2013年, 第49卷, 第4期　
刊出日期：2013-02-20

  

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  基于匹配追踪算法的超声导波管道轴向缺陷大小定量分析

  郑国军;唐志峰;王友钊;吕福在

  . 2013, 49(4): 1-5.

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  超声导波技术因其单端激励、传播距离远，100%横截面检测等特点在长距离大范围结构的无损检测和健康监测中显示出良好的应用前景，但受制于理论及仪器技术目前基本只用于缺陷筛查，超声导波定量化检测技术尚未得到广泛研究和应用。针对导波检测中缺陷大小定量分析问题，提出一种基于匹配追踪算法的管道轴向缺陷大小定量分析方法。通过分析回波信号特性，合理选择字典分解出缺陷回波信号的两端面信号，并通过端面信号计算出轴向缺陷大小。通过有限元数值模拟以及利用MSGW磁致伸缩导波检测仪对人工刻伤的铝管进行算法验证试验，结果表明该算法的误差小于5%。
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  超声兰姆波斜入射裂纹时的散射特性

  郑阳;何存富;周进节;吴斌

  . 2013, 49(4): 6-12.

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  裂纹是导致众多结构失效的主要原因之一，采用超声兰姆波可有效地对板类结构中的裂纹等缺陷实现定位，但目前的技术尚无法实现对缺陷精细特征的测量。研究超声兰姆波与缺陷的交互作用，可为实现缺陷高精度检测奠定理论基础。采用散射系数矩阵表征弹性波与缺陷的交互作用，对兰姆波斜入射到裂纹时的散射特性进行仿真和试验研究，结果表明其散射场在周向上的分布并不均匀，有明显的波束指向性。随着入射角从0°变化到90°，波束指向角呈非单调性变化，且散射波能量迅速减小。当入射角为0°和90°时，S矩阵有明显的对称性，据此可测量裂纹的扩展方向。利用斜入射时裂纹散射场的特征可以设计合理的成像算法及传感器布置方案，以更有效地实现超声兰姆波对板类结构中裂纹的精细检测。
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  钢丝绳电磁检测信号的时空域理论分析

  曹青松;周继惠;李健;刘丹

  . 2013, 49(4): 13-19.

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  钢丝绳电磁检测信号是一种与时间及缺陷位置相关的时空域信号，采用虚拟无限多探头技术，借助Dirac delta函数，建立传感器探头信号的时空域数学模型。通过离散周期信号频谱分析原理讨论时空域信号的频谱特性，利用多采样率原理研究探头运动速度对输出信号频谱的影响。参照时域采样定理，定义及研究空域信号采样定理，空域信号的固有频率与缺陷形式、传感器作用域等特性有关，传感器的运动以其截面中心点为考察点，分别考查多种传感器作用域与缺陷形式下的空域信号固有特性。对时空域信号的时域频率与空域频率进行归一化处理，考查时域频率与空域频率不同关系下的时空域信号采样频率的选择与采样方案的确定，得出统一的时空域信号采样定理。实例分析探头作用域、运动速度、时域信号等对时空域信号采样的影响，进一步验证时空域信号采样定理的正确性。研究成果可推广到相关检测系统等应用场合，所提出的时空域信号采样定理具有一定的普适性。
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  非线性超声检测镁合金早期疲劳的试验研究

  颜丙生;刘自然;张跃春;汤宝平

  . 2013, 49(4): 20-24.

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  为利用基于二次谐波的非线性超声方法检测镁合金材料的早期疲劳损伤，建立超声非线性系数 的测试试验系统，设计制作预设应力集中区的厚板镁合金疲劳试件，并通过有限元法仿真应力集中区的有效性。对三个不同疲劳加载模式的镁合金试件进行非线性超声检测试验研究。结果表明，在疲劳寿命的早期，三个试件的超声非线性系数均随疲劳周数明显增加。同时，测量其中一个试件在非应力集中区的超声非线性系数，与应力集中区相比，超声非线性系数变化幅度只有应力集中区的27%，进一步表明超声非线性系数的变化来源于镁合金材料疲劳引起的微缺陷变化，也证实试验的可靠性。另外，波速和弹性常数的试验结果表明，这两个线性参数对于镁合金材料的早期疲劳损伤不如超声非线性系数敏感。
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  基于光度立体学的金属板带表面微小缺陷在线检测方法

  徐科　周鹏　杨朝霖

  . 2013, 49(4): 25-29.

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  高品质金属板带对于表面质量的要求非常严格，不允许存在一些微小的缺陷，现有的基于机器视觉的表面在线检测系统很难检测到微小缺陷。采用光度立体学的原理，利用两幅不同光照角度的灰度图像获得表面法向的方法检测表面微小缺陷。彩色三线阵电荷耦合元件(Charge-coupled device，CCD)摄像机安装在垂直于金属板带方向上，一台红光光源和一台蓝光光源对称安装在摄像机两侧。摄像机采集到的彩色图像可分离出R、G、B通道图像，其中R、B通道图像分别为红色、蓝色光源的反射光图像。表面倾角法可通过R、B通道图像计算表面倾角分布图，并根据表面倾角分布图检测微小缺陷。通过试验验证该方法可检测直径为0.1 mm的孔洞。讨论在一套检测装置中实现微小缺陷与常规缺陷同步检测的方案。在红光、蓝光两种光源基础上增加一台绿光光源，与摄像机形成介于明暗场的照明方式，可通过摄像机分离出的G通道图像检测金属板带表面的常规缺陷。
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  轧辊粗糙度对不锈钢板带表面和工艺参数的影响

  陈金山 李长生;曹勇

  . 2013, 49(4): 30-36.

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  不锈钢板带冷轧过程中，轧辊表面粗糙度对轧制工艺参数设定和表面质量控制有重要的影响。在实验室对SUS430不锈钢进行冷轧润滑试验，利用Quanta 600扫描电子显微镜、Zeiss-LSM 700光学显微镜和粗糙度仪等研究冷轧过程中轧辊表面粗糙度对带钢表面粗糙度、表面微观缺陷率、表面油膜厚度和轧制力的影响。结果表明，粗糙度为0.7 μm轧辊在低质量分数乳化液下对带钢表面改善较为明显，高质量分数乳化液下带钢粗糙度随轧辊粗糙度的增加而增加；降低轧辊粗糙度有利于减小表面缺陷率；随着轧辊粗糙度的增加，低质量分数乳化液下带钢表面油膜厚度呈现先增加后减小的趋势，高质量分数乳化液下采用粗糙度0.7 μm轧辊，油膜厚度最大；随着轧辊粗糙度的增加，高质量分数乳化液下轧制力逐渐增加，低质量分数乳化液下使用粗糙度0.8 μm轧辊，轧制力较小。
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  6061铝合金薄板低功率活性Nd：YAG激光焊的作用机理

  王小博;杨立军;石文玲;王浪平;李桓

  . 2013, 49(4): 37-43.

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  研究NaCl、ZnCl2、LiCl和 KF等卤化物活性剂对激光焊接铝合金焊缝熔深的影响，发现卤化物活性剂能够使焊缝熔深明显增加。同时，运用高速摄像及光谱诊断的方法来分析卤化物活性剂对铝合金激光焊过程中等离子体温度、体积等物理参数的影响，并利用“双钨片”试验来分析卤化物活性剂对熔池金属流动状态的影响，以研究卤化物活性剂对增加焊缝熔深的作用机理。试验结果表明，卤化物活性剂的加入不仅能够降低激光焊等离子体的温度，使得等离子体对激光的散射、折射和逆韧致吸收减小，导致透过等离子体照射在试件表面的激光功率密度增大，使激光对试件的热输入增加，焊缝熔深增大；而且，卤化物活性剂的加入还会使熔池金属的流动状态发生改变，使得焊缝熔深增加。
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  基于灰色理论和GA-BP的拉延筋参数反求

  谢延敏;王新宝;王智;胡静

  . 2013, 49(4): 44-50.

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  采用灰色关联分析对影响拉延筋阻力的因子进行分析，获得主要的影响因子。利用拉丁超立方试验设计方法对主要因子进行取样，利用DYNAFORM软件对方盒件成形进行仿真，得到样本数据。以成形件中的减薄、增厚和主应变为输入，以拉延筋几何参数为输出，建立拉延筋参数的反求模型。利用遗传算法优化反向传播(Back propagation, BP)网络权值，通过与单纯使用BP进行映射得出的几何参数预测值进行比较，该模型的精度得到很大提高，表明基于遗传算法(Genetic algorithm, GA)优化的BP神经网络的模型能极大提高预测能力。基于GA-BP模型，以拉延筋几何参数为输入，增厚为输出目标，利用训练好的优化权值，获得拉延筋几何参数与成形件增厚的非线性映射关系式，并再次利用遗传算法对其优化，获得最佳的拉延筋几何参数。通过比较优化前后的数值仿真结果，优化后的拉延筋能极大地提高板料成形性能。
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  铝合金激光-电弧双面焊接激光稳定、压缩电弧的机制分析

  赵耀邦;雷正龙;李俐群;陈彦宾

  . 2013, 49(4): 51-57.

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  为了阐释铝合金激光-电弧双面焊激光稳定、压缩电弧的物理机理，采用对比试验的研究方法和红外测温、电弧光谱分析的技术手段，分析激光对电弧作用的物理本质。结果表明，在激光匙孔未穿透条件下，激光形成的大梯度温度场为电弧提供阳极斑点是铝合金激光-电弧双面焊电弧稳定、收缩的根本原因，高能量密度的激光热源和高热导率的材料二者不可或缺；而在激光匙孔穿透条件下，光谱分析显示常规钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas arc, TIG)焊电弧的Ar谱线强度最高，不锈钢激光-电弧双面焊电弧次之，而铝合金激光-电弧双面焊电弧Ar谱线最弱，这表明铝合金较高的饱和蒸汽压使得激光在匙孔底部产生较多的激光等离子体，为电弧提供了更加容易的导电通道，因而电弧弧根作用于此。
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  自生成钨基高密度合金中间层的钨/钢真空扩散连接

  杨宗辉;沈以赴;李晓泉

  . 2013, 49(4): 58-63.

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  采用90W-6Mn-4Ni(质量分数)混合粉末/镍箔复合中间层，在加压5 MPa、连接温度1 100 ℃、保温10 min、30 min、60 min及120 min的工艺条件下，对纯钨(W)和0Cr13钢进行真空扩散连接。利用扫描电镜、能谱仪和电子万能试验机等手段研究接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明，连接接头均由钨母材/钨基高密度合金层/镍/钢母材组成。接头中的钨基高密度合金层由90W-6Mn-4Ni混合粉末液相烧结生成，其富Mn-Ni黏结相和钨颗粒相冶金结合且分布均匀，保温时间对该层的组织形态无明显影响。钨基高密度合金层与钨母材以加压钎焊机制实现了良好结合。接头抗剪强度为202～217 MPa时，断裂均发生在连接界面两侧的钨母材和钨基高密度合金层中，前者断口为典型的解理脆断，后者断口为钨颗粒相的W-W界面分离断裂及黏结相的韧性断裂。
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  金属材料低周疲劳生热的有限元数值模拟

  王为清;杨立;范春利;吕事桂;石宏臣

  . 2013, 49(4): 64-69.

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  由于热弹塑性效应的存在，使得材料在低周疲劳载荷作用下发生的力学变形将导致材料温度发生变化，因而可通过观测温度变化判明材料的累积疲劳损伤。基于此，采用叠加各向同性强化模型的非线性随动强化模型作为循环载荷下的材料力学本构模型，以有限元软件ANSYS为平台，对SS304不锈钢平板试件在控制应变循环载荷作用下的热弹塑性效应进行数值模拟，着重分析一个载荷周期内导致材料温度发生变化的各种机制。结果表明，在一个载荷周期内，若材料处于弹性变形范围内，则引起材料温度变化的只有弹性拉伸和弹性压缩两种机制，且弹性拉伸引起温降，弹性压缩引起温升；若材料处于弹塑性变形范围内，则塑性拉伸、弹性压缩和塑性压缩导致材料温度上升，弹性拉伸导致温度降低。在整个载荷周期内，热弹性效应导致材料温度发生波动，热塑性效应导致材料平均温度升高。此外，若将材料温度的变化信息叠加到应力-应变变化的信息上，还可判明材料的屈服强度以及材料在载荷作用下所处的应力状态，如弹性拉伸、塑性拉伸、弹性压缩以及塑性压缩等状态。
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  铝热连轧分段冷却系统建模与仿真

  郭新宇;何安瑞;邵健;周滨;李全梁

  . 2013, 49(4): 70-74.

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  为研究工作辊分段冷却系统对铝带断面形状的影响，建立冷却水影响下的工作辊温度场及热膨胀模型并使用交替差分法对模型进行求解。利用该模型，研究不同冷却水分布模式下工作辊热辊形的形态、冷却水量与工作辊热膨胀的定量关系以及改变冷却水量后热辊形的形成规律。仿真结果表明分段冷却系统具有较强的局部辊缝形状控制能力，辊缝三次凸度和四次凸度的控制能力分别为30.8 m和22.8 m；边部控制能力在冷却水量为0～50%区间内达到最大为16.6 m；冷却水量与局部冷却段热膨胀呈现良好的二次关系；改变冷却水量后，工作辊热膨胀的相对变化速度与水量无关，为系统固有特性；根据冷却水与工作辊热凸度的定量关系和热膨胀变化速度可以实现对工作辊局部热膨胀的精确控制，从而有效控制铝带断面形状。
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  激光功率对CO2激光-MAG电弧复合焊电弧与熔滴行为的影响

  刘凤德;张宏;杜劭峰;刘双宇;王宇琪

  . 2013, 49(4): 75-82.

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  采用高速摄像系统观测熔滴过渡模式和等离子体形态的变化，并采集焊接过程中的电弧和熔滴图像，利用电弧分析仪记录电弧信号，通过试验深入研究激光功率对CO2激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas, MAG)电弧复合焊接的电弧形态、焊接稳定性、熔滴过渡频率的影响。研究表明，焊接电流的增加减小了实际热源间距，并且实际热源间距在2 mm附近效果最佳；带电粒子在主辅导电通道内的运动产生扰动或漂移、焊接模式的跳变和过渡模式的改变是电流、电压波形出现紊乱和尖角波形的主要原因；激光的加入降低了熔滴过渡频率和过渡稳定性；焊接电流为160 A、180 A时，激光-电弧复合焊接的熔滴过渡频率均随着激光功率的增加而先减小后增大，但其过渡频率介于160 A和180 A电弧焊接时熔滴过渡频率之间。
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  NiCrMoV耐热钢贝氏体焊缝韧性薄弱区的确定

  李轶非;王梁;吴健栋;蔡志鹏;潘际銮;刘霞;乔尚飞;丁玉明;沈红卫

  . 2013, 49(4): 83-88.

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  研究汽轮机低压焊接转子用30Cr2Ni4MoV耐热钢贝氏体焊缝多层多道焊韧性薄弱环节及其影响因素。采用冲击韧度试验评价焊缝的整体性能，并设计裂纹沿埋弧焊焊缝的准静态韧性试验，观察裂纹的扩展方式，利用能谱分析焊缝微区成分。冲击韧度试验表明，焊缝室温冲击吸收功为118 J，焊缝整体韧性良好。焊缝准静态韧性试验研究发现，裂纹在焊缝层间不完全相变区发生失稳扩展，为焊缝韧性相对薄弱的环节。通过光学显微镜观察高温苦味酸水溶液腐蚀的试样发现，焊缝层间不完全相变区存在大量的黑色线条，裂纹的失稳扩展沿黑色线条进行。借助扫描电镜和能谱分析发现，黑色线条处的碳的质量分数明显高于基体部分，推测这些局部富碳区含有较多的对韧性不利的组织，是造成层间韧性薄弱的主要原因之一。
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  S30408碟形封头应变强化特性及极限载荷分析

  高炳军;周军;董俊华

  . 2013, 49(4): 89-95.

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  利用磁性测量仪FMP30测量不同塑性应变量下S30408板状拉伸试件形变马氏体体积分数，确定形变马氏体体积分数与塑性应变的关系。测量某低温液体半挂车罐体内容器碟形封头上各区域的形变马氏体体积分数，并对马氏体体积分数沿经向的分布规律进行简化，据此推算封头各部位加工历史造成的塑性应变。根据封头各部位的塑性应变确定考虑加工历史时各部位材料的应力应变曲线，并通过非线性有限元计算确定结构的极限承载能力。与不考虑加工历史仅考虑真应力应变关系以及不考虑材料强化仅按弹性理想塑性材料计算的结果相比，得到以下结论：对于S30408碟形封头，考虑材料应变强化特征计算得到的垮塌载荷与极限载荷均明显高于按弹性理想塑性模型计算的结果。加工历史造成的应变强化对结构的垮塌载荷影响不大，但对按双切线法确定的极限载荷影响较大，可较明显地提高结构的极限载荷。
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  测力钢轨轮轨力解耦研究

  李奕璠;林建辉;王开云;刘建新;李俊岭

  . 2013, 49(4): 96-101.

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  消除轮轨横向力、垂向力之间的串扰是高精度的轮轨力测试的重要技术。提出采用一种改进的快速独立分量分析(Fast independent component analysis，Fast ICA)方法对轮轨力进行解耦。该方法通过增加一个噪声判断阈值，在完成一次独立成分的提取后，对系统的残余信息进行判断，找出计算终点，从而抑制无效运算，提高算法的分离性能和稳定性。根据车辆-轨道耦合动力学原理，建立动力学模型，计算轮轨动态响应，运用改进的Fast ICA算法对轮轨力进行解耦，得到高精度的测力钢轨轮轨力。将该算法应用于现场测试中，使用遗传算法优化的新陈代谢GM(1, 1)模型对现场测试获得的离散钢轨力信号进行处理，得到每一个车轮的连续化轮轨力测试结果，运用改进Fast ICA算法对其进行解耦，取得了良好的效果。
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  轨道车辆结构动应力谱分布的估计

  薛广进;李强;王斌杰;潘妩;李凯

  . 2013, 49(4): 102-105.

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  结构动应力分布的确定对结构疲劳强度评估和可靠性设计有重要意义，通常采用的动应力理论分布假设有威布尔分布、对数正态分布和截尾正态分布。实际计算表明，单一地利用以上任意一种分布都很难实现对实测一维动应力谱的有效拟合，根据实测轨道车辆动应力特征，利用数据统计处理方法，提出一种新的分布及其拟合方法，即对数正态分布和威布尔分布的组合分布，该种分布能够准确地描述动应力分布，对轨道车辆疲劳寿命估计有重大意义。
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  基于滑动分块Bootstrap方法的非结构道路谱 -稳定分布参数区间估计与重构

  丛楠;尚建忠;任焱晞

  . 2013, 49(4): 106-113.

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  采用对称 -稳定分布模型来描述非结构路面谱的非高斯幅值分布特性。针对实际路谱采集作业中路段长度有限、道路自身特性多样等因素对重构路谱准确性的不利影响，使用空间滑动Bootstrap重抽样，得到采集谱稳定分布参数的估计区间，进而基于稳定分布序列生成理论并考虑道路模拟试验的实际限制，使用有幅值截断的稳定分布序列，重构出具有随机稳定分布特征且适用于台架试验的非结构道路重构谱。通过对某工程车的试验场道路重构的实际应用，验证了所提出的非结构道路谱参数区间估计以及路谱重构方法的有效性和实用性。为开展车辆的非结构道路模拟试验乃至车辆的虚拟行驶疲劳试验提供了一种道路谱时域重构的可靠方法。
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  混合动力离合器结合过程的动态转矩控制策略

  倪成群;张幽彤;赵强;BOUKEHILI Adel

  . 2013, 49(4): 114-121.

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  混合动力通过电动机和发动机两种动力源驱动车辆运行，两种动力源之间的切换对整车的动力性和驾驶性有着重要的影响。在客车用单轴并联式混合动力系统的基础上，针对混合动力系统两个动力源响应性差异而造成的整车纵向加速度冲击，以纯电动模式切换到纯发动机模式和混合驱动模式的过渡过程为研究重点，提出离合器结合过程的动态转矩控制策略，即在离合器结合之前和结合过程中，采用发动机转速自适应模糊比例积分微分(Proportional-integral-differential, PID)闭环控制跟随电动机转速；在离合器结合后，利用电动机补偿发动机动态转矩，并且在混合动力系统台架上对提出的动态控制策略进行验证。试验结果表明，PID所提出的离合器结合过程的动态转矩控制策略改善了整车纵向冲击度，提高整车的驾驶性能，为进一步的整车试验奠定基础。
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  甲醇点燃式发动机爆震破坏形式试验研究

  姚安仁;罗震;姚春德;续晗

  . 2013, 49(4): 122-127.

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  在一台使用M100纯甲醇燃料并提高压缩比的四缸点燃式发动机运行过程中，强制发生爆震。通过对爆震时燃烧过程的监测及破坏后的活塞宏观及微观结构进行的分析，提出纯甲醇点燃式发动机发生爆震破坏的活塞失效形式。研究中观察到纯甲醇发动机产生爆震时，发动机燃烧室内的爆发压力迅速升高，而且变化幅度剧烈，形成爆轰压力波。当该压力波作用在活塞上，使其表面及内部发生快速的热氧化腐蚀。金相分析表明，硅铝合金材质活塞的表面在爆轰波影响下，原始均匀分布的Al-Si合金成分发生错位。通过扫描电子显微镜进一步分析，发现失效的活塞表面发生绝热剪切熔孔。再通过X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)成分确定后，观察到失效活塞表面的晶型有了改变。根据获得的缸内燃烧情况，得出纯甲醇发动机发生爆震时的压力波破坏形式。对照爆震发生时发动机燃烧室内的缸压变化，提出一种爆震压力波对活塞表面的影响模式。
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  高空低Re数下低压涡轮气动特性

  李文;朱阳历;陶海亮;谭春青;陈海生

  . 2013, 49(4): 128-133.

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  低压涡轮是航空发动机的重要部件，其效率变化对发动机推(功)重比、耗油率有显著的影响，因此，为提高航空发动机性能的研发，有必要对低压涡轮内部流动及换热特性进行全面细致地研究。采用气热耦合计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)计算方法，对某航空发动机低压涡轮高空低雷诺数下的流动特性进行深入研究，分析雷诺数对低压涡轮效率、流动特性的影响。结果表明随着雷诺数(Re<2×105)的增加，附面层分离损失不断降低使得低压涡轮效率单调增加。
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  基于正交法的直通篦齿封严齿形几何参数对换热特性影响的试验研究

  张勃;吉洪湖;杜发青;帅海山;王丁;陆海鹰;邓明春

  . 2013, 49(4): 134-139.

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  为研究航空发动机空气系统中封严篦齿的换热情况, 针对齿宽、封严间隙、齿高、齿距、前倾角和后倾角等6个影响直通篦齿换热特性的主要几何参数，依据正交原理设计25个不同的直通篦齿试验件，试验研究其对换热特性的影响。结果表明：在试验参数范围内，上述几何参数对对流传热系数的影响趋势有明显的区别，其影响程度由主到次的顺序为：封严间隙→齿距→齿高→齿宽→前倾角→后倾角。封严间隙和齿间距影响非常显著，齿高影响显著，齿宽有一般影响，倾角影响不显著，根据试验结果推断，对流传热系数最小的齿形结构是齿宽为0.1 mm、封严间隙为0.2 mm、齿高为5 mm、齿距为6 mm、前倾角为8°、后倾角为15°。研究结果为高性能封严系统优化设计提供了技术参考。
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  高水头水泵水轮机转轮的抗振防裂纹设计

  庞立军;吕桂萍;刘晶石;贾伟

  . 2013, 49(4): 140-147.

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  流体激发转轮振动是目前高水头水泵水轮机稳定运行的关键问题之一。转轮的振动问题主要是由于活动导叶和转轮叶片之间形成的无叶区内不稳定流体相互作用所引发的水力激振在转轮上的力学响应。通过对叶栅干扰的产生机理分析，揭示了这种水力激振力的频率和振型决定于不同活动导叶数和转轮叶片数形成的叶栅组合方式，当转轮在水下的固有频率以及与之相对应的同相振型或反相振型同水力激振力发生耦合时，将会诱发转轮共振，并造成疲劳破坏。结果表明，选择最佳的叶栅组合可以最大限度地降低转轮发生共振的可能性，采用有限元法开展转轮结构的水下振动特性分析和控制局部高应力水平，以及保证良好的制造质量，可以有效提高转轮的抗振防裂纹能力。
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  薄板振动式液压脉动衰减器滤波特性

  贺尚红;王雪芝;何志勇;王守兵;谭文成

  . 2013, 49(4): 148-153.

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  为解决液压系统中由于压力脉动而引起的振动和噪声问题，提出一种薄板振动式液压脉动衰减原理，用弹性薄板代替结构振动式液压脉动衰减器的振动质量块，使静力平衡孔和平衡腔的流体构成一个赫姆霍兹谐振系统，弹性薄板与流体耦合振动构成一个受迫振动系统，实现了结构谐振与流体谐振的共同滤波，解决了传统液压脉动衰减器体积庞大的缺点。基于管路动态特性，结合具体的负载，建立薄板振动式液压脉动衰减器的传递矩阵模型，对压力脉动的衰减特性进行仿真，分析主要结构参数与压力脉动衰减性能的关系。根据仿真分析结果完成了流体滤波器样机的制作，对样机进行相关的试验研究，并将理论计算与试验结果进行比较分析。理论和试验研究表明薄板振动式液压脉动衰减器在很宽的频率范围内有良好的滤波效果。
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  叶片弯掠轴流风扇内瞬态流动的试验研究

  金光远;欧阳华;杜朝辉

  . 2013, 49(4): 154-162.

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  对带有周向前弯和周向后弯叶片的低压轴流风扇，采用NI采集平台和双丝热线采集单元相结合的测量技术试验研究非设计工况下周向弯曲叶片的内部不稳定流动发展规律。对若干工况叶轮进出口三维流场进行详细测量，基于测量结果分析轴向、周向和径向方向的平均速度及湍流脉动速度，获得叶片周向弯曲叶轮内变工况下瞬态流场特性；通过对湍流度、雷诺应力和速度频谱分析，考察非设计工况下叶片周向弯曲叶轮固有的瞬态特性影响，分析进口来流扰动特征。研究结果显示NI采集平台和双丝热线采集单元整合的试验测量系统，成功测量低压周向弯曲叶轮变工况下的进出口三维流场，为多场同步测量提供技术参考；变工况下弯掠叶片对上下端壁区的不稳定流动具有显著的抑制作用，对于扩大稳定工作范围有着积极的作用；进口来流较高的湍流度主要存在近上下端壁区域，周向弯曲叶片对来流湍流度的影响主要集中在这两个区域；这些扰动主要集中于低频段，并呈宽频特性。
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  多级泵平衡盘动态平衡研究与数值仿真

  赵万勇;王钊;王磊;赵爽;杨登峰

  . 2013, 49(4): 163-167.

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  为合理设计多级泵平衡盘的结构参数，解决平衡盘在工作过程中轴向脉动过大而引发振动的问题，对平衡盘的动态平衡过程进行研究。基于多级泵平衡盘装置中顶隙和轴向间隙窄且长的结构特点，分别对平衡盘两间隙内的流动进行分析，利用连续方程和动量方程推导出平衡盘动态平衡力的函数表达式。进而，建立平衡盘-转子系统的运动方程，并结合实例应用此运动方程对平衡盘的工作过程进行数值仿真。仿真结果表明，平衡盘-转子系统的轴向脉动在极短的时间内达到稳定状态，呈现出周期性变化规律，这与平衡盘的实际工作过程是相符的，从而也验证了用本文分析得到的运动方程描述多级泵平衡盘动态平衡特性的可行性。
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  卧螺离心机转鼓锥角结构设计及参数优化

  荆宝德;刘京广;王彬;于萍

  . 2013, 49(4): 168-173.

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  转鼓锥角是卧螺离心机设计中最为重要的一个参数，它的大小对于沉渣含湿率有重要的影响。目前只能根据试验数据选择锥角参数，不仅费时耗力，而且由于试验误差而无法找到最佳的角度。结合建筑泥水的特点，采用FLUENT软件研究转鼓锥段固液分离的规律；分别对锥角为6°、7.5°、9.5°、12°进行建模及三维网格划分，模拟分析不同锥角条件下卧螺离心机的转鼓速度场；设计出在一定程度上能够满足建筑泥水处理的大直径卧螺离心机双锥角转鼓。通过仿真试验表明，当锥角为9.5°时，最大沉积层厚度更接近于分料口，为最优的锥角参数；设计的转鼓双锥角结构的水泥分离液含湿率及处理率具有更高的处理量和更低的含湿率，其结构的整体性能得到很大的提高，增加了卧螺离心机的工作效率。
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  基于QFD和前景理论的产品规划方案选择方法

  王增强;李延来;蒲云;CHIN K S

  . 2013, 49(4): 174-183.

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  为了以有效的方式反映决策者的心理和行为特征，提出基于不确定语言信息熵和前景理论的产品规划方案选择方法。客户代表使用不确定语言变量表征本企业及竞争对手产品的竞争性，利用信息熵的方法确定各项客户需求项目的竞争优先次序，据此得出产品规划的备选方案；引入前景理论的思想，依据备选方案的投入成本，计算各个方案的成本感知价值；再次，计算不同风险场景和盈利场景的价值和权重，确定各个方案的风险感知价值和盈利感知价值；依据成本感知价值、风险感知价值和盈利感知价值，确定各个备选方案的综合感知价值，并据此得到产品规划的最优方案。以PE破碎机的改进为例，说明了所提方法的实用性和可靠性。
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  啮合式磁阻电动机结构参数的优化设计

  吕新明;孙汉旭;贾庆轩

  . 2013, 49(4): 184-192.

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  研究啮合式磁阻电动机(Geared reluctance motor，GRM)结构参数的设计原则和自动优化问题。在文献[11]给出的GRM参数化模型基础上，通过研究平均转矩随结构参数改变而呈现的变化趋势，提出各个参数的设计原则。为减少人工设计工作量和寻找全局最优点，提出基于遗传算法的GRM自动优化设计方法，充分考虑优化过程中各参数的约束条件，以及各参数之间的互约束关系，详细研究摆线齿轮的强度约束、齿形约束和齿数圆整问题。然后利用提出的优化算法对一台样机进行优化设计，使平均转矩提高了35%左右。最后用有限元法对优化后的GRM转矩特性进行了验证，结果表明优化设计的理论转矩比有限元验证值误差在3%以内，证明了优化算法的正确性。