机械工程学报

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陈无畏, 杨军, 汪洪波, 黄鹤, 张荣芸

机械工程学报. 2015, 51(16): 1-10. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.001

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考虑汽车电动助力转向系统(Electric power steering, EPS)与电子稳定程序(Electronic stability program, ESP)系统之间耦合动力学关系，在整车7自由度模型基础上建立高阶非线性动力学模型。分别对两系统设计局部最优控制器，对EPS设计为自回正力矩补偿的模糊自适应比例积分微分(Proportion integration differentiation, PID)控制器，同时引入助力转矩变化率负反馈实现阻尼控制，对ESP设计为变加权值的滑模控制器。为进一步提高整车全局控制性能，基于功能分配原理对两子系统控制输出量进行功能协调分配，采用模糊控制策略对EPS与ESP的功能分配系数进行优化选择。基于Matlab/Simulink软件，对此功能分配协调控制系统进行仿真，并采用硬件在环系统构建功能分配的两系统试验平台，进行道路模拟试验。结果表明，提出的控制策略较子系统单独控制、不加控制时均能够取得更好的效果，明显改善汽车行驶时的操纵安全性和侧向稳定性。

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混合动力汽车非线性模型预测巡航控制

罗禹贡, 陈涛, 李克强

机械工程学报. 2015, 51(16): 11-21. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.011

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针对混合动力汽车巡航过程的跟踪安全性和燃油经济性的优化问题，提出基于非线性模型预测理论的混合动力汽车预测巡航控制策略。考虑发动机燃油效率及电机效率的非线性，提出离线安全与经济性协调预测优化与在线查表相结合的控制系统总体结构。基于车辆行驶距离空间域，建立具有动力学非线性、系统离散性的混合动力系统巡航控制的广义纵向动力学系统模型。以驾驶员稳定跟踪为约束，设计安全性与经济性协调的多性能指标数学量化函数。基于非线性模型预测理论，提出混合动力汽车预测巡航的多目标优化控制算法。为验证所提控制算法的有效性与综合优势，建立前向仿真平台及实车试验平台，仿真及实车结果都表明，所提出的预测巡航控制算法相比常规算法在跟踪安全性和燃油经济性方面具有较大优势。

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集成式电子液压制动系统鲁棒性液压力控制

余卓平,徐松云,熊璐,广学令

机械工程学报. 2015, 51(16): 22-28. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.022

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面向汽车集成式电子液压制动系统需求，设计一种鲁棒性液压力控制系统。基于系统特性分析发现，集成式电子液压制动系统为非线性时变系统，其工作受到温度、湿度、载荷扰动等多重不确定因素的影响，容易产生振荡的现象。因此要求液压力控制系统对外界不确定的扰动有较强的适应性，同时满足指标要求。利用基于系统改进的田口方法，提出一种集成式电子液压制动系统鲁棒性液压力控制方法。建立相关试验平台并利用该方法实现液压力鲁棒性控制。试验结果表明，所设计的鲁棒性液压力控制方法鲁棒性强，响应迅速，在500次试验内均保持稳健。因此，研究为非线性时变控制系统设计找到了一个新的设计方法，运用该方法设计出的控制系统可以使系统的输出对于干扰不敏感，在提高系统的鲁棒性的同时，优化系统性能。

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双电机分布式驱动汽车高速稳定性机电耦合控制

张利鹏, 李亮, 祁炳楠, 宋健

机械工程学报. 2015, 51(16): 29-40. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.029

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为了利用所设计的双电机防滑差速驱动系统来提高分布式驱动汽车的动力学性能，在前期同轴耦合驱动控制理论研究的基础上，开展该车的高速稳定性机电耦合控制研究。建立并验证包含所设计驱动系统在内的分布式驱动汽车的人-车系统14自由度空间动力学模型；以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量，基于模糊规则设计动力学稳定性控制器；制定整车失稳的判定条件，辨识控制系统参数；利用施加机电耦合控制所产生的附加直接横摆力矩，实现极限工况下的整车高速稳定性控制。结果表明，采用机电耦合控制，除了可以实现两侧分布式驱动系统的动力耦合，起到增强车辆高速稳定性的作用，还能够协调两侧驱动系统的转矩输出，抑制驱动力矩波动，降低电机和控制器的工作强度。

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基于直接滑动率分配的横摆稳定性控制策略研究

林程, 徐志峰, 王文伟, 曹万科

机械工程学报. 2015, 51(16): 41-49. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.041

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横摆稳定性是车辆主动安全研究的重要内容，在分布式驱动电动汽车上，利用车轮驱动/制动力矩可独立、精确调节的优势，能进一步提高横摆控制的效果。提出一种基于直接滑动率分配的横摆稳定性控制策略，控制策略分为上、下两层，上层为主动横摆力矩决策层，下层为车轮滑动率分配与控制层。为提高鲁棒性，在上层中采用滑模控制进行主动横摆力矩决策，并引入条件积分来消除滑模面附近的抖动和提高横摆角速度的跟踪精度，采用李雅普诺夫判定法证明算法的收敛性。在控制策略下层，基于魔术轮胎公式建立主动横摆力矩与车轮滑动率的关系式并计算出滑动率的控制边界值。应用Carsim与Matlab/Simulink联合仿真平台，进行所提出的横摆稳定性控制策略与Carsim/ESC的仿真对比。结果表明，引入条件积分的滑模控制能够在消除抖动的同时减小横摆角速度的跟踪误差，所提横摆稳定性控制策略能够提高车辆循迹能力，降低轮胎侧偏角并减小横摆控制过程中的车速下降幅度。

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四驱混合动力轿车分布式卡尔曼车速估计

赵治国, 杨杰, 吴枭威

机械工程学报. 2015, 51(16): 50-56. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.050

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四驱混合动力轿车存在两轮/四轮多种驱动模式，针对某一驱动模式所设计的车速估计算法难以满足其他模式下车速估计的精度。考虑车辆不同驱动模式，利用车载传感器信号、后轮毂电机转矩信息以及既定档位下前轮转矩信息，提出两级分布式卡尔曼车速估计方法。考虑模型的强非线性，采用无味卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter，UKF)算法设计主/子滤波器。同时为了提高UKF算法对模型误差、信号干扰的鲁棒性，实现了量测噪声均值和方差的自适应调节。基于Untire轮胎模型和滑移率递推方程，设计滑移率子滤波器；基于整车运动学模型，设计车速主滤波器；考虑不同驱动模式，利用子滤波器估计值在线融合得到车速。搭建Carsim-Simulink联合仿真平台，并分别在纯电动驱动模式和四轮混合驱动模式下，对车速估计算法进行仿真验证。结果表明，所提出的两级分布式卡尔曼车速估计方法能有效提高车速估计精度，并增强了对模型误差、量测信号干扰和不同驱动模式的鲁棒性。

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奇异值分解对连续Morlet小波变换的压缩和提纯

赵学智, 陈统坚, 叶邦彦

机械工程学报. 2015, 51(16): 57-70. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.057

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研究连续Morlet小波变换矩阵行矢量的线性相关性，这种相关性使得连续Morlet小波变换的结果存在很大的冗余，利用奇异值分解(Singular value decomposition, SVD)来压缩这种冗余性。理论分析表明，SVD技术可以将连续Morlet小波变换矩阵的信息完全压缩到少数的非零奇异值及其对应的正交奇异矢量中，分析压缩前后数据量的比例，证实矩阵维数越大，压缩效果越好。研究确定性信号和噪声的连续Morlet小波变换结果的奇异值的分布特点，发现确定性信号的有效奇异值数量由信号中的频率数量决定，有效奇异值之后的奇异值会很快地下降到零，而噪声的奇异值序列的变化比较均匀，下降速度比较缓慢。利用确定性信号和噪声奇异值的这种差异，可以实现对含噪信号的连续Morlet小波变换结果的提纯，只要选择前面合适的奇异值进行SVD重构，大部分噪声奇异值的信息会被抛弃，因而可在很大程度上消除噪声对连续Morlet小波变换结果的影响。

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基于双正交法的焊缝早期隐性损伤临界状态磁记忆特征

邢海燕, 王犇, 王学增, 刘长海, 党永斌

机械工程学报. 2015, 51(16): 71-76. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.071

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针对焊缝早期隐性损伤临界状态磁记忆特征提取及评价难题，在大量试验基础上提出双正交法：即焊缝检测路径的正交性和磁场矢量分析的正交性。以Q235B焊接试件为试验材料，通过测量焊缝纵向和横向磁记忆信号分布，引入磁场正交矢量空间图和李萨如图，研究疲劳载荷下焊缝隐性损伤演化的磁记忆表征规律，对比扫描电镜和X射线检测结果，获得焊缝早期隐性损伤临界状态磁记忆特征：隐性损伤出现时李萨如图会产生涡动性的局部闭合，随着损伤的扩展涡动性局部闭合的面积越来越大直至断裂时完全闭合。在此基础上提出正交矢量梯度积分S(K)和正交矢量合成梯度比Kr的概念，建立Kr与剩余寿命Nr定量关系模型，为焊缝早期隐性损伤临界状态的定量研究提供一种新的思路。

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基于约简边界样本界面检测器的设备异常度检测方法

李栋,刘树林,张宏利

机械工程学报. 2015, 51(16): 77-86. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.077

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针对在无故障样本情况下如何快速检测设备异常度问题，在约简自己空间边界样本数量的基础上，提出一种约简边界样本界面检测器。以Iris数据集为例进行分析，发现与已有的异常检测方法相比，约简边界样本界面检测器是一种具有高检测率高误报警率的异常检测方法，而且具有很强的数据压缩功能，尤其是在区分有较清晰类边界数据时，具有更好的检测性能。利用约简边界样本界面检测器异常检测方法分析轴承状态数据，不仅能反映出轴承的各种状态，而且能通过设备的异常程度反映出同类故障的轻重程度。约简边界样本界面检测器的设备异常度检测方法，是在学习设备正常运行数据的基础上，找到自己空间的边界样本，并根据一定规则将其约简后，结合其方位信息与训练样本半径，进行设备状态检测，不需要设备运行的故障数据，它适合对故障数据缺乏的设备进行有效的异常检测。

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轧机颤振建模及理论研究进展

郜志英, 臧勇, 曾令强

机械工程学报. 2015, 51(16): 87-105. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.087

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轧机颤振是由系统结构动力学与轧制过程动力学相互耦合导致的一种自激振动，对轧机颤振的研究除了需要合理有效的结构模型，还有赖于对轧制过程的精确表征。现有的轧机结构模型除了考虑三倍频、五倍频及扭振三种基本振动形式和多方向多模态的耦合问题，还有通过张力模型和时滞传递模型耦联而建立的多机架连轧模型。此外，多种非线性因素和非对称特征对轧机颤振的影响也越来越受到重视。Slab分析方法是轧制过程建模最重要和广泛的方法，包括不同变形条件下屈服准则的建立、摩擦模型的确定以及应力分布的计算。基于Slab分析法建立的轧制过程模型包括稳态轧制模型、考虑辊缝波动量的准静态模型以及同时考虑辊缝波动及其波动速度的动态轧制模型。将动态轧制力作为反馈激励源，作用于相应的轧机结构模型，从而可以构建轧制过程与系统结构相耦合的颤振动力学模型，研究系统的稳定性及失稳准则。

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钢铝搅拌摩擦焊搭接接头的机械结合与冶金结合方式

林健, 赵海峰, 雷永平, 赵翀, 吴中伟

机械工程学报. 2015, 51(16): 106-112. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.106

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为了在汽车制造业中实现节能环保的目的，铝合金在车身材料中的应用是实现汽车结构轻量化的重要途径。然而，钢/铝异种材料的连接问题尚未得到解决。考虑采用搅拌摩擦焊方法连接钢/铝异种材料，通过控制搅拌针的压入量，获得两种不同结合方式的接头：一种是搅拌针进入钢材中，形成机械+冶金结合的接头；另一种是搅拌针不进入钢材中，仅通过热传递的方式将摩擦热量传输到钢/铝冶金界面上形成冶金结合的接头。对形成的异种材料接头进行剪切测试和连接界面观察。研究结果表明，钢板上的镀锌层对钢/铝接头的形成具有重要影响。在机械+冶金结合的接头中，钢/铝之间的冶金界面层较厚，主要由Al、Zn元素组成；而在冶金结合接头中，界面层的厚度仅为2～3 μm，且主要由Fe、Al元素组成，并对影响接头强度的影响因素进行探讨。

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一种基于平均应力强度因子的焊点疲劳寿命预测方法

宋凯,钱涛,陈涛,李光耀,袁智军

机械工程学报. 2015, 51(16): 113-119. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.113

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传统的焊点疲劳仿真分析方法主要有基于力的LBF方法和基于应力的LMS方法，针对这两种方法所存在的预测精度不高、建模和计算效率偏低等问题，提出一种新的焊点疲劳寿命预测方法，该方法从断裂力学的角度考虑焊点的疲劳失效，采用一种模块化焊点模型，通过有限元提取焊点周围各节点的节点力和力矩，进而推算出焊点裂纹在板厚扩展路径上的平均应力强度因子作为疲劳寿命的评价参量。通过对HSLA340GI和DP600GI两种高强钢材料、4种不同厚度的电阻点焊接头进行剪切疲劳试验，将该平均应力强度因子与试验所得的焊点疲劳寿命数据进行双对数回归分析，得到一条平均应力强度因子与疲劳寿命的拟合曲线作为焊点的疲劳寿命预测曲线，并与传统的LBF和LMS方法进行预测精度的对比分析，结果表明本文的焊点疲劳寿命预测方法的预测精度高于传统的LBF和LMS方法。

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激光喷丸诱导镁合金表面微织构的电化学腐蚀性能

周建忠, 梅於芬, 盛杰, 钟辉, 黄舒, 冯旭, 周宏达

机械工程学报. 2015, 51(16): 120-126. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.120

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利用脉宽为8 ns的Nd：YAG脉冲激光对AZ31B镁合金表面进行激光喷丸处理，研究激光喷丸诱导微织构对AZ31B镁合金耐腐蚀性能的影响，进行表面微织构的形貌分析，测量试样表面的动电位极化曲线。结果表明，激光喷丸产生的微织构周围未出现烧蚀现象，其微凹坑的直径和深度随激光能量的增加而增大，随喷丸次数的增加呈现先增大后趋于饱和趋势。与未处理试样相比，在相同微织构间距下，激光能量为1.0 J、1.5 J、2.0 J时试样的自腐蚀电位分别向正移95 mV、123 mV、151 mV，自腐蚀电流密度分别减少36.48%、50.26%、60.42%；在相同激光能量下，微织构间距为1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm试样的自腐蚀电位分别向正移145 mV、134 mV、123 mV，自腐蚀电流密度分别减少50.26%、46.19%、44.34%。研究表明激光喷丸诱导的微织构提高了AZ31B镁合金表面的耐腐蚀性，且激光能量越高，喷丸间距越小，抗腐蚀性能越好。

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一种基于Chaboche理论的混合硬化模型及其在回弹仿真中的应用

余海燕, 王友

机械工程学报. 2015, 51(16): 127-134. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.127

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为提高相变诱发塑性钢板的回弹仿真精度，在Voce非线性各向同性硬化和Chaboche随动硬化理论的基础上建立混合硬化模型。采用LSDYNA软件建立实现正交应变路径的单向拉伸有限元模型，结合LS-OPT软件，以仿真获得的应力应变曲线与试验应力应变曲线的偏差最小为目标，对混合硬化模型中的待定系数进行优化识别。采用该混合硬化模型预测TRIP780钢U形件的回弹，并进行试验验证。对仿真和试验误差因素进行总结。结果表明，基于Voce各向同性硬化和2项背应力组成的Chaboche随动硬化模型的混合硬化模型具有比各向同性硬化模型更高的冲压件回弹预测精度，优化过程中近似模型和预应变水平的选取以及轮廓线获取均是本文误差的重要来源，采用优化软件与有限元软件相结合确定硬化模型参数的方法在实际应用中精度高且方便可行。

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考虑附加强化效应的多轴高周疲劳损伤演化模型

彭艳, 李浩然

机械工程学报. 2015, 51(16): 135-142. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.135

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基于连续介质损伤力学理论并结合修正循环强度系数法，研究非比例加载对材料高周疲劳寿命的影响，建立一种多轴应力当量折算高周疲劳损伤强化模型。同时根据常规微塑性应变高周疲劳损伤演化模型给出的S-N曲线方程以及修正循环强度系数法基本原理对所建模型的材质参数识别方法进行阐述。以航空工业常用的金属材料铝合金LY12CZ和30CrMnSiA钢为计算实例，得到两种材料的模型参数。将已建的损伤演化模型嵌入到ABAQUS的UMAT子程序中，实现了对受损试件的损伤追踪以及寿命预测。两种材料计算结果表明，新建模型的预测效果均在3倍误差以内，与试验吻合较好。此外，还对比分析现有的其他多轴寿命预测模型的预测效果，结果表明，新建模型更适合于多轴高周疲劳寿命预测。

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涡旋盘背压成形工艺研究

田野, 薛克敏, 孙大智, 李萍, 宋群超

机械工程学报. 2015, 51(16): 143-149. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.143

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针对汽车空调涡旋盘高厚比大、壁厚小且不均的结构特点，以DEFORM软件分析为手段，采用背压成形工艺对涡旋盘成形进行研究。对背压成形原理、变形区金属流动和受力情况进行理论分析，并通过高温压缩试验获得涡旋盘材料4032铝合金的真应力应变曲线。在涡旋上设置10个测量点，对比分析背压力和背压距离对涡旋盘成形质量的影响规律。以坯料温度、模具温度、背压力和背压距离为自变量，进行四因素四水平正交试验，获得最大成形载荷、端部高度差和平整度数据。结合灰色系统理论对涡旋盘背压成形工艺参数进行优化，在自主设计的成形机上进行试验，所得结果与模拟结果一致，符合涡旋盘尺寸要求，验证了该成形方案和灰色系统理论优化的可行性。

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碳迁移对9%Cr和2.25%Cr异种钢焊接接头高温韧性的影响

李克俭, 蔡志鹏, 李轶非, 孙林根, 何雨晨, 潘际銮

机械工程学报. 2015, 51(16): 150-155. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.150

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异种钢的焊接连接在发电设备中制造中扮演着重要角色，其中碳迁移是影响异种钢焊接接头服役性能的一个重要因素。研究9%Cr+2.25%Cr异种钢焊接接头的碳迁移现象及其对接头高温韧性的影响，发现该接头在9%Cr母材侧热影响区(Heat affected zone, HAZ)中形成富碳区，在紧邻的2.25%Cr焊缝一侧形成贫碳区，富碳区和贫碳区存在较大的硬度差异。在对接头HAZ的高温(500 ℃)准静态断裂韧度测试中，发现位于焊缝的贫碳区裂纹容易扩展。富碳区断口形貌以准解理为主，贫碳区断口形貌以浅韧窝为主。有限元计算结果表明，在贫碳区中有塑性应变集中现象，导致其损伤加剧，成为裂纹扩展过程中的较弱环节。结合断口形貌以及有限元计算结果，对控制该接头断裂过程的机理进行分析，认为弹性能与塑性能储备能力的不同是导致断口形貌差异的主要原因。

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单螺杆膨胀机在有机朗肯循环系统中的性能研究

张业强, 吴玉庭, 夏国栋, 马重芳, 吉威宁, 刘闪威, 王景甫, 郭, 航

机械工程学报. 2015, 51(16): 156-163. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.156

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对于有机朗肯循环(Organic Rankine cycle，ORC)系统，膨胀机的选择对系统性能的影响至关重要。单螺杆膨胀机作为一种新型的容积式膨胀机，非常适用于中小型ORC系统。为了研究单螺杆膨胀机在ORC系统中的性能，搭建完成以烟气为热源、R123为循环工质的ORC系统试验台。通过改变单螺杆膨胀机的输出转矩和背压以及有机工质的蒸汽干度，获得单螺杆膨胀机相应性能的变化，并得到单螺杆膨胀机的最大输出功率为5.46 kW，最大总效率和容积效率分别为48.7%和80%。试验结果表明，在热源不变的条件下，单螺杆膨胀机的膨胀比随着转矩的增加、干度的增加而增加，而随着背压的增加而降低；容积效率随着转矩的增加和干度的增加均为下降；单螺杆膨胀机的总效率随着背压和干度的增加而降低，而随着转矩的增加先增加而降低。

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小喉径音速喷嘴热效应对流量影响的热边界层分析

王超,王刚,丁红兵

机械工程学报. 2015, 51(16): 164-170. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.164

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随着气体在音速喷嘴中膨胀降温，低温气体与管壁的热交换会产生一系列复杂的影响，称之为“热效应”。用于微小流量测量的小喉径音速喷嘴由于喉部直径很小且精度要求高，热效应的影响更为严重。利用热边界层理论分析不同入口压力、不同位置、不同喉径和不同保冷条件下的管壁温度变化规律，根据试验结果，从理论上分析管壁动态温度分布与热边界层的相互作用关系，利用CFD软件仿真，分析管壁温度变化引起的边界层厚度变化对音速喷嘴流动特性的影响规律，并通过数据拟合得到了雷诺数和管壁温降对流出系数偏差的影响的计算公式。结果表明，以仿真数据为例，当管壁温降15 K时，由热边界层变薄引起流出系数增大可达0.195%，其影响不容忽视。

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基于导热反问题的二维圆管内壁面第三类边界条件的反演

韩雯雯,吴健,刘长亮,卢涛,姜培学,祝银海

机械工程学报. 2015, 51(16): 171-176. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.171

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对于诸如核电领域中有特殊安全要求或结构完备性要求较高的管道系统，不允许在管道开孔来安装温度传感器测量管道内壁面温度和流体温度，需要寻求一种间接无损的方法来预测或评估管道内壁面温度的分布及变化。在有限元法基础上建立温度场数学模型，基于共轭梯度法进行反问题分析，利用圆管外壁面可测的有限温度信息同时反演出第三类边界条件，即内壁面温度、近内壁流体温度以及表面传热系数，并能够获得整个壁面温度的全貌及其分布特征。计算结果及误差分析表明，此方法的精度较高，共轭梯度法能够准确地反演出该圆管内壁的第三类边界条件。该方法不仅可以为结构应力分析和热疲劳分析提供准确的瞬时热载荷，而且为实现一种无损测温方法提供坚实的理论基础。

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BCF仿生鱼游动机理的研究进展及关键技术分析

崔祚, 姜洪洲, 何景峰, 佟志忠

机械工程学报. 2015, 51(16): 177-184. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.177

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目前，仿生学者已经注意到身体/尾鳍摆动(Body and/or caudal fin，BCF)鱼类快速、高效的游动性能并制作多种基于生物原型的仿生机器鱼，但是，所研制的机器鱼样机性能与鱼类性能存在着较大的差距，这又进一步地促进了柔性鱼类快速高效游动机理的研究。从柔性鱼体游动过程中的机械特性和流场特性两方面出发，介绍国内外在BCF柔性鱼类游动机理方面的主要研究进展，重点讨论鱼类游动机理的变阻抗驱动和涡流控制两项关键技术。通过对鱼类游动机理研究成果的分析和总结，探讨柔性机器鱼研究的发展趋势。总的来说，随着BCF柔性鱼类游动机理研究的不断深入，仿生学科的交叉理论研究将得到进一步发展，仿生机器鱼与生物原型之间游动性能的差距也必将逐渐缩小，实际应用前景较为广阔。

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双层桨搅拌槽内层流流场与混合时间的数值模拟

梁瑛娜,高殿荣,拜亮

机械工程学报. 2015, 51(16): 185-195. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.185

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采用Laminar模型、多重参考系法(Multiple reference frame，MRF)和示踪剂浓度法对双层六直叶桨搅拌槽内高黏非牛顿流体层流流场和混合时间进行数值模拟，分析其流动特性、示踪剂扩散过程、示踪剂浓度响应曲线和混合时间；采用示踪粒子法和酸碱指示剂变色法对透明有机玻璃搅拌槽内流动场和混合过程进行试验测定。结果表明，双层桨中间面将示踪剂先控制在加料的半层内随主体介质流动扩散，当浓度差增大后再向另外半层扩散；在搅拌剧烈的桨叶区或在中间面加入示踪剂，可获得更短的混合时间；不同位置混合完成的时间不同，根据搅拌要求合理选择监测点，可避免资源浪费或搅拌不充分；提高搅拌转速，可使搅拌槽内介质混合过程加快，混合时间减小；试验结果验证了数值模拟结果的准确性，为非牛顿流体层流搅拌槽的设计和工程应用提供了理论依据。

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基于关联分析的机械产品质量特性波动消解

段桂江, 王洋

机械工程学报. 2015, 51(16): 196-205. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.196

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对基于关联分析的机械产品质量特性波动消解技术与方法进行研究。引入链接对象作为质量特性关联关系的基本封装单元，并构建链接矩阵和链接网络模型对质量特性波动传播与消解进行建模与分析。在此基础上，对质量特性波动消解机理进行探究，提出质量特性波动的源头消解和路径消解策略，并对质量特性波动消解的典型技术进行归纳。在定义波动消解空间、消解单元、消解路径和消解方案的基础上，构建质量特性波动消解过程模型，给出波动在链接网络之间的传播度，并阐述波动消解方案优选的最小风险原则，通过案例进行验证。

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磁悬浮万向飞轮在卫星姿态机动中的应用

李丽君, 樊亚洪, 袁军

机械工程学报. 2015, 51(16): 206-212. https://doi.org/10.3901/JME.2015.16.206

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针对基于磁悬浮万向飞轮的高轨卫星姿态机动控制问题，建立磁悬浮万向飞轮和卫星的姿态动力学方程，通过磁悬浮万向飞轮转子的偏转控制实现卫星滚动和偏航轴的姿态机动。由两个磁悬浮万向飞轮反向安装，组成双轮控制构型，实现整星零动量控制。仿真结果表明，在双磁悬浮万向飞轮系统控制下，卫星在20 s 内可实现5°的姿态机动，所需要的框架角为3°；当磁悬浮万向飞轮达到最大框架角6°时，卫星可实现12°的姿态机动。分析磁悬浮万向飞轮在低轨卫星中应用的前景，为实现卫星的快速机动和快速稳定控制提供新的思路。

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2015年, 第51卷, 第16期　
刊出日期：2015-08-20

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