机械工程学报

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胡鹏浩,张建坤,马晓庆,费业泰

机械工程学报. 2015, 51(18): 1-6. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.001

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3-PUU并联坐标测量机中滑块运动误差是关键的误差源，必须予以修正。定性分析滑块运动误差对万向铰链中心位置和光栅读数的影响，建立基于滑块运动直线度的仪器误差模型。将双频激光干涉仪获取的运动直线度误差数据进行拟合，并以此为基础定量分析此项误差对仪器总误差的贡献，为完成该项误差的修正奠定了基础，这对于仪器总体精度的提高及后续测量机结构参数的标定具有重要的意义和价值。

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感生磁场对高速运动钢管磁化的影响机理

伍剑波, 王杰, 康宜华, 孙燕华

机械工程学报. 2015, 51(18): 7-12. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.007

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当高速运动钢管通过磁化线圈时会产生两种电磁感应现象：一方面，钢管电介质切割磁力线会产生感生涡流；另一方面，磁化线圈内部钢管磁介质总量发生变化而产生感生电流。钢管感生涡流和线圈感生电流产生的感生磁场会改变初始磁化场的强度与分布，进一步改变钢管的磁化状态，最终导致不同位置的同尺寸缺陷产生不同的漏磁场。为获得感生磁场对高速运动钢管磁化的影响机理，以楞次定律为基础，建立感生磁场的作用方程，获得钢管在不同位置处时钢管中感生涡流和磁化线圈中感生电流产生的磁场方向，并发现在钢管管头进入磁化线圈时，感生磁场方向与初始磁化场方向相反，而在管尾处两者方向相同，经磁场叠加后，钢管管尾处的磁化强度增强，管体处基本不变，而管头处减弱。利用钢管高速漏磁检测系统进行试验论证，缺陷检测结果与理论分析结论相同。

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被动箝位蠕动直线压电驱动器数学模型及仿真

曲建俊, 郭文峰, 胡志勇, 王培明

机械工程学报. 2015, 51(18): 13-19. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.013

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基于蠕动式直线驱动器的工作原理，引入三角放大结构，设计一款单向直线被动箝位压电驱动器。该驱动器由驱动和保持箝位体、驱动体和导轨等组成，其箝位体采用三角放大结构，有效提高箝位体压电叠堆的输出位移，箝位体在通电状态下可解除对导轨的箝位，在断电状态下可自锁导轨。利用机械振动能量法，建立驱动器主要结构的数学模型，研究驱动体和箝位体结构参数对等效刚度和响应频率的影响，借助于有限元仿真分析和试验，验证数学模型所设计的结构参数的有效性，测试驱动器负载特性以及不同载荷下的动态响应频率。

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合成孔径聚焦技术在超声衍射时差法缺陷长度定量中的应用研究

谢雪, 祝美丽, 杨会敏, 崔哲, 张东辉,林莉, 张树潇, 刘丽丽

机械工程学报. 2015, 51(18): 20-25. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.020

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超声衍射时差法(Time of flight diffraction，TOFD)中由于探头具有一定声束宽度使得缺陷D扫描图像中存在甩弧现象，导致检测图像横向分辨率差，缺陷起始位置确定困难，长度定量误差大。为了提高缺陷长度定量精度，引入合成孔径聚焦技术(Synthetic aperture focusing technology，SAFT)，并建立D扫描图像SAFT数学模型。借助CIVA仿真软件，对长度范围为5.0～45.0 mm的9个矩形槽进行TOFD检测D扫描模拟，并利用SAFT对D扫描图像进行处理与重建，结果显示缺陷的有效衍射信号得到增强，甩弧现象减弱甚至消失；对于长度为5.0 mm的矩形槽，经SAFT处理后，缺陷定量误差为0.4 mm。将该方法应用到长度分别为5.0 mm和40.0 mm的表面开口槽试验D扫描图像处理中，缺陷长度定量误差分别为0.4 mm和0.8 mm。研究结果表明，通过D-SAFT技术能够有效提高缺陷D扫描图像横向分辨率，实现缺陷长度精确定量。

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大型模锻装备锻造过程建模与运行分析

雷杰,邹玮,陆新江,黄明辉

机械工程学报. 2015, 51(18): 26-33. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.026

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大型模锻装备极低速稳定运行是制造高性能复杂整体锻件的一大关键。但复杂的非线性摩擦力、液压力与锻件变形力致使大型模锻装备在极低速运行时极易出现速度振荡甚至爬行，难以实现模锻压机极低速稳定运行控制。针对该问题，建立复杂锻造过程的非线性模型，提出基于非线性振动分析理论的模锻压机速度求解方法，实现了模锻压机速度的近似求解。在此基础上，推导大型模锻装备极低速运行规律，揭示极低速稳定运行、振荡与爬行条件。通过对模锻压机复杂锻造过程进行仿真与试验，结果表明了速度模型与运行条件的正确性与精确性，为大型模锻压机极低速稳定运行控制提供了理论基础。

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重型液压机机架变形的数字图像相关测量与降温法有限元模拟

何文斌,曾攀, 赵加清, 杜泓飞, 许月杰, 张磊

机械工程学报. 2015, 51(18): 34-41. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.034

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使役状态机架变形测量及机架完整性评价对钢丝缠绕重型模锻液压机的安全运转至关重要。常规的测试手段有局限性无法实现机架变形全场测量，运用数字图像相关法(Digital image correlation，DIC)实现了400 MN模锻液压机加、卸载工作循环机架位移和变形的全场测量。用降温法模拟钢丝缠绕预紧力，对机架预紧、合成工况进行有限元模拟，有限元结果与DIC测量结果吻合，验证了降温法有限元模型。研究机架工作循环变形特点，加、卸载过程中机架变形基本对称，标识点水平间距A2D2最大变化量5.45 mm，竖直间距A1A3最大变化量1.53 mm，均符合设计要求。基于DIC的测量方法有效解决了重型液压机机架变形全场测量难题，并为降温预紧有限元模型提供了验证，为钢丝缠绕液压机设计提供了有益参考。

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Q345R拉伸过载作用下裂纹扩展行为的影响因素研究

丁振宇,高增梁,王效贵

机械工程学报. 2015, 51(18): 42-49. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.042

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针对部件服役过程中，在常幅循环加载中引入单个拉伸过载作用的行为，研究过载比、应力比和试样厚度对单个拉伸过载后的裂纹扩展行为和疲劳寿命产生的影响。采用Q345R标准紧凑拉伸试样为研究对象，开展不同过载比、应力比和厚度条件下，在常幅加载过程中引入单个拉伸过载作用下疲劳裂纹扩展行为的试验。试验结果表明：在保持应力比、过载比和试样厚度中的任意两个条件一致的情况下，过载比越大，迟滞效应越明显；应力比越高，迟滞效应越弱；试样厚度增加，迟滞效应减弱。利用半幅降载勾线法，研究由过载引起的沿试样厚度方向的裂纹扩展形貌的变化，并一定程度上解释了厚度效应对过载行为的影响。根据试验和分析结果，对于Q345R在实际服役过程中的寿命评定起重要作用。

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考虑非均匀应力分布的大型筒节轧制力计算模型

孙建亮,刘宏民,彭艳,陈素文

机械工程学报. 2015, 51(18): 50-56. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.050

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为了准确计算筒节轧制力，建立一种基于切块法的考虑筒节不均匀应力分布的轧制力计算模型。根据轧制过程中筒节和轧辊的几何关系，精确计算筒节内外表面的接触弧长；根据筒节非对称轧制条件，考虑非均匀分布的张应力和切应力，建立筒节轧制变形区(前滑区、搓轧区和后滑区)的力平衡微分方程；基于有限元软件Marc研究大型筒节轧制的轧透性条件。对某厂3 700 mm筒节轧机典型产品进行仿真，结果表明模型计算结果与实测结果误差小于10%，满足工业应用要求；为了满足轧制过程稳定性和异步轧制条件，筒节轧制压下量Δh>20 mm，上下轧辊速比1

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电弧辅助铝/镀锌钢涂粉激光熔钎焊界面特性与性能

李春玲,樊丁,王斌,黄健康

机械工程学报. 2015, 51(18): 57-63. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.057

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采用钨极惰性气体保护(Tungsten inert gas, TIG)焊辅助激光熔钎焊方法，实现了5A06铝合金/镀锌钢异种金属涂粉的对接熔钎焊连接，观察分析对接接头焊缝成形、界面微观结构，并测试接头的力学性能。结果表明：选择合适的焊接参数，采用电弧辅助激光熔钎焊方法能够得到良好的铝/镀锌钢对接接头，辅助电弧使得铝合金母材的熔化量显著增多，提高了液态金属在钢背面的润湿铺展，促进了铝/镀锌钢对接接头底部的界面反应。钎焊界面上反应形成不均匀分布金属间化合物层，厚度为3～12 μm，其厚度随着焊接电流的增加而增大。通过能谱(Energy dispersive spectrometer, EDS)和X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析表明，一种为向镀锌钢基体内生长的呈锯齿状的Fe2Al5，另一种为向焊缝侧生长的呈絮状的Fe4Al13。随着焊接电流的增大，熔钎焊接头的抗拉强度先增大后减小，接头的抗拉强度最高可达163 MPa。接头的底部和焊缝/镀锌钢对接面的下部为连接的薄弱环节，容易成为断裂的源头。与单一激光熔钎焊相比，采用此方法可增加液态金属对母材的润湿铺展能力，获得力学性能良好的熔钎焊对接接头。

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基于预测函数算法的冷连轧边降滞后控制研究

刘洋,杨荃,周春,王晓晨

机械工程学报. 2015, 51(18): 64-70. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.064

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边降是冷轧带钢控制的重要板形参数之一，它直接影响着带钢的成材率和下游行业产品的质量。目前边降调节的闭环系统中存在严重的滞后问题，解决闭环系统时间滞后问题对于边降控制具有重要意义。传统的滞后控制方法对于高速轧制的冷连轧控制能力很弱，基于此，主要研究预测函数算法对边降闭环控制效果。分析边降板形闭环控制系统中引起反馈信息滞后的主要原因，采用预测函数算法对含有滞后环节的闭环系统进行控制，研究预测函数算法对边降闭环滞后控制的动态特性。仿真结果表明，预测函数算法对于控制模型是否精确具有良好的控制品质，对于外界干扰也具有良好的抗干扰性，除此之外，预测函数具有在线计算量小、适合于高速控制的特性，因而使用预测函数算法可以提高边降板形控制精度。

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航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展寿命概率预测

赵荣国, 刘亚风, 蒋永洲, 李其棒, 言怡, 刘学晖

机械工程学报. 2015, 51(18): 71-82. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.071

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镍基高温合金的概率寿命预测要求模拟多种复杂随机现象。针对室温下航空发动机涡轮盘用GH4133B合金的疲劳裂纹扩展试验数据，采用Paris公式和含门槛值Kth的修正Paris公式，对不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率进行概率预测。基于Paris公式和修正Paris公式的积分式计算不同存活概率P下的理论疲劳剩余寿命Nfp，并与试验疲劳剩余寿命Nft对比。结果表明，当P=50%时，基于修正Paris公式的Nfp与Nft吻合；当P=90%时，基于Paris公式和修正Paris公式的Nfp均与Nft吻合；当P=99%时，基于修正Paris公式的Nfp具有高可靠度。基于疲劳寿命试验数据的非线性回归分析绘制Nf-Fp,m-Fp,a曲面，引入参量表征平均载荷Fp,m和载荷幅值Fp,a对疲劳寿命Nf的影响，结果表明，在所研究的应力比范围内Fp,m对Nf影响大。

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双母线椭球壳液压胀形过程应力与变形分析

张伟玮, 苑世剑

机械工程学报. 2015, 51(18): 83-90. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.083

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通过设计双母线椭球壳作为胀形前预制壳，解决了初始轴长比大于的椭球壳在胀形过程赤道带起皱的问题。为分析双母线椭球壳胀形过程的应力与变形特点，进行初始轴长比为1.5和1.7的双母线椭球壳液压胀形试验研究和数值模拟。通过数值模拟，揭示双母线椭球壳无模胀形避免起皱的机理。在变形过程中，赤道带板料一致承受双向拉应力作用；赤道带焊缝处在变形初始阶段存在纬向压应力，产生的原因是焊缝处多面壳体二面角展开过程存在弯曲效应，在焊缝外表面带来附加压应力，该压应力不足以引起失稳起皱；随压力升高，壳体各处均受双向拉应力作用。通过试验研究，绘制典型点的应力轨迹图，揭示双母线椭球壳胀形过程中塑性变形发展及壁厚变化规律。极带最先发生塑性变形，随着压力的升高，塑性逐渐向赤道线方向发展，赤道线最后发生塑性变形；壳体侧瓣中心线比焊缝线更容易发生塑性变形。极带的变形量大于赤道带，所以壁厚的最大减薄位于极点，最大减薄率分别为10.4%和16.3%。最终获得合乎设计要求的椭球壳。

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基于位错密度的残余应变计算方法

王蕾,唐荻,宋勇

机械工程学报. 2015, 51(18): 91-98. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.091

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通过研究变形过程和变形间隔时间内的位错密度变化规律，提出用变形前的初始位错密度来表示残余应变的大小。在Gleeble-3500热模拟试验机上对X70管线钢进行双道次压缩试验，对试验数据进行回归拟合得到位错密度模型参数。计算不同变形间隔时间下的初始位错密度，并结合变形抗力模型计算变形抗力。变形抗力的计算值和实测值有较好的一致性，表明可以用该模型来表示残余应变对变形抗力的影响。对不同的变形间隔时间，静态回复和静态再结晶对位错密度的影响程度不同。变形间隔时间短时，静态回复过程占主导，在计算残余应变时必须考虑静态回复过程对位错密度的影响；变形间隔时间长时，可以只考虑静态再结晶过程对位错密度的影响。该模型基于残余应变产生的微观机理，较传统残余应变模型的使用范围更广，计算精度更高。

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星球车车轮纵向滑移试验研究

丁亮,郭军龙,闫冰,高海波,刘振,李楠,杨怀广,邓宗全

机械工程学报. 2015, 51(18): 99-107. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.099

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星球车运行于松软星球表面时，易发生滑转和滑移。在下坡或制动等情况下，车轮实际前进速度大于理论前进速度，车轮将处于滑移状态。目前的研究主要针对滑转力学，而针对滑移力学的研究较少，滑移分为纵向滑移和侧向滑移。用试验的方法研究与星球车相关的多种因素对星球车车轮纵向滑移试验结果的影响。在车轮性能测试台上安装不同构型的车轮，研究车轮半径、轮刺个数、前进速度和垂直载荷对车轮纵向滑移力学特性的影响规律。纵向滑移试验结果表明，前进速度的增加对沉陷量和轮地作用力/力矩的影响较小；电动机输出力矩绝对值随车轮半径的增加而增加；前进阻力绝对值随垂直载荷的增加而增加；前进阻力系数随滑移率的增加而增加，车轮下的坡度角越大，需要的前进阻力系数越大；电动机输出力矩在滑移率从0增加到0.2时的变化速率，远大于其在滑移率从0.2增加到0.6时的变化速率。

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多公差耦合装配结合面误差建模与公差优化设计

吕程,刘子建,艾彦迪,余治民

机械工程学报. 2015, 51(18): 108-118. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.108

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以装配结合平面为研究对象，分析多种公差耦合情况下零件间装配结合面误差建模和公差优化设计问题。采用小位移旋量(Small displacement torsor，SDT)描述公差，针对不同类型公差建立零件平面误差模型，通过蒙特卡洛模拟法获得装配平面误差变动分量的实际变动区间带宽，通过响应面法建立误差变动分量实际变动区间带宽与公差间的显式函数关系；建立包含零件加工误差与装配过程误差的装配结合面综合误差模型。将该方法扩展应用于复杂装配体的装配误差建模中，实现了在设计阶段对装配精度的预测。以加工成本为目标，装配精度可靠度为约束，进行零件公差的优化设计。以一典型产品精度设计为例，验证了用该方法预测装配精度和优化零件公差设计的可行性与实用性。

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直线电机地铁车辆电机的隔振优化分析

宗凌潇,马卫华,罗世辉

机械工程学报. 2015, 51(18): 119-125. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.119

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针对国内某型直线电机地铁车辆簧下结构振动剧烈，亦导致直线电机的橡胶节点老化和损坏的问题。将整个直线电机悬挂看作一个隔振系统，利用传递函数建立3自由度的位移函数矩阵，分析直线电机系统的隔振特性。选取不同的优化因子来对电机悬挂系统各橡胶关节的刚度进行优化分析。计算结果对比发现：取优化因子为0.1来优化均衡梁支承垫和吊杆节点垂向刚度时，传递函数值有了明显降低，系统的垂向隔振性能得到了明显的改善。进一步将优化前后的地铁车辆进行动力学分析发现，在轨道不平顺激励下，优化后的模型电机振动加速度的幅值和频率都有了明显降低，并且能够迅速收敛。优化刚度对地铁车辆直线电机悬挂系统的振动隔离是十分有意义的。

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平衡重式叉车底盘小波网络动态逆内模控制

夏光,陈无畏,赵林峰,汪韶杰

机械工程学报. 2015, 51(18): 126-135. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.126

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提出一种基于小波网络动态逆内模控制方法的平衡重式叉车底盘集成控制策略，实现对叉车主动后轮转向(Active rear wheel steering, ARS)与直接横摆力矩控制(Direct yaw-moment control, DYC)的解耦控制，以消除叉车底盘各子系统间的耦合作用。在分析叉车底盘集成系统可逆性的基础上，确定解耦输入输出变量的匹配关系，建立小波网络动态逆模型并与原叉车底盘系统串联，将叉车底盘系统解耦为输入输出一一对应的两个独立的伪线性系统，实现了叉车底盘系统各控制回路之间的解耦；设计内模控制器对伪线性系统进行内模控制改善系统的响应品质，并进行仿真分析与基于LabVIEW PXI和veDYNA的驾驶员在环试验验证。结果表明，基于小波网络动态逆内模控制方法的平衡重式叉车底盘集成控制策略能够消除ARS与DYC之间的干涉和耦合，提升叉车的状态跟踪和操纵稳定性。

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个性化驾驶员模型及其在车辆测试中应用

许力,胡杰,孟武强

机械工程学报. 2015, 51(18): 136-142. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.136

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为了在车辆测试中融入不同的驾驶风格而使测试结果更接近于真实，提出一种基于汽车测试数据和神经网络的驾驶员建模方法。考虑到实际数据的高度离散性和局部突变性，以局部性神经网络的典型代表小脑模型关节控制器(Cerebellar model articulation controller，CMAC)网络为基础，采用学习控制的直接逆模型法来建立驾驶员模型，用此模型代替驾驶员或常规的PID模型进行联邦测试循环(Federal test procedure，FTP)标准工况的实验室测试。另一方面，为方便起见，建立并采用基于神经网络和汽车测试数据(Vehicle test data，VTD)的汽车模型来代替真实汽车进行模拟测试。以VTD以及FTP标准为背景的测试结果验证了所提方法的有效性。同时，采用个性化驾驶员模型能够在体现驾驶风格情况下完成标准工况测试，减轻劳动强度，并使实验室测试更接近于真实。

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履带车辆悬挂系统当量化及车辆平面数学模型建立

马星国,李方贵,尤小梅

机械工程学报. 2015, 51(18): 143-150. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.143

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为建立一种简单高效的履带车辆动力学分析模型，提出一种车辆悬挂系统当量化方法。该当量化方法通过研究悬挂系统中各构件间的关系，基于虚功原理建立悬挂系统的当量刚度和当量阻尼的计算公式，在此基础上建立一个8自由度履带车辆平面数学模型；采用小波域阈值滤波的方法对高频路面进行滤波处理，以反映履带对高频路面的滤波作用。在RecurDyn软件中分别建立履带车辆单轮悬挂系统及整车的多体动力学模型并进行仿真，对采用悬挂系统当量化方法及平面数学模型分析得到的结果与在同一条件下基于RecurDyn所做的动力学仿真结果进行比较。结果表明，悬挂系统当量化计算刚度与阻尼与仿真得到的悬挂系统的刚度和阻尼非常吻合；车辆行驶时，采用平面数学模型分析得到的平衡肘、质心竖直方向以及车体俯仰方向的运动学和动力学参数与基于RecurDyn所做的整车动力学仿真结果具有很好的一致性。上述结果验证了悬挂系统当量化方法以及基于此方法所建立的平面数学模型的正确性。

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微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟

许艺鸣,单春贤,唐爱坤,潘剑锋,侯智勇,邬迪

机械工程学报. 2015, 51(18): 151-157. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.151

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为改善甲烷在平板式微型燃烧器内的燃烧特性，对掺氢甲烷的预混合燃烧过程进行二维数值模拟，研究不同掺氢比及不同通道高度下混合燃料的燃烧规律。结果表明，在当量比为0.8的条件下，氢气的掺入具有稳定火焰和提高混合燃料可燃流速的作用；在掺氢比为5%～25%的范围内，随着掺氢比的增大，火焰锋面逐渐前移，掺氢比每增加5%，火焰最高温度平均可升高101 K；反应中OH的摩尔分数将随氢气的增多而升高，但CO2的摩尔分数随掺氢比的增大反而减少，CO2生成率呈现先缓慢升高后急剧下降的趋势。此外，氢气的加入很好地解决了甲烷难以在小于2.5 mm的通道高度内燃烧的缺陷，通道高度从3 mm递减到1 mm，相应的CO2生成率逐渐减少；通道高度为4 mm时，火焰中心温度达到最大的2 260 K，其出口处的CO2摩尔分数低于另外三组通道高度的值。

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房间空调器长效运行性能预测及优化方案的研究

巫江虹,刘超鹏,梁志豪,张才俊

机械工程学报. 2015, 51(18): 158-166. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.158

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房间空调器实际运行过程中的能效是空调器持续节能的重要考核指标，为研究房间空调器长效运行性能特性，采用BP神经网络进行新机器的性能预测分析，获得在多因素影响下选择成本最优的空调长效性能的设计方法。BP网络的学习样本来自于旧机器实验室测试数据及房间空调器在真实运行工况下的在线监测动态衰减数据，通过对大量样本数据的学习，分析影响长效运行性能各因素的权重，确定长效运行性能的优化策略。对26台使用中的房间空调器进行性能进行测试，85%的样本作为数学模型的训练样本，15%的样本作为模型验证样本，结果表明，采用小样本训练的BP神经网络预测的长效综合评价值误差均在5%以内，预测结果收敛；经过对BP神经网络的权重分析，时间加权后的高温制冷性能、额定制冷性能、低温制热性能、额定制热性能归一化值所占决策权重分别为0.187、0.203、0.312、0.298。为验证BP网络的正确性，建立房间空调器在线性能监测系统软硬件及长效性能分析预测软件平台，通过大量和长期在用空调的实测数据，验证和优化BP网络。基于以上基础数据，进一步提出大数据关联规则挖掘模型应用于空调器长效分析的研究思路，应用于多因素影响下空调长效特性的优化设计。

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不同燃尽风率下炉内NOx生成特性空间分布研究

钟亚峰,孙保民,赵晓山,汪涛,康志忠

机械工程学报. 2015, 51(18): 167-174. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.167

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运用CFD软件模拟不同燃尽风率下炉内NOx生成特性，根据相应的煤质选择了合适的NOx模型，模拟的结果能够较好地与改造前后的实测数据吻合，验证了模型的准确性。在该数值模型的基础上，针对不同燃尽风率的模拟结果进行分析，阐述NOx的生成特性在不同燃尽风率下的变化。结果表明，空间分布法能够详细地描述炉内燃烧状况及NOx生成。燃尽风率的变化对挥发分的析出影响较小。高燃尽风率使得主燃区缺氧程度加深，焦炭的燃尽会被推迟，主燃区还原性气氛得到增强，主燃区燃料型和热力型NOx的生成速率均有所下降，NOx浓度得以降低。但主燃区剩余未完全燃烧物质及焦炭推迟燃尽使得在燃尽区有更多HCN被氧化产生燃料型NOx，使得最高燃尽风率下炉膛出口的NOx浓度不一定达到最低。控制出口NOx的浓度主要是根据煤质合理选择燃尽风率，控制主燃区燃料型NOx的生成和燃尽区燃料型NOx的反弹。

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液压管路流固耦合振动机理及控制研究现状与发展

权凌霄, 孔祥东, 俞滨, 白欢欢

机械工程学报. 2015, 51(18): 175-183. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.175

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液压管路系统由于存在多物理场、多尺度及流固耦合非线性等特性，因此其振动特性复杂，且危害很大。又由于工业生产的需求，液压系统正逐步向高压高速和高功重比方向发展，又使得液压管路振动的产生和传播机理变得更为复杂。因此有必要对液压管路的振动机理和控制方法及其研究现状进行总结和分析。阐述液压管路振动的危害性和复杂性，并结合近十年来国内外专家学者对于液压管路振动模型的研究内容，在对考虑多场、多尺度及流固耦合因素影响的液压管路振动机理进行总结的基础上，对液压管路流固耦合线性化动力学模型和非线性振动模型的研究成果进行分析，并对液压管路被动、主动及半主动振动控制的研究进展及研究成果进行评述，在此基础上提出今后液压管路系统流固耦合振动机理及振动控制研究的发展趋势。

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叶片式混输泵入口段气液两相流场可视化试验

张金亚,蔡淑杰,朱宏武

机械工程学报. 2015, 51(18): 184-190. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.184

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可视化

气液两相混合流体在叶片式混输泵内的流动与入口段气液混合程度有直接的关系，故在混输泵入口前端设置了自行设计的缓冲均化器，并通过可视化试验探索入口段气液两相流型及气泡直径随转速和入口含气率的变化规律。研究发现：经过缓冲均化器后，气液两相流体在混输泵入口段表现为均匀的泡状流，无大团气泡聚集现象，说明缓冲均化器结构及多孔管开孔方案合理，能够起到均匀混合气液两相流体的作用；在同一转速和液相流量下，混输泵入口段气泡直径变化规律呈正态分布，随着入口含气率的增加(0～50%)，气体总流量增加，在均化器中与水混合后形成的气泡初始直径逐渐增加，使得混输泵入口段气泡直径也逐渐增加；在同一液相流量和入口含气率工况下，气泡的初始直径相同，而随着混输泵转速的增加(1 800～2 700 r/min)，入口段流体旋转角速度增大，导致液相对气相的拖曳力也相应增大，最终导致气泡直径变小；绘制了泵入口气泡直径随入口含气率及转速的变化规律曲线，可以为混输泵内流场数值模拟中入口气液两相流型及平均气泡直径的设置提供参考。

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概率寿命相关的铁路车辆轴颈/轴箱轴承的合理设计评价载荷

杨巨平, 赵永翔, 蔡慧

机械工程学报. 2015, 51(18): 191-197. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.191

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可视化

合理的设计评价载荷是科学评价轴承设计结果、确保其具有期望可靠性水平的基础。根据轮对各部件机械载荷的相关性，建立了来自于标准AAR M 934轴承寿命预测与台架试验、EN 12082轴承台架试验、EN 13979-1中考核车轮设计疲劳强度、EN13103/EN13104及JIS E 4501考核车轴疲劳强度的轴承载荷确定方法。应用标准ISO 281规定的轴承性能分析及概率寿命预测方法，通过某35.7 t轴重铁路货车轴颈轴承的分析，说明了现有标准相关的轴承载荷差异很大，轴向载荷对概率寿命评估结果的影响很大，现有不考虑或微弱考虑轴向载荷，以及以特定工况来考核轮对部件设计疲劳强度的标准载荷条件，不适宜应用于轴承设计评估载荷；标准JIS E 4501规定的轮对载荷，比较适宜货车轴颈轴承与机车轴箱轴承的设计评价载荷；标准EN 13103/EN13104规定的轮对载荷，比较适宜客车与动车组轴箱轴承的设计评估载荷；标准EN 12082规定的载荷条件，有利于在短时间严格考核轴承。

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基于状态监测数据的电器电接触性能评估

李玲玲,马东娟,李志刚

机械工程学报. 2015, 51(18): 198-203. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.198

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可视化

基于概率统计理论的传统可靠性评估方法得到的是批量产品整体的可靠性水平，较强依赖于寿命数据，对于产品运行可靠性进行评估并不适宜。这里以电磁继电器为例，给出一种基于状态监测数据和整体寿命数据的性能评估方法。根据电接触检测试验得到触点接触电阻状态监测数据和继电器的寿命数据，对继电器寿命分布进行检验，确定继电器寿命分布为威布尔分布；以接触电阻为模型协变量，以威布尔分布为继电器失效分布类型，计算继电器基准故障率函数，采用极大似然估计法对模型参数进行估计，建立继电器威布尔比例故障率性能评估模型。在此基础上，给出继电器监测间隔动态预测方法。实例分析表明，该方法对继电器进行性能评价是有效的，可为器件更换、系统维护决策提供支持。

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基于线性松弛规划的系统可靠性分配决策分析

张永进, 孙有朝, 刘小弟

机械工程学报. 2015, 51(18): 204-212. https://doi.org/10.3901/JME.2015.18.204

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可视化

把产品系统设计要求的可靠性指标逐层分配到下一级系统或零部件是产品设计与管理的一个非常重要环节。从底层部件的工艺设计与顾客重要度偏好出发，考虑一种可靠性工艺水平对应一个实际生产成本，而不是一个精确的“成本-可靠性”函数关系。基于离散“重要度-可靠性-成本”数据集，以系统最低可靠性要求为基本约束条件，以底层部件工艺方案选取标识0与1为二元决策变量，应用非线性整数规划方法，建立成本与重要性权衡值最小时系统可靠性分配的0-1整数规划决策模型，分别给出等效串联与并联单一结构下部件优选方案及其等价的线性规划，以及等效串-并与并-串混合结构下部件优选方案及其线性松弛规划。为快速搜索混合结构产品的非线性规划的最优解，建立线性松弛规划的寻优路径及遗传算法流程。给出混合结构产品的算例分析，验证了决策方案的可行性及算法的有效性。

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2015年, 第51卷, 第18期　
刊出日期：2015-09-15

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