机械工程学报

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耿荣生;景鹏

. 2013, 49(22): 1-7.

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我国无损检测事业正出现前所未有的蓬勃发展的良好态势。在相当多的重要工业部门和国防单位，无损检测技术已融入国家总体经济发展目标，正在为解决国家急需解决的大型工程项目的安全和涉及安全、民生的重大项目服务。无损检测技术是机械工业的重要支柱，是一项典型的具有低投入、高产出的工程应用技术，也是实现经济可持续发展和绿色制造的重要保障。介绍我国在无损检测领域的一项新技术——磁记忆检测的基础理论研究方面取得的具有国际领先水平的成果，该项研究可为铁磁材料力磁耦合理论的发展奠定基础。简要介绍在航空、航天、石油化工、核电、特种设备安全等领域我国无损检测技术发展取得的主要成绩，特别介绍以声发射技术为中心的综合裂纹监、控技术在两种机型定、延寿中的重大作用。还就当前无损检测所面临的一些问题和今后发展方向进行探讨。

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磁记忆二维检测的研究与工程应用

任吉林;孙金立;周培;饶琪;王振

. 2013, 49(22): 8-15.

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磁记忆检测作为早期诊断的新兴技术已受到国内外无损检测界广泛关注，但现有的磁记忆检测技术主要以单一方向上的漏磁场信号(法向分量)来进行判断，没有充分利用磁记忆检测信号的全部信息，容易出现漏检、误检等问题。针对该项检测技术的不足，介绍一种将磁记忆检测信号法向分量存在过零点和切向分量存在极大值的特征曲线联合应用的二维检测方法。该方法同时采集法向和切向的磁记忆信号，利用矢量合成法获取切向最大值，然后求取法向、切向分量一阶微分后合成的李萨如图，利用李萨如图的面积对应力状态进行分析，并将自主研制的磁记忆二维仪器应用到工程实践中。实践证明，该二维系统及检测方法能高效地对应力集中进行判定，可望成为实现磁记忆检测定量分析的新方法。

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复合材料冲击损伤高分辨率超声成像检测与损伤行为分析

刘松平;刘菲菲;史俊伟;李乐刚;白金鹏;刘勋丰

. 2013, 49(22): 16-23.

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冲击损伤是复合材料结构易产生的一种危害性缺陷，针对碳纤维复合材料层压结构特点，分析脉冲超声波在复合材料中的反射特性，当能减小入射声波脉冲的时域占宽，提高其品质，可显著改善超声检测表面盲区和纵向分辨率。利用入射声波在冲击损伤区形成的反射信号及其渡越时间可确定冲击损伤的深度和大小。研究采用高分辨率脉冲超声B扫描和层深C扫描(T扫描)成像方法，可揭示复合材料内部冲击损伤及其大小与沿厚度方向的分布特征，进行复合材料冲击损伤量化评估与损伤行为可视化分析。试验结果表明，在入射脉冲单周脉冲特性条件下，当来自复合材料缺陷的回波信号的渡越时间达到入射声波脉冲时域占宽的一半左右时，即可清晰地提取到时域可分辨的缺陷回波信号，使超声检测表面盲区和纵向分辨率达到单个复合材料预浸料铺层的厚度，约0.13 mm。利用超声断面B扫描成像，可以形象地再现复合材料中冲击损伤的断面分布与扩展情况以及损伤的深度等确切信息。采用超声T扫描成像，则可以直观地再现冲击损伤在复合材料铺层方向的分布及其损伤区域(面积)等定量信息。二者的结合则为揭示复合材料冲击损伤的3D分布及其特征提供一种超声成像检测量化评估和损伤行为可视化分析方法。

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云检测之初步实践

林俊明

. 2013, 49(22): 24-28.

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结合云计算技术的进展和无损检测技术领域的实际情况，就云检测集成技术在无损检测领域的开拓与应用做了一些有益的探索和实践。无损云检测的实现原理是：将传感器采集的数据收集于云端进行分析、存储、处理、评估、预测以及信息反馈，在云端汇集了多种无损检测技术的一系列软硬件资源，由无损检测的相关标准和规范构建云计算服务平台，供客户端共享。客户端在检测进程中可进行远程控制和信息共享，享受云检测带来的便捷服务和高效率。介绍一个初步建立的小型模拟无损云检测系统平台。它以X3电磁检测雏形客户终端/U3超声检测雏形客户终端以及分别建立于厦门、北京两地的云端服务节点/中心所组成。以该无损云检测系统平台为例，讨论无损云检测的优越性、技术要点和进一步的发展方向。

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复合材料层压板钻孔分层激光超声检测方法

周正干;孙广开;李征;陈秀成

. 2013, 49(22): 29-33.

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飞机复合材料结构钻孔分层的定位、定量检测是无损检测领域的难点之一，也是航空制造领域亟待解决的安全问题之一，激光超声检测技术是解决该问题的可能途径。试验验证利用激光超声检测复合材料钻孔分层的技术可行性。制备复合材料层压板钻孔试样，研究热弹性条件下脉冲激光在复合材料中产生超声波的宽频带特性，提取出满足检测灵敏度、分辨力要求并具有良好信噪比的超声信号；分析近孔边缘分层界面对声传播规律的影响，得出钻孔边缘分层缺陷的激光超声表征方法；采用脉冲反射法、透射法对复合材料钻孔试样进行激光超声C扫描检测，获得钻孔分层缺陷的形貌、尺寸和位置特征。研究结果表明，激光超声检测技术是解决飞机复合材料结构钻孔分层检测问题的有效手段。

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隐马尔可夫树模型在带钢表面缺陷在线检测中的应用

徐科;宋敏;杨朝霖;周鹏

. 2013, 49(22): 34-40.

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通过图像分割算法寻找由缺陷组成的可疑区域是热轧带钢表面缺陷在线检测与识别的关键。将热轧带钢表面图像分为“背景”和“缺陷”两大类，采用隐马尔可夫树(Hidden Markov tree，HMT)模型分别建模并实现多尺度缺陷分割。将不同类别的缺陷用同一个“缺陷模型”来表示，可以降低算法复杂度。HMT模型对带钢表面常见缺陷的分割正确率达到94.4%，分割错误率为18.8%。针对HMT模型得到的细尺度分割结果中分割错误率较高问题，引入基于环境的多尺度融合方法(Context-adaptive hidden Markov tree, CAHMT)，将不同尺度的分割结果融合，大幅降低细尺度分割的分割错误率，达到3.7%。

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涡流效应影响高速运动钢管磁化的仿真研究

伍剑波;康宜华;孙燕华;冯搏

. 2013, 49(22): 41-45.

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根据楞次定律，在高速漏磁检测过程中钢管与轴向磁化线圈发生轴向相对运动时将产生涡流效应。涡流磁场与原磁化场叠加后影响钢管磁化状态，最终影响到高速漏磁检测结果的一致性。为分析高速漏磁检测中涡流效应对钢管全长磁化的影响，将原磁化场矢量分解轴向分量和径向分量并根据楞次定律建立钢管内部涡流分布方程，并获得感应涡流磁场在钢管中的空间分布。分析涡流磁场叠加于原磁化场之后对管头、管体和管尾处磁化状态的影响，发现管头涡流磁场与原磁化场方向相反，涡流效应具有抑制钢管磁化作用；管尾处两者方向相同，涡流效应具有增强磁化作用；涡流效应对管体磁化基本没有影响。通过有限元法分析钢管运行速度与涡流密度的关系，并进一步研究涡流效应对钢管管头、管体和管尾磁化状态的影响，为钢管全长一致性评价提供参考依据。

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磁致伸缩与磁弹一体化传感器的研制

刘秀成;吴斌;何存富

. 2013, 49(22): 46-52.

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为开发具有缺陷检测与应力测量双功能的单体传感器，设计出一种包括静态偏置磁路和内、外层感应线圈的一体化传感器结构，可工作于磁致伸缩与磁弹传感器两种模式。结合磁致伸缩与磁弹基本理论，以能量转换效率和应力测量灵敏度为指标，采用有限元仿真法对一体化传感器的偏置磁场进行优化选取。一体化传感器的试验测试结果表明，传感器工作于磁致伸缩传感器模式时，可在直径6.3 mm钢杆中激励产生L(0,1)模态超声导波并有效检测出宽度和深度均为1 mm的槽型缺陷，增加外层感应线圈的驱动直流可对静态偏置磁场强度进行补偿以使接收的缺陷回波信号幅值增加，提高传感器的缺陷检测能力；工作于磁弹传感器模式时，随激励信号幅值增大，传感器的应力测量灵敏度和测量结果线性度均有提高，其中测量结果线性拟合确定系数最高达0.992 4，表明一体化传感器可用于高精度应力测量。

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基于时频图像融合的轴承性能退化特征提取

章立军;刘博;张彬;何飞

. 2013, 49(22): 53-58.

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基于数据驱动的轴承寿命预测方法主要采用轴承信号的滤波系数、时域和频域的统计量等作为反映轴承性能退化的特征量。进一步研究发现，这些指标要么对轴承早期缺陷敏感度不够，要么缺乏寿命预测所需要的上升或下降的性能退化特征。由于轴承在制造和工作过程中存在较多随机因素，即使同一种轴承在同一种工况下的工作寿命也会存在差异。因此，寻找一种稳定有效的特征值来刻画轴承的退化状态是十分重要的。提出基于时频图像融合的轴承性能退化特征提取方法。采用平滑伪威格纳-维尔分布(Smoothed pseudo Wigner-Ville distribution，SPWVD)表征轴承振动信号的时频能量分布特征，并利用灰度共生矩阵的统计特征作为轴承的性能退化特征；同时利用图像融合方法将同一轴不同方向的振动信号加以综合利用，消除一些随机因素对性能退化特征的影响。采用2012 PHM Competition的轴承数据集，验证了该方法在轴承的性能退化特征提取中的有效性。

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基于压电晶片阵列的管中导波时反检测方法研究

周进节;郑阳;张吉堂

. 2013, 49(22): 59-65.

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为提高超声导波技术对管中小缺陷的检测能力，提出一种采用窄带高压脉冲激发安装在管道外表面的压电晶片阵列实现管中导波时间反转检测的新方法。该方法采用窄带脉冲同时激励沿管道表面轴对称安装的压电晶片阵列，从各压电晶片接收到的反射回波中提取含L(n, 2)模态的缺陷信息进行时间反转，并用获得的时反波再次激励阵列中对应压电晶片，整个阵列将同时接收到较单一L(n, 2)模态信号。试验结果表明，该方法能较好地抑制导波的频散、多模态特性，提高缺陷回波信噪比，增加对小缺陷的检测能力。同时，时反前、后所检测到的管道端面和缺陷反射回波的导波模态几乎相同，可采用特定频率的L(0, 2)模态群速度作为时反后缺陷波包的传播速度；且时反后的幅值最大的缺陷波包能重构窄带初始激励信号幅值最大的波包，可有效增加缺陷波包的辨识能力。

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极端条件重大承压设备的设计、制造与维护

陈学东;范志超;崔军;陈永东;艾志斌

. 2013, 49(22): 66-75.

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近年来，随着世界经济形势快速变化、资源品质劣化和能源结构调整，承压设备逐渐向高温、深冷、复杂介质腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端方向发展。研究突破极端条件重要承压设备的设计制造与维护关键技术，实现重大装备的国产化并保证其长周期安全运行，成为我国过程装备科技工作者面临的重要课题。阐述过程工业承压设备当前的主要发展趋势，分析以往我国承压设备设计制造与使用管理标准规范和技术方法存在的不足，介绍“十一五”期间我国在高温、深冷、复杂腐蚀、超大容积、超大壁厚等极端条件重大承压设备设计、制造与维护方面所取得的主要成果和解决的若干技术难点问题，对将来需要进一步开展的主要研究工作进行展望。

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高强钢拼焊板V形模压弯曲回弹数值预测

段永川;官英平;吴斌

. 2013, 49(22): 76-83.

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基于ABAQUS有限元软件的UMAT和VUMAT接口，利用径向回退映射算法开发变模量的各向同性强化、线性随动强化和非线性随动强化的本构模型，耦合Aitken算法提高了非线性随动强化模型的收敛速度。利用耦合变模量的三种强化准则的模型，基于显式计算成形隐式计算回弹算法，在不同模压力和不同凸模圆角半径下对高强钢拼焊板V形模具弯曲的回弹进行预测，通过试验验证耦合应力相关变模量的非线性随动强化模型的回弹预测精度较高，最大预测误差为2.2%。应用此模型在不同凸模圆角半径和不同模压力下对高强钢拼焊板V形模具弯曲回弹后模量场和卸载后弯曲角进行预测与分析，拼焊板厚侧母板模量变化区较薄侧母板变化区域大，并在凸模圆角与直边过渡段上方出现反弯区。卸载后弯曲角随凸模圆角半径增大而增大，随着模压力的增大而减小。验证通过施加不同模压力可提高高强钢拼焊板V形模具弯曲工艺柔性的正确性，为进一步研究高强钢拼焊板V形模具弯曲自适应成形奠定基础。

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基于包辛格效应的回弹仿真分析

庄京彪;刘迪辉;李光耀

. 2013, 49(22): 84-90.

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金属材料在一个方向上的应变硬化降低了反方向的屈服强度，材料包辛格效应的存在对车身成形仿真精度产生了重要影响，尤其现今高强钢和铝合金的大量应用，使车身成形件的回弹问题日益突出，车身模具制造对有限元回弹预测的准确性提出更高的要求。为了提高回弹的仿真精度有必要对材料的包辛格效应进行研究，利用一套夹具对DC06和DP600两种材料的薄板进行拉伸压缩试验，获得不同预应变下的位移加载曲线，通过拉伸压缩试验结果与仿真结果的对比分析，得到能反映材料包辛格效应的非线性混合硬化模型材料参数。开展U形件成形试验，并建立试验的仿真模型，计算DC06和DP600薄板的U形件成形回弹量，分析等向强化、混合强化和随动强化本构模型对回弹预测精度的影响，针对回弹仿真结果和试验结果的差别，对影响仿真精度的材料模型因素进行分析。结果表明，DC06和DP600的包辛格效应大小存在差别，考虑包辛格效应有助于回弹仿真精度的提高，但小曲率弯曲成形回弹计算对材料本构模型的敏感性，限制了回弹仿真精度的提高。

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复合轧制氧化铝-铝基复合材料工艺与界面结合机制

沈德久;蔡景瑞;吴国瑞;宁博;郑艺

. 2013, 49(22): 91-96.

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通过6061铝合金双板复合轧制成功制备内含微弧氧化陶瓷颗粒的新型复合板，为金属基复合材料制备开辟一条新途径。用撕裂法测试复合板的结合强度结果表明：铝板前处理、轧制温度和压下率都对该复合板的结合强度(决定复合材料力学性能的重要指标)有明显的影响，并在本试验温度范围内结合强度出现了极大值。由温度因素研究得知，与裂口机制和镶嵌机制相关的回复再结晶软化、金属原子动能升高和氧化隔离3个次级机制存在于本试验研究条件下，并且由温度因素影响它们的主导作用地位。在轧制过程中微弧氧化铝合金表面陶瓷层破裂形成的陶瓷颗粒，使双板构成镶嵌结合关系。

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双钨极间接气体保护焊接电弧的数值模拟

史传伟;邹勇;邹增大;赵伟

. 2013, 49(22): 97-102.

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间接电弧焊接是一种新型的焊接方法，具有高效、节能、焊接应力和变形小的优点。为了研究间接电弧的电弧参数的分布特点以及这种焊接方法热输入低的根本原因，利用有限元分析软件，建立双钨极间接电弧的三维有限元数学模型，计算得到双钨极间接电弧的温度、等离子体流速、电弧压力以及热流密度分布等特征参数；通过高速摄像拍摄到的电弧形态照片与计算得到的温度云图对比验证模拟结果的可信性。结果表明双钨极间接电弧面对称且向阳极方向偏转，呈上宽下窄的倒钟罩形态，阳极一侧的各项特征参数大于阴极一侧；与惰性气体钨极保护(Tungsten inert gas arc, TIG)焊接和等离子弧焊接相比，双钨极间接电弧被焊接工件不接电极，主要靠热流密度、等离子体流速、电弧压力等参数都比较低的弧柱区端部加热，造成工件焊接热输入低、熔深浅。

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基于数值分析的轮胎胶料共挤出口模设计

梁晨;王磊;姜波;李国瑞;王国林

. 2013, 49(22): 103-108.

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在轮胎胶料挤出生产中，口模的结构对共挤出产品的质量起着关键的作用，但在实际生产中，共挤出口模的设计主要依靠经验，口模设计质量的控制需要经过多次试模和修模。采用流体计算软件Polyflow进行轮胎胶料(TWD40/FS10)的共挤成型过程的三维数值模拟，分析共挤出过程中的速度、压力分布以及胶料熔体的流动情况，并通过试验验证模拟的可行性。针对初始口模设计的不足，提出增加窄缝区域高度和扩充口模入口的方法，有效解决初始模具设计中速度分布不均的问题，改善了口模中熔体的流动，提高了挤出质量，同时还降低了挤出过程中的能耗。利用数值方法可对共挤出口模结构进行设计，提出的口模设计方法可以对同类轮胎胶料共挤出口模结构的设计提供指

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基于临界距离-临界平面方法预测DZ125缺口低循环疲劳寿命

黄佳;杨晓光;石多奇;王井科;胡晓安

. 2013, 49(22): 109-115.

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考虑到镍基定向凝固合金滑移相关的塑性流动和裂纹萌生机制，视其面心立方晶体结构中可能开动的滑移系为临界平面并以最大分切应变范围(∆γmax)为损伤参数，分别采用热点法和临界距离理论(Theory of critical distance，TCD)对DZ125的低循环疲劳寿命进行分析和预测。研究结果表明，基于热点法的临界平面法其寿命预测偏保守，且应力集中程度越大其保守程度越明显；运用TCD时发现，缺口试件的临界距离不仅同材料、失效寿命以及应力比有关，同应力集中程度亦相关。如果以尖锐缺口试件为校准试样或采用平均思想处理临界距离，其寿命分散带均大于10倍。而假定临界距离同应力集中程度相关时获得的寿命预测分散带缩小为2倍。

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SAF2906双相不锈钢超塑性研究

方远方;任学平;何铎;牛闯;杨林

. 2013, 49(22): 116-120.

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通过恒温拉伸机对固溶处理与冷轧加工后的SAF2906双相不锈钢进行恒温拉伸试验，分析其在不同条件下超塑性伸长率的变化。利用扫描电镜与透射电镜对其进行内部组织观察，了解其两相比例的变化情况。试验结果表明，SAF2906双相不锈钢中铁素体相(δ相)与奥氏体相(γ相)的两相体积比随固溶温度的变化而改变，随着固溶温度的升高铁素体比例不断上升，其中当铁素体与奥氏体的两相体积比接近1∶1的情况下，SAF2906双相不锈钢展现出良好的超塑性性能；在机械加工方面可以通过提高冷轧压下量的方法提高SAF2906双相不锈钢的超塑伸长率，试验中试样的伸长率随着冷轧变形量的提高而明显增大，当固溶温度为1 100 ℃，冷轧压下量为85%时，变形温度为960 ℃，应变速率为1×103 s1的条件下，SAF2906双相不锈钢伸长率为1 430%。

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ZrO2陶瓷与钛合金非晶钎焊

刘钢;邢湘利;陆嘉;李建忱

. 2013, 49(22): 121-127.

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由于陶瓷的线膨胀系数与金属的线膨胀系数相差很大，因此在通过焊接连接陶瓷与金属时，热作用势必会在接头区域会产生幅值较大的残余应力，进而降低接头的力学性能，严重时甚至会导致连接陶瓷接头的断裂。这使得陶瓷与金属的连接是一个广受关注但又未能得到很好解决的科学问题。采用非晶钎料实现ZrO2陶瓷与Ti-6Al-4V合金的钎焊连接，研究焊接工艺参数对接头的组织与性能的影响。结果表明接头界面组织结构为ZrO2陶瓷/Cu2Ti4O+(Ti,Zr)2Cu/TiO+Ti2O/CuTi2+(Ti,Zr)2Cu/ CuTi2/Ti-6Al-4V合金。钎焊温度、保温时间和冷却速度对界面组织结构有最大的影响，主要体现在反应层的厚度和脆性(Ti,Zr)2Cu相的变化。接头的剪切强度随钎焊温度、加热时间和冷却速度的增加而降低。最佳工艺参数为焊温度1 173 K，保温时间10 min，冷却速度5 K/min，其钎焊接头剪切强度可以达到165 MPa。

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头模块低速冲击下PVB夹层风挡玻璃的吸能特性试验研究

刘博涵;王岩;徐晓庆;张文会;许骏;李一兵

. 2013, 49(22): 128-136.

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为获得汽车事故中人体头部冲击下风挡玻璃的吸能特性，开展一系列头模块与PVB夹层风挡玻璃在不同冲击速度(6.6 ～11.2 m/s)、冲击角度(60°～90°)及冲击方向下的参数化冲击试验。利用加速度传感器得到头模块在冲击过程中的加速度-时间历程曲线并分析头模块在冲击过程中的动态响应；结合高速摄像机图像分析风挡玻璃在受冲击过程中的裂纹扩展过程，研究风挡玻璃的破损形态，并与真实交通事故案例中的风挡玻璃破损形态进行对比分析。在此基础上，通过定义最大接触力、最大塑性凹陷量、头部损伤指标(Head injury criteria，HIC)、头模块损失动能、动能吸收比等吸能评价指标，系统研究了冲击速度、不同冲击方向下的冲击角度对于风挡玻璃吸能特性的影响。结果为风挡玻璃的吸能特性研究提供了必要的试验数据和重要的理论基础。

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真空管道高速列车气动特性分析

刘加利;张继业;张卫华

. 2013, 49(22): 137-143.

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为研究低压环境下真空管道高速列车的气动特性，建立低压环境下真空管道高速列车空气动力学计算的流体模型、数学模型和数值模型，研究管道压力(1.01×103～1.01×104 Pa)、阻塞比(0.2～0.7)和列车速度(600～1 000 km/h)对真空管道高速列车的阻力系数、气动阻力和气动热效应的影响。计算结果表明，在低压(1.01×103～1.01×104 Pa)环境下，真空管道中的空气流动可以采用连续介质模型描述，真空管道高速列车的绕流流场采用三维可压缩Navier-Stokes方程描述。高速列车的摩擦阻力系数远小于压差阻力系数，压差阻力系数和气动阻力系数基本上与管道压力和列车速度无关，而主要依赖于阻塞比。高速列车的气动阻力与管道压力近似呈线性关系，与列车速度近似成平方关系，且随着阻塞比的增加而增大。列车表面的最大温度基本上与管道压力无关，而主要由列车速度和阻塞比决定。

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双缸体旋转斜盘式液压变压器特性分析

吴维;荆崇波;胡纪滨;苑士华

. 2013, 49(22): 144-149.

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针对旋转配流盘式液压变压器在变压范围、流量脉动以及噪声控制上的不足，提出一种小流量脉动低噪音液压变压器方案。分析目前液压变压器的主要特点，基于一种旋转斜盘式双缸体液压变压器方案，通过增加柱塞数量并结合斜盘转角的初始位置控制，达到减小流量脉动和噪声的效果。分析斜盘转动的转角及其阻力矩变化规律，并进行变压比样机试验测试。结果表明，旋转斜盘式液压变压器宜将上止点与A口中点重合时作为斜盘初始位置，在斜盘转角小于100°时，新型液压变压器使得输出流量不均匀系数减小了约40%，随着转角的继续增大，输出流量不均匀系数趋于一致，试验结果表明新方案可实现较大范围的变压比。

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机车转向架通过曲线的动态过程分析

毕鑫;马卫华;罗世辉

. 2013, 49(22): 150-156.

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为了解转向架的曲线通过过程，根据蠕滑理论推导出轮对曲线通过方程，发现制约转向架曲线通过性能提高的主要因素是传统转向架一系定位刚度较大，限制轮对相对于构架的摇头自由度，影响轮对自导向能力的发挥。动力学仿真发现相对于锥形踏面，磨耗型踏面可以提供轮对通过半径为300 m曲线所需的轮径差。传统三轴转向架由于一系定位刚度较大，导向轮对在曲线半径1 100 m以下均发生轮缘接触，而后端轮对具有较好的导向性能,具有较小冲角。径向转向架通过耦合轮对摇头运动保证转向架的稳定性，同时通过径向机构，轮对实现牵引和导向功能的分离。采用较小的定位刚度和反相耦合端轴轮对摇头运动，可以互相促进轮对导向，减小轮对冲角。径向转向架能够实现无轮缘接触通过半径为450 m以上曲线。

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高速车辆车道偏离辅助控制研究

黄智;吴乙万;刘剑;胡生远

. 2013, 49(22): 157-163.

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针对高速公路上因驾驶员注意力不集中或疲劳容易发生车辆偏离车道事故的问题，提出基于动态车辆横越车道线时间(Time to lane crossing，TLC)触发阈值的辅助控制决策策略和基于差动制动的车道偏离辅助控制方法。根据车-路航向角偏差、路面附着、车速、驾驶员反应时间及执行机构响应时间实时计算动态TLC触发阈值，进行预警和辅助控制决策。在辅助控制决策的基础上，基于预瞄点处的车-路偏差、车辆状态和道路附着限制计算期望的横摆响应，设计滑模控制器控制辅助横摆力矩，通过差动制动产生横摆力矩，使车辆横摆响应跟踪目标值，达到车道偏离辅助控制的目的。在Carsim/Simulink联合仿真平台上对基于差动制动的车道偏离辅助控制方法进行仿真试验，研究结果表明所提出方法将车辆限制在车道范围内，有效避免车道偏离事故发生。建立由CarsimRT/LabviewRT实时平台及转向、制动执行机构组成的车道偏离辅助控制系统快速原型试验台架，对基于差动制动的辅助控制方法进行台架试验，其结果与Carsim/simulink联合仿真结果基本一致。

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管内螺旋导流板引发的气液两相旋流场

刘雯;程小莉;陈勇;白博峰

. 2013, 49(22): 164-169.

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用数值模拟的方法研究某种螺旋导流板结构引发的管内气液两相旋流的流动特点。空气为主相，水为次相，入口为雾状流。研究旋转给流型转变、气液相分布、速度分布及旋流衰减带来的影响。发现雾状流在螺旋导流板的作用下，转变为环状流。螺旋导流板内有二次涡的生成，且二次涡结构不断发展变化，离心力分布不均匀而形成沿管壁周向不连续的液膜；流出螺旋导流板后，二次涡会衰减消失，流体做螺旋向前运动，液膜沿圆管周向逐渐分布均匀。管中心处气相切向速度小，气相切向速度较大的区域远离旋流中心区，旋流中心与圆管中心存在小的偏心距；与直管及螺旋纽带相比，螺旋导流板引发的气液两相旋流在圆管中心的气相轴向流速远高于光管和螺旋纽带；与螺旋纽带相比，螺旋导流板引发的旋流强度更大且衰减减慢。

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非对称泵控差动缸速度伺服系统特性

赵虎;张红娟;权龙;李斌

. 2013, 49(22): 170-176.

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为解决差动缸两腔面积差引起的吸排油流量不对称问题，系统应用非对称泵的结构特点使其在运动过程中能进行自动补偿。但由于两腔面积差不是严格的比例关系以及系统存在气蚀、泄漏等非线性的影响，仍然存在差动缸伸出和收回速度不一致，动静态性能差，系统能耗大等问题。针对于此，分析非对称泵控差动缸系统四象限运行特性，建立能量传输模型，从理论上阐述能量消耗和速度的关系，并进行开环特性试验验证。进一步以差动缸速度和电动机转速的特性曲线为速度闭环控制的前馈函数，提出非线性动态前馈补偿控制策略，根据工况实时调用，将计算所得值作为电动机给定转速，对差动缸的速度进行动态补偿。仿真和试验结果表明，该控制策略有效改善差动缸伸出和收回速度动静态性能，提高了系统能量效率。

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基于CFD/CA的离心泵流动诱导噪声数值预测

司乔瑞;袁寿其;袁建平;阳君

. 2013, 49(22): 177-184.

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基于Lightill声类比理论，采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)和计算声学(Computational acoustics, CA)相结合的算法对离心泵内部声场进行求解。基于SST k-ω湍流模型封闭雷诺时均方程，对离心泵内流场进行三维非定常计算。在流场计算的基础上采用边界元法对叶片偶极子源和蜗壳偶极子源的辐射声场进行求解，研究了蜗壳振动对声压级分布的影响，并搭建试验台对所提出的算法进行验证。结果表明，叶频及其倍频是流动诱导噪声的主要频率，隔舌附近监测点的压力脉动强度最大；声振耦合作用对声压级分布的影响不可忽略，模态振型所在的频率(580 Hz)下声振耦合作用的影响较大；泵出口场点的声压级比进口大，且均在叶频处最大，效率最高的工况点声压级最小；声场模拟和试验结果在趋势上基本吻合，最大相差3.1%，肯定了所提数值算法的预测作用，可为离心泵低噪声优化设计提供参考。

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耦合梁中高频抖动的行波分析与主动控制

王有懿;赵阳;马文来

. 2013, 49(22): 185-191.

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为研究中高频扰动下耦合梁结构的动力学响应与主动控制，基于Timoshenko梁理论，考虑梁中转动惯量和剪切变形的影响，采用行波方法分别建立梁结构纵向运动、弯曲运动的单元模型与结点散射模型，进而获得耦合梁的行波动力学模型及其精确的中高频抖动响应；引入“功率流”的分析思想，并以此为目标函数，优化得到了最优控制力的大小与相位，然后对结构施加最优控制力，实现耦合梁结构的功率流主动控制。在此基础上，进行数值仿真分析，并与Euler-Bernoulli梁理论计算结果进行对比。结果表明，采用行波方法计算耦合梁结构的动力学响应准确可靠；Timoshenko梁模型较Euler-Bernoulli梁模型在中、高频段更为精确，且更接近工程实际；功率流主动控制可以明显降低耦合梁结构全频域内的抖动，验证了基于行波方法功率流主动控制的正确性与有效性。

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基于电液比例伺服复合加载及迭代学习控制的合成绝缘子疲劳试验方法

汪首坤;王军政;赵江波;彭建敏

. 2013, 49(22): 192-198.

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为模拟合成绝缘子的微风振动状态，实现其疲劳试验过程，研究电液比例伺服复合加载技术。针对合成绝缘子的实际负载工况，设计出一种复合式电液伺服加载系统，包括静态比例加载和动态伺服加载两部分，分析系统工作原理，建立伺服加载的数学模型，设计出基于PD型迭代学习的加载控制方法，实现动态加载力的精确控制，并采用AMESim和Matlab进行联合数字仿真。仿真和实际试验结果均验证了所加载方法和控制方法是正确可行的，能够取得高精度的控制效果。根据所提的加载方法和控制方法，已研制出相应的合成绝缘子电液加载系统，其静态加载力可达150 kN，动态加载力幅值可达20 kN，加载精度达到了0.5 kN，加载频率最高可达100 Hz，连续振动次数达到3千万次

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2013年, 第49卷, 第22期　
刊出日期：2013-11-20

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