现CAD/CAPP/CAM集成的关键技术，而依据设计模型生成毛坯模型是其中关键环节，提出一种针对先铸造后机加零件的铸造毛坯模型生成方法。根据制造要求对模型表面进行分类；构造改进的扩展邻接属性图进行简单特征识别，依据铸造方法、铸件材质以及生产批量构造可铸造性判定算法，进行简单特征过滤；通过构造最小包络辅助面，并引入人工干预机加面分类机制，实现对包含非正交的表面加工边界面的零件模型的体加工特征包络，最终生成铸造毛坯模型。实例分析验证了算法的有效性与正确性。
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  SnAgCu/SnAgCuCe焊点的显微组织与性能

  张亮;韩继光;郭永环;赖忠民;张亮

  . 2012, 48(8): 67-73.

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  针对SnAgCu和SnAgCuCe两种无铅焊点，研究焊点内部组织、力学性能及热疲劳特性。研究结果表明，稀土元素Ce的加入可以提高焊点的力学性能，稀土元素的添加可以使SnAgCu焊点拉伸力提高近12.7%。稀土元素的添加细化SnAgCu基体组织，同时减小金属间化合物颗粒(Cu6Sn5和Ag3Sn)的尺寸，这是SnAgCuCe焊点力学性能提高的主要原因。拉伸断裂后的扫描电镜分析表明，两种焊点的断裂呈现明显的韧性断裂特征。另外在温度循环载荷下，稀土元素可以显著提高SnAgCu焊点的疲劳寿命。基于有限元模拟发现SnAgCuCe的抗蠕变性能显著高于SnAgCu焊点。
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  带状电极窄间隙MAG焊

  郑森木;高洪明;周淋

  . 2012, 48(8): 74-78.

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  为解决窄间隙焊接中普遍存在的侧壁和焊缝根部熔合不良的问题，基于减小间隙宽度让电弧直接加热间隙侧壁的思路，提出采用矩形截面的带状电极代替常规的圆形焊丝作为熔化极伸入到间隙中进行焊接，利用特殊形状的带状电极在间隙中自动形成的摆动电弧来改善对间隙侧壁和根部的加热，实现窄间隙焊接。研制专用的焊枪，研究间隙宽度、电弧电压和送带速度对间隙中带极端部电弧行为的影响。试验发现，电弧在间隙中的摆动受间隙宽度、电弧电压和送带速度的影响程度依次降低。间隙宽度对电弧的摆动具有决定性作用，间隙太宽电弧不能摆动；电弧电压过高导致电弧沿侧壁攀升得不到抑制，而送带速度主要与电弧电压搭配，保证焊接过程的稳定性，二者对间隙中电弧的摆动行为影响较小。结果表明，合理匹配间隙宽度、电弧电压和送带速度可以实现稳定的摆动电弧，获得侧壁和焊缝根部熔合良好的窄间隙焊缝。
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  半挂汽车列车横向失稳的非线性动力学机制

  杨秀建;康南;李西涛

  . 2012, 48(8): 79-89.

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  半挂汽车列车载运工况变化较大，横向失稳机制复杂，给整车及稳定性控制系统的开发设计带来困难。应用非线性动力学的相关理论，研究半挂汽车列车在极限操纵工况下的平衡点分岔、相轨迹和Hopf分岔特性以及与载运工况的关系；在此基础上，结合不足转向梯度和系统阻尼特性对不同横向失稳形式的发生机制进行探讨。结果表明，载运工况的变化可能导致系统出现鞍结分岔、Hopf分岔和同宿轨道等非线性动力学现象；牵引车后轴侧滑而导致折叠是半挂汽车列车主要的横向失稳形式，挂车甩尾与折叠密切相关，挂车甩尾会同时加剧牵引车侧滑而加剧折叠，横向摆振与Hopf分岔密切相关，一般仅在载重较大且半挂车质心显著靠后才可能发生，且横向摆振失稳一般都会进一步发展到折叠而完全失控，选择牵引车横摆角速度和挂车侧偏角为控制变量设计稳定性控制系统有望取得较好的效果。
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  高速铁路钢轨预打磨型面优化分析

  马跃伟;任明法;胡广辉;田常海

  . 2012, 48(8): 90-97.

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  高速铁路的发展使钢轨磨损和滚动接触疲劳损伤日益受到重视。研究表明，预打磨后钢轨可有效延长服役寿命。为实现预打磨最佳廓形的选择，基于蒙特卡洛方法建立假设轮对横移量服从高斯分布的轮轨接触概率分析模型。据此，确定出列车运行时考虑轮对横移量的轮轨接触位置，并采用轮轨三维有限元模型计算得到相应接触应力的概率分布。结果表明，轮对横移量对最大接触应力值具有显著影响，横移量为−10 mm、0 mm、8 mm时其值分别为1 712.6 MPa、1 362.1 MPa、448.7 MPa。亦发现虽然累积接触应力和平均接触应力均可作为衡量不同钢轨廓形力学性能优劣的指标，但二者的预测结果并不一致， 如60 kg/m(CHN60)钢轨的平均接触应力，在轨距角附近(距钢轨中心线30 mm处内侧)的值4倍于踏面中心区域，相应的累积接触应力，在踏面的中心区域的值则接近10倍于轨距角附近。为综合考虑钢轨累积接触应力和平均接触应力对预打磨型面的影响，提出加权累积和平均接触应力，并以此作为钢轨预打磨廓形优化的评价指标。依据该指标对按照打磨工程经验设计的四条钢轨预打磨廓形进行评价分析，得到较优的钢轨打磨廓形。对制定钢轨廓形优化和打磨方法具有一定的工程参考价值。
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  电动汽车麦弗逊前悬架设计及参数优化

  陆建辉;周孔亢;郭立娜;侯永涛

  . 2012, 48(8): 98-103.

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  根据整车设计参数及悬架设计理论，设计某款电动汽车的麦弗逊前悬架。基于UG/Motion利用UG的开放接口开发相应的软件系统，实现麦弗逊前悬架运动学仿真模型的参数化设计、前轮外倾角与前束角的匹配设计和前悬架系统的运动学仿真分析；通过与ADAMS的仿真结果相对比，验证系统的正确性；将遗传优化算法与多体运动学分析方法相结合，以前轮定位参数的变化量最小和车轮侧向滑移量最小为优化目标对麦弗逊前悬架的设计参数进行优化，通过对比初始设计与优化设计的仿真结果，验证优化方法的有效性。优化分析显示，麦弗逊前悬架摆臂前后点坐标的变化，对前轮定位参数及车轮接地点滑移量随车轮跳动量的变化曲线都有影响。
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  运动噪声源的时域传递路径模型及贡献率分析

  郝鹏;郑四发;连小珉

  . 2012, 48(8): 104-109.

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  运动物体声源贡献率的识别是有效降低其噪声的关键。针对车辆加速行驶过程中，噪声源随车运动、位置和速度实时动态变化的特性，提出一种新的运动声源的时域传递路径识别方法。利用脉冲响应函数代替常用的传递函数对系统的时变特性进行分析和研究，根据车辆的动态位置和速度，采用非线性时间变换的方法消除信号在传播过程中的多普勒效应对响应信号的影响。建立时域识别理论公式，通过标准声源试验，比较时域识别、频率识别精度，并详细分析实际客车加速行驶噪声源识别效果。通过标准声源试验及实际应用结果说明，时域传递路径分析法较频率分析法具有较高的分析精度和更高的计算效率。
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  白车身多学科轻量化优化设计应用

  史国宏;陈勇;杨雨泽;姜欣;宋正超

  . 2012, 48(8): 110-114.

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  在白车身开发早期阶段引入结构轻量化思想，建立隐式全参数化白车身模型，通过多学科优化过程，找到白车身零件形状、尺寸、位置与厚度等各参数之间的最佳组合，以及满足系统各项性能要求的重量最优解，使白车身轻量化设计的潜能得到最大程度的发挥。根据白车身自身性能的特点对其分成不同的优化区域分别进行不同工况的优化，从而合理地安排设计变量和样本点数量，并对由试验设计得到的近似模型进行多学科的轻量化优化设计，有效地控制分析与优化时间，给车身设计提供指导。最终得到的白车身方案减重12 kg，减重率达到4.5%。同时利用方差分析方法，对各设计变量对性能的贡献量与主效应进行分析，掌握设计变量对刚度，模态、被动安全性能以及重量的影响规律。
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  发动机燃用生物柴油的颗粒可溶有机组分及多环芳烃排放

  谭丕强;阮帅帅;胡志远;楼狄明

  . 2012, 48(8): 115-121.

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  以一台车用柴油机为样机，研究发动机燃用生物柴油的常规排放，重点探讨其颗粒(Particulate matter，PM)、可溶有机组分(Soluble organic fraction，SOF)及多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)的排放特性。所用燃油分别为柴油、生物柴油掺混配比为10%的B10燃油。结果表明，与柴油相比，该车用柴油机燃用B10燃油后颗粒、SOF和PAHs的质量排放均有所降低；NOx排放略有增加，HC和CO排放有所下降。B10燃油燃烧的颗粒SOF中醇类、酮类、醚类质量分数下降；脂类、酸类、醛类质量分数上升。在检测到的12种PAHs中，B10燃油有10种质量排放减少，尤其是苯并(a)芘等高环数致癌性的PAHs降幅明显，这表明发动机燃用生物柴油后，排气颗粒的化学成分毒性有所降低。
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  排尘孔涡轮冷却叶片叶顶流动与传热研究

  虞跨海;杨茜;岳珠峰

  . 2012, 48(8): 122-127.

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  涡轮叶片叶顶排尘孔用于清除冷气中掺杂的尘粒，以保证气膜孔和冲击孔的可靠工作，但排尘孔射流引起叶顶流动和传热问题。采用参数化方法建立有、无排尘孔涡轮冷却叶片几何模型，基于包含叶片主体、主燃气通道和三腔回流式内冷却通道的全局模型，采用流热耦合数值分析，开展排尘孔对涡轮冷却叶片叶顶流动与传热问题的初步研究。研究结果表明，对比有、无排尘孔叶片，排尘孔射流可降低叶顶平均温度约25 K；冷却通道对流换热作用和叶顶排尘孔射流可使叶顶平面降温400～600 K，冷却效果与冷却通道冷气流量和尘孔结构在叶顶位置相关；排尘孔叶顶射流对叶顶间隙高温燃气泄漏具有阻碍作用，可以提高叶片总压恢复系数约0.5%～1.5%，随着冷气流量的增大，这种作用增强；尘孔结构设计应兼顾射流对叶顶流动与传热的共同影响。
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  一种低流阻表面的流动与传热特性

  高小明;李惟毅;汪健生

  . 2012, 48(8): 128-134.

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  采用数值模拟方法对流体在有圆孔表面的流动及传热特性进行研究。研究中分别对四种不同的工况进行数值模拟。数值模拟结果所得换热面努塞尔数 与采用迪图斯—波尔特(Dittus-Boelter)公式计算所得 数进行比较，计算误差均小于5%。研究结果表明，在四种工况下，圆孔表面由于圆孔的存在改变其表面附近流动边界层的流动结构，使得边界层内垂直于壁面的法向速度梯度变小，进而使得边界层厚度增加，且由于圆孔表面下方流体可吸收部分来自边界层以外的动量传递，降低壁面附近的湍流扰动，从而减少损耗，达到明显的减阻效果。计算结果显示：四种工况下圆孔表面的存在使得流动均有不同程度的减阻效果，四种工况中减阻效果最大可达14%；但是随着流动减阻效果的改善，圆孔表面的换热性能均有所降低。
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  过程工业动态的以可靠性为中心的维修研究及应用

  王庆锋;高金吉

  . 2012, 48(8): 135-143.

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  针对过程工业设备类型、结构、运行和维护特点，研究过程工业以可靠性为中心的维修评估技术，开发集风险评估、状态监测、绩效审查、专业管理、档案管理为一体的动态的以可靠性为中心的维修决策系统。利用风险评估技术确定设备优先维护等级、优化维修内容、确定最佳维修时间指导设备维护和维修决策；状态监测用于故障诊断与预测确定设备预知性维修任务；绩效指标用于量化关键部件故障频率和故障后果，确定关键部件的最佳维修周期进而量化设备动态风险、确定预防性维修任务内容；专业管理是维修决策和维修内容的执行环节。开发的系统应用于中国石油某炼油厂，实现以信息为重要资源，以设备健康状态为依据，基于风险量化指标决策和设备量化风险动态管理，提高维修决策水平，确保了设备运行的安全性、可靠性和可用性。
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  失效概率函数的可靠性度量及其求解的条件概率模拟法

  袁修开;吕震宙;周长聪

  . 2012, 48(8): 144-152.

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  结构失效概率为设计参数的函数的求解是可靠性优化中的关键问题。提出一种失效概率函数的高效求解方法及一种新的可靠性度量指标，它为失效概率函数在分布参数空间上的统计特征值。所提方法的主要思路是采用条件概率模拟及三阶最大熵法来求解失效概率函数。条件概率模拟法是引入中间失效域，将所求失效概率转化成条件概率比值与中间失效域的概率的乘积形式，并通过两次马尔科夫链模拟分别对失效域及中间失效域的模拟来得到条件概率的比值。中间失效域为线性形式，其失效概率可容易求得。此外还采用三阶最大熵法来得到失效域样本的条件密度分布，最终得到所求的失效概率函数。结合算例探讨所提方法的精度、效率和适用性，结果表明所提的求解方法在确保精度的情况下具有较高的效率，在工程上是可行的。
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  可靠性度量中的不确定信息处理

  李玲玲;武猛;李志刚

  . 2012, 48(8): 153-158.

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  在可靠性度量中，除常见的随机不确定信息，还普遍存在着模糊不确定信息，因此在传统可靠性分析的基础上，基于模糊理论提出一种综合处理随机不确定信息与模糊不确定信息的可靠度计算方法，获得能同时处理概率密度函数与隶属函数的可靠度计算模型；并且在改进型证据理论的基础上对不同来源的可靠性信息进行融合处理，提出两种信息融合方式。研究结果表明，在随机性与模糊性并存的情况下，此可靠性度量模型能够较好地处理随机信息与模糊信息，所得结果有很高的准确性，并且能够动态地反映可靠度的计算机理；信息融合方法能够较好地处理不同来源的可靠性信息，对多源信息情况下的可靠度计算提供一种处理方法。
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  多点正弦振动试验控制系统最优控制策略研究

  陈家焱;陈章位;贺惠农;周建川

  . 2012, 48(8): 159-166.

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  针对传统多点正弦控制方法中，频响特性不更新和迭代步长不变导致控制系统潜在不稳定的缺点，提出采用最优控制策略进行系统控制。对多点正弦振动控制系统的稳定性进行研究，分析影响控制系统稳定性的因素，得出频响矩阵的估计误差是影响控制系统稳定性的根本原因。通过对建立的最优化模型进行理论分析，推导出系统解耦补偿矩阵实时更新迭代公式和控制系统迭代的最速收敛步长公式，归纳出多点正弦最优控制流程。仿真结果显示迭代步长选取是影响控制系统稳定性的重要因素，多点正弦最优控制策略收敛速度更快；试验结果表明采用最优控制策略的控制系统，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，同时表现出良好的相位跟踪性能，具有实际工程应用价值。
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  柔性尾长对尾鳍式压电泵的影响

  胡笑奇;张建辉;夏齐霄;黄俊;王守印;赵淳生

  . 2012, 48(8): 167-173.

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  为克服传统的容积型无阀压电泵存在的流动波动大、有回流、泵水能力差等通病，提出并设计模仿鱼尾摆动的无阀泵，并针对具有柔性尾鳍的变截面摆动子进行研究。在研究巡游速度最大的金枪鱼尾鳍摆动的基础上，设计具有柔性尾鳍的变截面摆动子；基于有限元分析软件ANSYS进行摆动子在水中的谐响应分析，提取不同长度的柔性尾鳍工作在二阶谐振下的端部振幅，分析表明，摆动子端部振幅对泵的理论流量影响较大；利用电荷耦合器件(Charge coupled device, CCD)激光位移传感器对摆动子的端部振幅进行测量，柔性尾鳍长度为5 mm时，摆动子的二阶弯振端部振幅达到0.4 mm，端部振幅随柔性尾鳍长度变化的趋势和ANSYS分析结果一致；对泵进行试验研究：在60 V的电压的激励下，柔性尾鳍长度为5 mm时，泵的压差达到78 mm。研究表明，在摆动子的其他结构参数一定的情况下，泵的性能对柔性尾长较为敏感，并存在最优的柔性尾鳍长度值。
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  预开导叶下水泵水轮机S特性及其压力脉动分析

  肖若富;孙卉;刘伟超;王福军

  . 2012, 48(8): 174-179.

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  可逆式水泵水轮机兼具了发电以及储能的特点既满足人们环保意识的需求也满足对功率的平衡与控制。但水泵水轮机在S特性区内运行会发生机组并网困难或者甩负荷过程中水压异常上升，使机组振动加剧。为探究预开启导叶的方法对水泵水轮机S特性的改善，对水泵水轮机模型分别在同步导叶和不同预开启导叶条件下进行能量试验及全流道内流场的(Computational fluid dynamics, CFD)数值计算；通过试验数据与计算结果的对比分析预开导叶后水泵水轮机S特性及其压力脉动特征。CFD计算结果及模型试验数据表明，预开导叶的方法能有效解决水泵水轮机S特性问题，但是预开导叶后，飞逸工况下的单位流量变大，造成转轮内的流动轴对称特性较差，导致机组的脉动加大，尾水管压力脉动幅值较大，运行稳定性较差，所以通过预开导叶的方法来改善S特性仍然存在弊端。
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  注塑机电液控制系统能量效率对比研究

  张红娟;权龙;李斌

  . 2012, 48(8): 180-187.

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  在同一注塑机上，对采用异步电动机驱动定量泵、变转速异步电动机驱动定量泵、异步电动机驱动变量泵、变转速异步电动机驱动变量泵、交流伺服电动机驱动定量泵，5种电液控制方案加工同一制品的能量效率进行理论分析和试验对比。建立不同控制回路电动机和液压泵功率传输数学模型，绘制出能量特性曲线，分析对比注塑机工作在保压和冷却工况下，液压系统和电动机驱动系统功率消耗。研究结果证实，在部分负载和空载工况，异步电动机驱动定量泵系统存在大的溢流、节流损失，效率低；在此基础上引入变转速控制，包络系统所需的流量，可减少电动机功率消耗，提高系统效率，能量效率与异步电动机驱动变量泵相当；异步电动机驱动变量泵系统，可完全消除液压系统的溢流损耗，但电动机仍存在较大的空转损耗，在此基础上引入变转速控制，使电动机输出功率与液压负载相匹配，可进一步提高能量利用率26.5 %；研究也表明，采用交流伺服电动机驱动的定量泵系统能量效率最高，较异步电动机驱动的定量泵系统节能 88%，并且结构简单、动态性能好。
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  电动增压器对废气涡轮增压器影响的试验研究

  姚春德;韩伟强;徐广兰;李方成;侯亚帮;武炎

  . 2012, 48(8): 188-193.

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  利用交流电动增压器串联于增压中冷公交车增压气路中消除加速烟度。利用电动增压器可瞬间增大增压柴油机自由加速时进入柴油机缸内的新鲜空气，同时增大废气涡轮增压器的角加速度，提高其动态响应，改善柴油机的低速性能。通过不同压气机型号电动增压器流量特性与工作电流特性试验以及道路试验的试验数据，证明增大电动增压器压气机叶轮直径可增大进气流量，更大幅度地提高废气涡轮增压器的动态响应。引入压气机特性参数数学表达式，分析电动增压器辅助增压时，对废气涡轮增压器的影响以及对其动态响应的影响。电动增压器可增大柴油机自由加速时废气涡轮增压器的角加速度，且电动增压器的质量流量越大，角加速度增大越明显。而质量流量越大，电动增压器消耗的功率越大。利用压气机叶轮直径为90 mm的电动增压器可将原机自由加速烟度降低54%左右。
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  橡胶压缩性在悬置结构有限元分析中的应用

  康一坡;霍福祥;魏德永

  . 2012, 48(8): 194-198.

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  合理修正橡胶压缩性对于正确进行橡胶悬置结构有限元分析具有重要意义。以圆柱型橡胶悬置为研究对象，进行悬置径向刚度的有限元分析与试验，通过对比可知，假设橡胶材料为不可压缩或接近不可压缩时，悬置的计算刚度远大于试验刚度，有限元计算存在较大误差。针对以上问题分析，提出进行橡胶体积可压缩性修正的必要性。采用调整橡胶材料泊松比的方法修正橡胶可压缩性，当悬置计算刚度与试验刚度吻合较好时，橡胶可压缩修正模型的泊松比应为0.42。应用修正的橡胶材料模型对悬置结构进行优化改进，并对改进结构进行刚度有限元分析与试验，结果表明，改进结构的刚度计算曲线与试验曲线变化趋势基本一致，吻合较好。从而验证了橡胶体积可压缩模型修正方法合理，具有一定的工程应用价值。