机械工程学报

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敬霖;赵永翔

. 2014, 50(16): 1-5.

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以后面板中心点的挠度响应作为多孔金属夹芯复合板耐撞性能的评价指标，基于夹芯结构的理论分析框架模型，采用考虑芯层强度的拉-弯联合作用屈服准则，建立撞击载荷下轻量化多孔金属夹芯复合板动态响应的理论模型。该分析模型将多孔金属夹芯板的整个动态响应过程分为三个连续的阶段：流-固耦合阶段、芯层压缩阶段和夹芯板拉-弯共同作用阶段。第一阶段假定载荷均匀分布在夹芯板前面板的撞击区域，随后在第二阶段渐进压缩芯层，直到夹芯板中心区域的前、后面板和芯层达到共同速度。第三阶段中，基于能量平衡的经典实心板理论和宽泛的夹芯结构屈服准则，给出夹芯板的最大永久挠度和响应时间的解析解。理论预测与试验结果吻合较好。研究结果对多孔金属夹芯复合结构的耐撞性分析和评估具有一定的参考价值。

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基于广义Rackwitz-Fiessler方法的广义一次可靠度方法

周生通;李鸿光

. 2014, 50(16): 6-12.

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传统Rackwitz-Fiessler方法是隐含Gaussian copula假设的，而传统一次可靠度方法要求在独立标准正态空间中计算。为此，基于椭圆copula族给出广义的Rackwitz-Fiessler(R-F)方法。广义R-F方法可实现随机矢量由物理随机空间至标准球空间的变换。为使一次可靠度方法适合于在标准球空间中计算，将一次可靠度指标在独立标准正态空间中的几何意义推广至标准球空间，即所谓的广义一次可靠度方法。算例表明：广义方法相对于传统方法具有更广的适用性；在条件充足的情况下，可得到更符合真实情况的失效概率。

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故障强度为边界浴盆形状的数控机床可靠性分析

任丽娜;芮执元;李建华

. 2014, 50(16): 13-20.

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最小维修情况下，为描述经历早期故障和耗损故障且故障强度随工作时间增加而趋近于某一常数的数控机床故障过程，提出一种新的4参数非齐次泊松过程模型。讨论模型的特性，给出模型中各参数的物理意义，推导计算模型参数及诸如最小故障强度、最小故障强度对应的故障时刻等重要可靠性指标点估计的计算公式，基于似然比检验理论，给出两台数控机床可靠性评估的模型选择方法，并基于拟合优度检验指标R，给出模型评价准则。对两台数控机床故障数据进行分析，结果表明，该模型可定量评估机床的早期故障期，适合于描述具有边界浴盆形状故障趋势的数控机床故障过程。为在机床出厂前尽可能排除早期故障提供了一定的理论依据。

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一种考虑路径影响的剪切式多轴疲劳寿命模型

姜潮;李博川;韩旭

. 2014, 50(16): 21-26.

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大量的试验证明，在相同等效应变条件下，多轴非比例加载下的疲劳寿命往往要远远低于多轴比例加载下的寿命。因此基于临界平面法，提出一种考虑加载路径影响的多轴疲劳剪切式寿命模型。该寿命模型以最大损伤平面为临界平面，并以临界平面上的正应变幅值，切应变幅值，平均静水应变以及一种加载路径影响因子作为主要损伤变量。其中，通过引入一种加载路径影响因子来考虑多轴非比例加载对多轴疲劳寿命的锐减程度影响。同时，借助平均静水应变这一损伤变量对多轴加载中的平均应变或应力影响进行修正。该模型不含任何材料参数，便于工程应用。根据已有4种材料的多轴疲劳试验数据对该新模型的有效性与适应范围进行了验证。

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高阶核函数的性质及其在灵敏度分析中的应用

张磊刚;吕震宙;吕召燕;李贵杰

. 2014, 50(16): 27-32.

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灵敏度信息能够反映基本变量分布参数对结构系统失效概率及输出性能分布函数的影响程度信息，而核函数对于解析求得灵敏度具有很大的作用。因此为得到高精度的失效概率及分布函数灵敏度解析解，推导出正态变量情况下核函数的高阶性质，利用这些核函数的高阶性质以及结构失效概率与输出性能分布函数的关系，解析地求得了二次不含交叉项多项式功能函数在考虑前四阶矩条件下的失效概率和分布函数灵敏度。算例中数值仿真结果与解析结果的对比表明，利用核函数的高阶性质，采用四阶矩法比二阶矩法具有更高的灵敏度分析精度，算例结果同时也证明了所推导的失效概率及分布函数灵敏度表达式的正确性，同时也说明了所提方法具有一定的工程适用性。

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步进应力加速退化试验的建模与剩余寿命估计

唐圣金;郭晓松;周召发;司小胜;周志杰

. 2014, 50(16): 33-40.

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步进应力加速退化试验的建模与剩余寿命估计是产品视情维护和健康管理中的一个关键问题。针对传统加速退化建模方法没有考虑同类产品之间个体差异的问题，提出一种基于维纳过程的加速退化建模和剩余寿命估计方法。利用维纳过程对单个应力下的退化过程建模，并将维纳过程中的漂移系数看成随机变量以描述个体差异。依据该模型，可以得到产品的剩余寿命信息和可靠性信息。提出一种随机变量加速模型，该模型将传统加速模型中的参数看成随机变量以描述个体差异，传统加速模型是其特例。针对步进应力加速退化试验的测量数据，提出一种加速退化模型未知参数的两步极大似然估计方法。以激光器为例的仿真试验结果表明，所提方法的模型拟合性和剩余寿命估计精度都优于现有建模方法，具有一定的工程应用价值。

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基于元器件初始信息的寿命评估方法

李志刚;张菲菲;李玲玲

. 2014, 50(16): 41-46.

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元器件是机电系统中的薄弱环节之一，所以评估元器件个体的使用寿命对提高整个系统的使用可靠性具有重要意义。针对初始信息能够反映产品内在缺陷的元器件，提出用初始信息对元器件个体寿命进行评估的方法。将处理后的产品初始信息进行聚类分析，并在定义性能评价指标的基础上，得到各样本的性能指标。建立各类性能评价指标与寿命的数学关系模型。判别待测样本属于哪一类，并将其评价指标代入所属类的关系模型，从而得到产品个体的寿命评估值。以继电器接触电阻为例证实该方法是有效可行的。

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基于应力-强度干涉的车用发动机机械零部件B10寿命计算方法

王正;王增全

. 2014, 50(16): 47-53.

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针对车用发动机机械零部件在设计阶段的B10可靠寿命计算问题，分析车用发动机机械零部件的特点及其寿命建模方法，研究基于应力-强度干涉的车用发动机机械零部件失效行为表达方法；以车辆行驶里程为寿命度量指标，建立车用发动机机械零部件的B10可靠寿命计算模型，推导机械零部件的可靠度函数、失效率函数、寿命累积分布函数和寿命概率密度函数以及平均失效里程(Mean kilometer to failure, MKTF)计算模型。研究表明，运用建立的方法及模型，能够结合车用发动机的工作剖面，利用零部件的应力、强度等参数，计算出车用发动机机械零部件的B10可靠寿命、可靠度与失效率随寿命变化规律、寿命概率分布特征以及平均失效里程，可以更好地指导发动机机械零部件的设计、试验、使用等。

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多种故障/维修分布的客运飞机组成单元可用性评定方法

孙永全;任和;郭建英;苑会娟;刘昕

. 2014, 50(16): 54-61.

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结合工程背景，探讨客运飞机主要组成单元故障/维修数据信息的特点及分布，研究各组成单元在不同故障/维修分布下的可用性评估方法，给出了单元可用度点估计与经典置信限。依据ATA章节将客运飞机系统与动力装置划分为19个组成单元，结合适航要求和航空公司客运飞机运营，将单元间歇式运行过程转化为连续运行过程。分别针对指数故障/指数维修分布、指数故障/伽玛维修分布、Weibull故障/伽玛维修分布、伽玛故障/伽玛维修分布型的组成单元，利用服务系数构造枢轴量，给出各组成单元可用度的点估计与置信限。依据串联可用度模型，给出系统可用度点估计。依据航空公司某机型可靠性月报与维修记录，对客运飞机各组成单元可用度进行跟踪评价，对航空公司开展以可靠性为中心的客运飞机健康运营管理提供了技术支持。

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基于恒定应力加速退化试验的某引信用O型橡胶密封圈可靠性评估

肖坤;顾晓辉;彭琛

. 2014, 50(16): 62-69.

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为了快速评估某引信用O型橡胶密封圈(简称O型圈)的可靠性，根据其安装方式设计模拟夹具，依据橡胶材料的热老化机理，以压缩永久变形率作为老化参数，在50 ℃、60 ℃、70 ℃和80 ℃4个温度下对32个O型圈进行恒定应力加速退化试验(简称恒加退化试验)。统计分析结果表明，该O型圈的老化过程具有加速性，对其开展加速退化试验是可行的。为分析加速退化数据的有效性，开展135 d的O型圈储存过程模拟试验，利用加速退化数据外推模拟试验环境下O型圈的老化程度。将外推结果与模拟试验结果进行对比，结果表明外推误差较小，本次加速退化试验所得数据是有效的。给出O型圈的可靠度在变环境温度下的推算方法，并依据试验数据给出推算结果。

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轴承环轧制成形理论和技术

华林;钱东升

. 2014, 50(16): 70-76.

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轴承是广泛应用的机械基础零件，其制造技术体现了国家机械制造能力和水平。轴承环轧制是一种连续局部塑性成形技术，也是国际高性能轴承先进成形制造技术。基于作者在轴承环轧制成形领域的研究基础，对我国轴承环轧制成形理论和技术现状和发展进行系统介绍：分析轴承环轧制成形特点；阐述轴承环轧制成形理论，包括轧环条件和力能计算方法，以及轴承环轧制成形技术设计方法，包括轧辊、毛坯、轧制变形量和进给规程；介绍我国轴承环冷轧和热轧成形技术与装备开发和应用成果；展望当前我国轴承环轧制成形理论和技术发展趋势。经过20多年的研究开发和生产应用发展，我国已经成为世界轴承环重要制造基地。

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基于铸辗复合成形的铸态42CrMo钢热物理性能参数的研究

李永堂;杨卿;齐会萍;巨丽;华林;郭良刚

. 2014, 50(16): 77-82.

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铸辗复合成形工艺是生产环形零件的先进成形技术，具有高效短流程、节能节材和减少排放等显著优点。对铸态环坯材料在成形工艺条件下的组织演变机理和变形热力学条件进行深入的研究，对于实现材料在这种短流程中的组织改善和成形成性一体化调控，具有重要意义。分析研究材料在热变形条件下热物理性能参数和建立准确的材料模型，是分析研究材料热成形过程组织演变和实现成形成性一体化调控的前提和关键。针对轴承套圈铸辗复合成形工艺，以42CrMo钢为研究对象，通过数值模拟和试验研究，得到热变性条件下铸态42CrMo钢的热物性参数如热导率、比热容和热扩散系数及其变化规律，分析影响这些热物性参数变化的因素，可为分析42CrMo环件铸辗复合成形工艺和实现成形过程中组织和性能的改善提供准确的数据和模型。

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难变形材料环件双向辗轧过程轧制曲线设计方法

郭良刚;邸伟佳;杨合;李永堂

. 2014, 50(16): 83-88.

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轧制曲线描述了环件双向辗轧过程中径向与轴向变形量的瞬时分配关系，决定了变形过程的历史和轧辊路径，因而对轧制环件的几何精度、特别是微观组织具有重要影响作用，对钛合金和铸坯等难变形材料的环件辗轧成形更是如此。提出一种环件双向辗轧过程轧制曲线的设计方法，该方法只要给定环件及环坯尺寸，便可设计“上凸形”、“直线形”和“下凹形”三类轧制曲线。以某TC4钛合金环件双向辗轧为研究对象，采用有限元建模仿真方法，揭示上述三类轧制曲线对环件圆度及组织( 相晶粒尺寸及体积分数)均匀性的影响规律。结果表明，相对于“直线形”轧制曲线，“下凹形”轧制曲线有利于提高环件圆度，而“上凸形”轧制曲线有利于提高环件的组织均匀性。为了同时发挥“下凹形”和“上凸形”轧制曲线的优势，提出并设计一种“S形”轧制曲线，可获得同时具有较高形状尺寸精度与良好组织均匀性的TC4钛合金环件。

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42CrMo钢热加工图的建立与热辗扩成形工艺

陈慧琴;柏金鑫;齐会萍;付建华;李永堂

. 2014, 50(16): 89-96.

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以铸态42CrMo 钢为研究对象，通过分析其热压缩应力-应变曲线，计算建立该钢不同应变时的热加工图。应变较小的热加工图中，微观组织演变机制在1 100～1 150 ℃、0.1～1 s1范围为动态再结晶，在950～1 050 ℃、1～10 s1范围内为动态回复；随着应变的增大，动态回复和再结晶发生的温度和应变速率范围扩大，从而确定该钢最佳热辗扩温度和应变速率范围。结合该钢环形铸坯的热辗扩工艺试验，分析辗扩比、驱动辊速度和芯辊进给速度对辗扩件质量的影响，以及辗扩工艺参数对环件内部微观组织演变和最终晶粒组织的影响。分析结果和辗扩试验环件的检测结果都表明，用该钢环形铸坯直接进行辗扩成形生产环形零件，不仅可以获得精确的形状尺寸，而且可使环形铸坯得到充分变形，改善铸态组织、细化晶粒，获得内部微观组织和力学性能满足要求的环件。

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环件热轧全过程微观组织演化数值模拟和试验研究

邹甜;华林;韩星会

. 2014, 50(16): 97-103.

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环件在热轧过程中的微观组织演变是影响其力学性能的重要因素。采用模拟和试验的方法，研究环件从棒料下料到轧制全过程中微观组织演变规律。基于有限元分析软件Simufact建立环件从棒料下料到轧制全过程的三维有限元模型，研究棒料初始温度、棒料高径比以及镦粗速度对成形环件晶粒和动态再结晶的影响规律，并通过金相显微试验观察晶粒和珠光体形貌。研究表明，在整个过程中，环件的晶粒大小和珠光体片层间距逐渐减小；当棒料温度增加，成形环件的平均动态再结晶体积分数和晶粒尺寸增加，动态再结晶体积分数和晶粒尺寸分布越均匀；当棒料高径比、镦粗速度增加，成形环件的平均动态再结晶体积分数增加，平均晶粒尺寸减小，动态再结晶体积分数和晶粒尺寸分布越均匀。研究结果对于建立环件精密热轧工程理论和提高热轧环件组织性能具有重要的理论价值和实际意义。

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冷却速度对42CrMo环坯铸造二次枝晶臂间距及裂纹缺陷的影响

武永红;李永堂;贾璐;秦芳诚

. 2014, 50(16): 104-111.

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针对提出的铸辗连续成形新型工艺，从细化组织、提高铸件质量，避免裂纹缺陷方面考虑，分别对采用砂型和金属型的42CrMo铸造环件进行温度场、应力场的数值模拟，利用模拟结果，进行凝固冷却过程裂纹倾向性预测。得到铸坯冷却速度越大，在铸型内停留时间越长，铸件收缩量越大，热应力越大，形成裂纹的倾向性也越大。边角部是最容易形成裂纹的部位。同时通过对铸坯进行微观组织数值模拟，建立冷却速度与二次枝晶臂间距的函数关系，分析冷却速度对组织性能的影响，得到采用金属型铸造可获得比砂型铸造组织性能好的铸坯。通过对比两种铸造方式，确定采用金属型铸造在1 050 ℃左右温度下出模，可获得高质量无缺陷铸坯，可基本满足基于42CrMo环坯的铸辗连续成形工艺要求。分析结果可为预测铸件质量，试验研究提供理论参考。

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磁处理对GCr15轴承环冷轧-淬火残余应力影响规律

缪霞;钱东升;宋燕利

. 2014, 50(16): 112-118.

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冷轧环工艺材料利用率高、精度高、表面质量好、疲劳寿命长，是轴承环的先进塑性加工工艺。冷轧与淬火是轴承环冷轧加工的两个关键环节，其引起的残余应力会对轴承环几何精度和组织性能产生重要危害，需要进行有效处理。分别对冷轧和淬火阶段GCr15轴承环进行磁处理，利用X射线衍射法测试比较冷轧轴承环在磁处理、常规去应力退火以及去应力退火与磁处理结合三种处理方式下的残余应力，以及淬火后轴承环在磁处理、常规回火和回火与磁处理结合三种处理方式下的残余应力。结果表明，磁处理对轴承环冷轧和淬火残余应力有一定的影响；对于冷轧后轴承环，磁处理对残余应力作用效果不如去应力退火好，而磁处理与去应力退火结合对残余应力作用效果比去应力退火好；对于淬火后轴承环，磁处理对残余应力作用效果不如回火好，而磁处理与回火结合对残余应力作用效果比回火好。由此得知，利用磁处理结合冷轧和淬火轴承环常规处理方法能有效改善环件残余应力。引入弗兰克-瑞德源的位错增殖机制，从位错角度阐释磁处理对残余应力的作用机理。揭示磁处理对轴承环冷轧-淬火残余应力的影响规律和作用机理，为轴承环冷轧残余应力控制提供理论和技术依据。

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环件铸辗连续成形新工艺温度参数的研究

贾璐;李永堂;武永红;齐会萍

. 2014, 50(16): 119-125.

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针对传统环件生产工序繁琐、材料和能源浪费较严重的现状，提出一种环形零件铸辗连续成形新生产工艺。根据理论分析、数值模拟与试验研究来确定生产工序中冶炼、浇注和运输工序中的温度参数：以42CrMo合金钢为研究对象，利用JMatPro软件模拟出合金相图，依据凝固过程相变情况及工业生产实际制定冶炼温度，冶炼温度为1 750 ℃；通过ProCAST软件对离心铸造过程进行模拟，分析铸造凝固过程中组织晶粒尺寸、温度变化及应力变化，确定浇注温度和出模温度，其中浇注温度为1 520 ℃、出模温度为1 050 ℃；运用高温热台试验研究动态组织晶粒变化过程，制定环件保温温度及保温时间，保温温度为1 000 ℃，保温时间为180 min。模拟结果与工业生产相符合，且热台试验显微镜下观察，经保温处理的试样组织均匀细小，满足热辗扩晶粒条件要求。

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管材内高压成形变形模式研究

杜冰;赵长财;刘一江;董国疆

. 2014, 50(16): 126-134.

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基于薄壳理论分析管材胀形变形机理，确定与管坯几何尺寸相关的长、短管坯变形模式的界限划分表达式，并给出相应的成形内压力学模型。为薄壳理论在管材成形工艺研究中的应用，以及实际成形工艺中对成形内压的准确预测提供参考依据。研究表明，当管材胀形区长度小于管坯几何参量所确定的某临界值时，胀形区端部支撑条件对成形内压会产生影响，且随着胀形区长度的缩短影响逐渐剧烈；而当胀形区长度超过临界值时，成形内压不再受胀形区长度增加而发生变化。通过数值模拟与工艺试验对长、短管坯变形模式的准确性进行验证。数值模拟证实由于理论模型的刚端假设使内压计算值比实际偏大。设计与力学模型相匹配的典型零件、模具结构和工艺流程，得到成形过程中内压与变形形状的对应数据，与理论模型进行对比分析，讨论两种模型的区别及误差产生的原因。

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钛合金Ti6Al4V/纯铜T2冷金属过渡搭接焊焊接接头组织与性能

冯振;曹睿;陈剑虹

. 2014, 50(16): 135-139.

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采用冷金属过渡(Cold metal transfer, CMT)技术，以镍铝青铜ERCuNiAl焊丝作为填充材料，对钛合金Ti6Al4V和纯铜T2异种金属薄板进行钛板在上铜板在下的搭接连接。使用扫描电镜和能谱分析研究焊接接头的显微组织和反应界面金属间化合物的组成，并通过横向拉伸试验对接头的力学性能进行评定。研究结果表明，冷金属过渡技术可以实现于钛/铜异种金属的有效连接。焊接过程中电弧比较稳定，焊缝成形良好。在电弧热的作用下，铜板完全熔透，与焊缝金属形成铜-焊缝界面，钛板部分熔化，铜板和焊丝熔化包围在钛板的周围，形成了钛和焊缝的三个界面，提高了接头的力学性能。钛侧金属间化合物层包含TiCu、TiAl、Ti2Cu、AlCu2Ti和铜基固溶体等多种金属间化合物。拉伸试验时，断裂发生在铜母材的热影响区，拉剪强度可达200 MPa。

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逆向差速搅拌摩擦焊接材料塑性流变和热场的数值模拟

石磊;武传松;刘会杰

. 2014, 50(16): 140-146.

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逆向差速搅拌摩擦焊接是一种搅拌针与轴肩分离并逆向差速旋转的搅拌摩擦焊接新工艺。为了实现逆向差速搅拌摩擦焊接的工艺优化，掌握焊接工艺参数对接头组织和性能的影响规律，需要深入研究这一新工艺涉及的热物理机制。综合考虑焊接过程中的摩擦产热和塑性变形做功作用，建立逆向差速搅拌摩擦焊接过程中材料流动与热分布的三维耦合数理模型，研究焊接过程中温度分布特征、材料流动规律、搅拌头附近的应变速率分布以及黏度分布情况，获取焊接过程中搅拌头附近的材料流动规律、应变速率以及黏度分布的规律。对比分析逆向差速搅拌摩擦焊与常规搅拌摩擦焊在温度分布、材料流动以及搅拌头附近应变速率和黏度分布的差异。焊缝横断面的数值模拟结果与试验实测结果基本吻合。

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考虑低幅锻炼载荷的某轿车摆臂载荷谱编制

郑松林;梁国清;王治瑞;冯金芝;马扎根

. 2014, 50(16): 147-154.

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以轿车摆臂为对象，介绍一种汽车零部件程序载荷谱的编制方法。基于对各目标测点载荷谱的特征统计及伪损伤分析，结合结构的低载强化特性，提出一种考虑具有强化效果载荷的程序载荷谱编制方案，避免对低幅载荷只考虑损伤作用这一传统编谱方法的不足。依据摆臂的损伤特性和低载强化特性，结合损伤载荷之间的等损伤准则，研究强化载荷之间的等强化准则，将强化载荷折算到最佳强化载荷级上去，减少载荷试验频次，试验加速效果明显。台架对比试验结果表明，编制的载荷谱中删除大量无效载荷的同时考虑载荷谱中强化载荷的影响，能够更快速、真实地模拟出汽车零部件的实际受载情况，对汽车零部件耐久性试验失效模式的精确判定和耐久性里程的更精确推断具有重要意义。

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汽车高速行驶时轮速信号时频域变换处理方法

韩宗奇;王立强;王瑞林;王华宾

. 2014, 50(16): 155-161.

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汽车在高速行驶时，轮速传感器信号的信噪比降低以及由轮速信号计算数据的发散性是汽车安全有效控制的难题。将轮速传感器信号用快速傅里叶变换(Fast Fourier transform, FFT)到频域，在频域里研究真实信号和噪声的波形特点。在频域里，真实信号频域范围很窄但能量很强；而噪声频率范围很宽但能量很低。据此提出用FFT与傅里叶逆变换(Inverse fast Fourier transform, IFFT)处理轮速信号的新方法。将采集的轮速信号进行FFT变换，在频域里保持信号的能量不变，用曲线拟合的方法将噪声的能量进一步降低。经如此频域“滤波”后，再通过IFFT逆变换获得时域的真实信号。经过此FFT/IFFT处理后的轮速信号的信噪比(Signal-to-noise ratio, S/N)显著提高。在间接式轮胎气压监测系统(Tire pressure monitoring system, TPMS)的实车道路试验中，分别对轮速信号进行电路滤波、卡尔曼滤波与FFT/IFFT滤波效果进行比较，FFT/IFFT处理轮速信号能有效消除噪声，效果最好。

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高速履带车辆转向过程分析与试验验证

王红岩;王钦龙;芮强;盖江涛;周广明;万丽;张芳

. 2014, 50(16): 162-172.

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为了准确分析高速履带车辆在转向过程中运动学和动力学参数的变化规律，在考虑高速履带车辆转向离心力和履带滑动的条件下，建立计算两侧履带与地面之间的作用力、转向阻力矩、转向半径、转向角速度等参数的运动学、动力学模型。分析研究结果表明，转向时履带与地面之间的滑动使两侧履带的作用力随转向半径的增大而逐渐减小，离心力对车辆转向性能也有一定程度的影响；与传统转向理论的计算结果相比，考虑履带与地面之间滑动时的转向半径是传统理论计算值的1.5倍左右，转向角速度是传统理论计算值的67%左右。实车试验结果表明，文中所建立的转向模型具有较好的准确性，更符合高速履带车辆转向的实际情况。研究结果可为新型高速履带车辆转向机构的设计和转向过程控制提供理论支持。

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汽车超声波油耗测试主要影响因素

付百学;胡胜海

. 2014, 50(16): 173-179.

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结合汽车油耗测试技术的研发水平及发展趋势，采用超声波技术和单片机控制技术，进行汽车油耗测试技术研究。基于超声波时差法油耗测试理论，构建汽车油耗测试的数学计算模型。基于流体力学理论，采用流量修正系数对燃油流速进行修正。分析超声波流量传感器几何参数对汽车油耗测试的影响，采用三维坐标法可精确计算超声波流量传感器几何参数。分析环境温度对流量修正系数和超声波在燃油中传播速度的影响，提出修正措施。量化分析影响声时计算的噪声、测试阈值等参数，采用最大似然估计法消除同频噪声，合理选择测试阈值，仿真结果表明：汽车油耗声时测试精度可达到12 ns。综合考虑油耗测试的影响因素，采取修正措施，可优化汽车油耗测试的数学计算模型，提高汽车油耗测试精度，为研发汽车超声波油耗测试仪器奠定理论基础。

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纯电动汽车不同行驶工况下电池组的温升研究

李仲兴;李颖;周孔亢;盘朝奉;何志刚

. 2014, 50(16): 180-185.

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为研究纯电动汽车以不同工况行驶时，动力电池组的温升状况，以某微型纯电动车用磷酸铁锂动力电池组为研究对象，根据能量守恒定律和傅里叶定律，建立电池组导热的数学模型及有限元模型。利用FLUENT软件仿真纯电动汽车在水平路面上以不同车速匀速行驶时，封闭的电池箱内锂离子动力电池组温度分布及周围流场分布。并进行纯电动汽车动力电池组温度场分布实车试验，测得在不同行驶工况下电池组测温点温度的分布，试验和仿真结果相吻合，验证了所建立模型的有效性，同时确定了电动汽车不同行驶速度与电池组温升的影响。在试验验证仿真正确性的基础上，仿真分析环境温度和道路坡度对纯电动汽车用锂离子动力电池组的温升影响，得出环境温度为20～30 ℃时电池组工作性能最优，且电动汽车行驶的道路坡度对电池组的温升影响较大。

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子午线轮胎接地特性与滚动阻力关系的研究

王国林;董自龙;梁晨;杨建;万志君

. 2014, 50(16): 186-192.

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以载重子午线轮胎385/55R22.5为研究对象，结合子午线轮胎的胎体结构设计理论，采用数值仿真技术对比分析不同胎体结构设计对稳态滚动状态下轮胎滚动阻力的影响以及轮胎各部位能量损失变化，研究接地特性参数与滚动阻力间的关联关系。结果表明，轮胎结构参数对滚动阻力有较大影响，内轮廓对滚动阻力影响尤为显著；4层带束层结构滚动阻力性能优于“3+0º”结构；接地面积、印痕面积、平均接地压力、接地压力偏度值、硬度系数、滚动半径等6个参数与滚动阻力关联性较高，呈现较强的线性关系；接地面积和印痕面积与滚动阻力关系为负相关，其余参数为正相关；接地面积、硬度系数对滚动阻力影响较大。应用主成分回归法建立该型号轮胎的滚动阻力值与接地特性参数间的回归方程，研究结果具有较高的工程应用价值。

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类分形Y形分叉流管无阀压电泵的流阻分析

黄俊;张建辉;王守印

. 2014, 50(16): 193-198.

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以有阀压电泵为应用主流的电子芯片水冷散热系统，因存在阀体的结构原因增加了系统的体积，而且也会因阀体疲劳、失效和性能不稳定等因素影响其可靠性和使用寿命；同时，也还会产生噪声。由于类分形Y形分叉流管无阀压电泵具有简单的二维半的加工特性及逐级分叉流动能够覆盖更广域面积而产生极佳散热效果可以避免传统有阀压电泵的缺点。介绍类分形Y形分叉流管无阀压电泵的结构及工作原理；利用分形原理对类分形Y形分叉流管的流阻特性进行分析；同时，对类分形Y形分叉流管无阀压电泵进行数值计算与分析，得到该泵进出口间压差与流量关系；制作类分形Y形分叉流管无阀压电泵样机，并对该泵进行流阻和压差试验。试验结果表明，相同压差下，沿流管分流方向流动的出口流量大于合流时的出口流量；当进出口间压差为196 Pa时，试验值与模拟值存在最大相对误差，分流时，为90%，合流时，为89%；当驱动电压为100 V，驱动频率为9 Hz时，泵压差达到最大，为637 Pa。所做研究证明了类分形Y形分叉流管无阀压电泵分流和合流流阻不等，同时也验证了该泵的有效性。

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离心泵内空化流动诱导非定常激励特性的研究

高波;孙鑫恺;杨敏官;张宁

. 2014, 50(16): 199-205.

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空化流动诱导的非定常激励是引起泵振动噪声的主要因素之一，为研究其特性，运用完整空化模型和混合流体两相流模型，对比转数为86的离心泵流道内部的空化流动进行非定常数值计算。结果表明，空化的初生位于叶片背面进口边附近，随着进口压力的下降，空泡不断向叶轮出口方向扩散，当空化现象严重时，流道内会出现低速漩涡区；流场中压力脉动频率存在明显离散特性，叶片通过频率下的脉动幅值较大；流场内压力脉动强度大小会随着空化发展程度的强弱相应发生改变，空化越严重，压力脉动越强烈，且叶轮所受径向力合力大小及监测时间内始末两时刻瞬时径向力差异也越大，同时非定常径向力波动幅度也较大；空化的发展还会导致轴向力的大幅增加，对泵运行的稳定性及泵轴的安全性造成影响。

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卧式螺旋沉降离心机污泥脱水模拟研究

周翠红;凌鹰;申文君;刘美丽

. 2014, 50(16): 206-212.

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卧式螺旋沉降离心机广泛应用于污泥脱水领域，其结构参数、操作参数以及物料性质均会对脱水效果造成影响。污泥脱水前对污泥进行调质非常重要，国内外广泛使用的污泥调质技术对污泥脱水特性具有极大的影响。为提高卧螺离心机在进行污泥脱水时的分离效果，针对卧螺离心机的基础理论、结构特点和污泥调质技术进行研究。运用FLUENT软件中的RSM模型和DPM模型对卧螺离心机内的三维流场进行计算流体力学(Computational fluid dynamics，CFD)数值模拟，分析卧螺离心机的结构参数、螺旋以及污泥调质技术对离心脱水效率的影响。研究结果表明，增加离心机的长径比可以改善固-液分离效果，同时污泥黏度的降低也有利于固-液分离；考察到螺旋的存在会对离心机分离效率产生显著影响。

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刊出日期：2014-08-20

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