机械工程学报

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李艺君,付瑞东

机械工程学报. 2015, 51(22): 1-10. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.001

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自搅拌摩擦焊发明至今，国内外开展了大量的有关搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)技术的研究与开发工作，并且已在轻合金结构制造领域得到大量实际应用。此外，基于搅拌摩擦焊原理发展而来的另一项技术——搅拌摩擦加工也得到广泛关注，并且在金属材料组织改性及复合材料制备方面显示了独特的优势。然而，由于受到高温搅拌头材料的限制，对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究相比铝合金要少了很多。本研究对钢铁材料搅拌摩擦焊接及加工的研究进展进行简要概述，总结同质钢铁材料搅拌摩擦焊接、异质钢铁材料搅拌摩擦焊接、钢铁材料搅拌摩擦加工以及高温焊接工具材料等几方面的研究成果，指出其中存在的重要科学及技术问题，并对钢铁材料搅拌摩擦焊接以及搅拌摩擦加工的发展趋势及值得关注的问题进行展望。

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搅拌摩擦焊中材料流动行为数值模拟的研究进展

陈高强,史清宇

机械工程学报. 2015, 51(22): 11-21. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.011

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搅拌摩擦焊是一种革命性的焊接技术。相比于熔化焊，搅拌摩擦焊在铝合金、镁合金等材料的焊接方面具有明显的优势。而搅拌摩擦焊过程中材料在熔化温度以下经历剧烈的塑性流动，这与传统焊接过程有着明显不同，因此非常有必要对搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为进行研究。由于试验方法本身在空间与时间上的局限性，数值模拟成为研究搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为的重要方法。分析搅拌摩擦焊过程中的物理过程，从数值方法、热源模型、边界摩擦模型、材料本构模型这四个方面介绍搅拌摩擦焊中材料流动行为的数值模拟的最新研究进展及相关应用。对当前搅拌摩擦焊材料流动模拟中存在的不足进行分析，提出未来研究中应关注的研究方向。

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超声振动强化搅拌摩擦焊的热力行为及微观组织特征

刘小超,武传松,钟益斌,高嵩

机械工程学报. 2015, 51(22): 22-28. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.022

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为了利用超声振动降低搅拌摩擦焊过程中金属材料的屈服应力和流动应力，研发超声振动强化搅拌摩擦焊试验装置，开展6061-T6铝合金的焊接工艺试验。采用实时采集焊机电参数并将其转化成力矩和力的方法，测试超声振动作用下搅拌摩擦焊的焊接载荷，利用热电偶测试施加超声时的焊接热循环，通过体视显微镜和金相显微镜分别观测焊缝截面尺寸和接头微观组织，并与相同参数下常规搅拌摩擦焊的情况进行比对。研究结果表明，超声振动能够显著降低焊接轴向压力和搅拌头转矩，增大焊缝横截面尺寸，细化和均匀焊核区和热力影响区的晶粒组织。热循环的测量结果显示，超声振动的施加略微降低了测量点的焊接热循环峰值温度。分析认为，超声振动与搅拌头附近的塑性变形材料相互作用，降低了金属材料的屈服应力和流变应力，进而改变了原有的温度场，从而产生了优异的工艺效果。

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搅拌摩擦焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响

刘会杰,刘向前,胡琰莹

机械工程学报. 2015, 51(22): 29-34. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.029

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采用三种不同针长的搅拌头对6082-T6铝合金板材进行焊接，获取三种类型的焊缝，即未透对接焊缝、已透对接焊缝和对-搭组合焊缝，通过对焊缝金相观察、拉伸测试和断口分析，得到焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响规律。不同类型焊缝的表面成形区别不大，但内部成形各有特点。未透对接焊缝根部界面处形成未焊合缺陷；已透对接焊缝中无缺陷；对-搭组合焊缝后退侧和前进侧形成“钩状”缺陷。拉伸测试表明，未透对接接头拉伸性能最低，裂纹在未焊合处产生并沿焊核区扩展，接头下部呈现剪切断裂特征，接头上部呈现准解理和剪切混合断裂特征；已透对接接头拉伸性能最高，断裂位置位于前进侧热机影响区，断口呈现出典型的剪切断裂特征；对-搭组合接头拉伸性能居中，裂纹在前进侧“钩状”缺陷处产生并沿焊核区扩展，断口形貌与未透对接接头相似。

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固溶处理对7B04-O铝合金搅拌摩擦焊接接头微观组织与力学性能的影响

韩培培,杨超,王继杰,杜宝瑞,刘晓寒,薛鹏,马宗义,倪丁瑞

机械工程学报. 2015, 51(22): 35-41. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.035

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对航空用3 mm厚的带有包铝层的7B04-O铝合金板材进行搅拌摩擦焊接(Friction stir welding，FSW)，研究固溶处理对搅拌摩擦焊接接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明，当转速为800 r/min、焊接速度为200 mm/min、焊接工具轴肩直径为12 mm时，可得到表面美观、致密无缺陷的搅拌摩擦焊接接头。焊核区发生动态再结晶，形成细小的等轴晶。经固溶处理后，焊核的上部及底部晶粒都发生了异常长大，而中部区域晶粒仍然为细小的等轴晶组织。焊态接头的拉伸试样断裂在母材位置，抗拉强度达到199 MPa，与退火态母材抗拉强度相当，断后伸长率达到12%。在新淬火状态下，接头的抗拉强度为310 MPa，为相同热处理母材的91.4%，断后伸长率为11.2%，试样断裂在焊核区，呈不完全的韧性断裂。

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冷喷铝涂层对2024铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响

张志函,蒋若蓉,李文亚

机械工程学报. 2015, 51(22): 42-46. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.042

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冷喷涂层为搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)接头提供了良好的防腐效果，但冷喷涂层对FSW接头力学性能的影响尚不明确。基于此，本研究通过拉伸和疲劳试验研究冷喷涂层对2024-T3铝合金接头力学性能的影响，并采用透射电子显微镜(Transmission electron microscope, TEM)与差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry, DSC)表征冷喷涂前后接头显微组织的变化。试验结果表明，在2024-T3铝合金FSW接头上制备冷喷涂层后，接头的力学性能得到了一定改善，其抗拉强度从393.3 MPa提高到420.0 MPa，伸长率从4.3%增加到6.9%。当疲劳循环次数为1×107时，喷涂后的FSW接头在50%存活率下的疲劳强度比焊态高29.1%，在95%存活率下的比焊态高30.9%。TEM和DSC结果表明，喷涂后焊核区S相的数量、Cu与Mg原子偏聚区体积分数明显增多，这可能是接头力学性能提升的内在原因。

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焊后热处理对高氮奥氏体不锈钢搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

李艺君,杜东旭,付瑞东

机械工程学报. 2015, 51(22): 47-53. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.047

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对高氮奥氏体不锈钢进行搅拌摩擦焊接。焊接过程中没有出现氮元素的损失及其他相的生成。对焊接接头进行焊后热处理，以得到具有不同组织差异性的搅拌摩擦焊接头。微观组织分析表明：在焊态的接头中，焊核区晶粒细化且含有大量的小角度晶界，母材区与焊核之间存在明显的组织差异；热处理态接头中，焊核区的晶粒尺寸略小于母材，各种特征晶界的比例分数都与母材基本相当，接头内组织差异性减小。力学性能分析表明：大的组织差异使焊接接头呈现出典型的高匹配特征，屈服强度、抗拉强度明显升高，伸长率有所降低。较小组织差异的接头匹配模式发生变化，进而导致力学性能发生明显改变，屈服强度、抗拉强度降低，伸长率恢复到母材水平。

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包铝层对7B04-O铝合金薄板搅拌摩擦搭接性能影响

杨超,王继杰,韩培培,杜宝瑞,刘晓寒,薛鹏,马宗3,倪丁瑞

机械工程学报. 2015, 51(22): 54-59. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.054

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对2 mm厚的带有包铝层的退火态(O态)7B04铝合金薄板进行搅拌摩擦搭接焊接(Friction stir lap welding, FSLW)。分析包铝层、焊接参数、热处理对FSLW接头质量、微观组织及力学性能的影响。结果表明，焊核中的原始包铝层无法被完全打碎分散，其中前进侧的分散比较明显，而后退侧的包铝层则基本保持了原来状态。通过增加转速或轴肩尺寸，可以有效消除焊核中心的孔隙缺陷，但仍无法使界面处的包铝层充分破碎分散。随着转速增加或焊接工具轴肩尺寸增大，FSLW接头强度提高。包铝层对焊态FSLW接头强度影响不明显，接头强度约为母材强度的94%；淬火后，包铝层对接头强度的影响显著，接头强度仅为淬火态母材的64%。

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搅拌摩擦焊下压力控制系统的开发及在模拟非刚性环境下的验证试验

李晗,史清宇,刘瞿,曹雄,朱宇灿

机械工程学报. 2015, 51(22): 60-65. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.060

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搅拌摩擦焊接(Friction stir welding, FSW)是材料固态连接新技术，但FSW在焊接过程中一般会对工件施加较大的下压力，焊接设备和被焊工件在下压力的作用下均可能产生变形，使得常规FSW中设定的下压量这一关键参数偏离预期值，无法保证焊接工艺的稳定性。为了解决这一问题，开发一套下压力反馈控制系统，通过调节搅拌头对工件的下压量来调节下压力，使焊接过程中下压力保持稳定。该系统使用一台计算机作为顶层控制器，根据压力传感器反馈的实时下压力调节FSW设备Z轴的进给。使用该系统在悬空的钢板上焊接6082-T6铝合金平板对接焊缝，焊接过程中工件在下压力的作用下产生的弯曲变形高达0.931 mm，但所得的焊缝成形良好，沿焊缝方向不同位置的接头的横截面形貌基本一致，其横向拉伸应力应变曲线高度重合，接头的平均抗拉强度为222.8 MPa。结果表明，工件在下压力作用下产生变形的条件下，下压力控制的FSW系统仍能保证工艺稳定性。

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离合器-离合器式自动变速器动力降档过程控制

万国强,李克强,罗禹贡,黄英

机械工程学报. 2015, 51(22): 66-72. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.066

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动力降档是实现车辆快速提速、超车等的有效技术途径。在保证换档品质的前提下，实现动力降档，不仅需要自动变速器进行精确的离合器油压控制，而且需要发动机进行有效的转矩协调控制。针对由DEUTZ BF4M1013涡轮增压单体泵柴油机和Allison S2000离合器-离合器换档式液力自动变速器组成的动力传动系统，基于Lagrange方程建立换档过程的动力学模型，通过对降档过程各个阶段的详细分析，得到动力降档过程结合离合器和分离离合器的搭接控制时序以及控制油压的变化规律，制定基于涡轮轴转速闭环的发动机协调控制策略，在台架上进行试验验证。试验结果表明，动力降档过程的时间小于1 s，冲击度小于10 m/s3。制定的控制策略不仅实现了动力降档，而且保证了换档品质，能够进行工程实际应用。

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基于弯扭轴综合振动混合模型的汽车传动系复模态分析及仿真研究

栾文博, 吴光强

机械工程学报. 2015, 51(22): 73-81.

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基于系统动力学与结构动力学相结合的建模思想，介绍汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模特点，并从轴类部件的结构动力学建模、斜齿轮副、轴承和轴系附属质量(惯量)的系统动力学建模和基于坐标变换的部件间联接三个方面，对汽车传动系扭转、弯曲、轴向综合振动混合模型的建模方法进行探讨，在该模型的基础上对传动系进行复模态分析，发现混合模型计算的前4阶模态的主要振动形式为扭振，且与系统动力学分支扭振模型计算的前4阶结果相差不大，从第5阶模态之后都是两种或三种振动形式的耦合；以起步颤振为对象进行仿真研究，发现传动系混合模型的仿真结果较分支扭振模型在颤振程度上稍有增强且特征频率近似相等，说明弯曲和轴向振动对起步颤振现象影响不大。

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汽车制动自调臂的缺口盘热变形研究

JIANG Wensong,LUO Zai,HU Xiaofeng,GUO Bin,WANG Xueying,WANG Zhongyu

机械工程学报. 2015, 51(22): 82-87. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.082

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根据汽车制动自调臂的工作原理和热力学特性，分析缺口盘与制动间隙之间的几何关系，建立缺口盘热变形模型；研究其均匀温度场下的热变形规律；定量分析缺口盘的热变形所产生的制动间隙自调增量。在多层高低温试验箱的基础上，设计自调臂高低温自调功能仿真测试装置，动态检测自调臂在阶梯温度下的制动间隙自调增量。对某型自调臂进行7组等温环境下的热变形试验，用于该热变形模型的正确性。试验结果表明，缺口盘热变形模型的相对误差均保持在[0.01, 0.13]之间；缺口盘热变形模型与实测数据之间的灰关联度达到0.98，而传统的有限元法与实测值间的灰关联度为0.92；缺口盘热变形模型的平均绝对误差为0.14°；有限元法计算的平均绝对误差为0.53°。上述试验结果表明，提出的热变形模型与传统的有限元法具有相同的热变形评估精度和准确性。由于该模型构建简单，与有限元法相比，本文的模型更适合于实际工程应用。

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兼顾操纵性与节能性的ECHPS可变助力特性与控制策略

江浩斌, 周泽磊, 钱洋, 刘海

机械工程学报. 2015, 51(22): 88-97.

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转向系统的助力特性设计与控制对重型车辆的操纵稳定性和节能性具有重要影响。以重型商用车旁通比例阀式电控液压转向系统(Electronically controlled hydraulic power steering system，ECHPS)为研究对象，在Matlab/Simulink中建立包含比例电磁阀子模型、机械系统子模型、液压系统子模型和3自由度整车转向动力学模型的ECHPS系统仿真模型，基于能量流原理分析转向助力特性对转向系统节能性的影响，设计了兼顾操纵性与节能性的ECHPS可变助力特性曲线。采用模糊比例积分微分(Proportional integral derivative, PID)控制策略对比例电磁阀的阀芯位移进行控制，使旁通流量随车速可变。搭建ECHPS性能试验台，对ECHPS在不同车速下的助力特性进行测试，试验结果与仿真设计的理想可变助力特性基本一致，可以实现重型车辆低速时转向轻便性和高速时的良好路感，同时改善了转向系统的节能性。

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基于人机共享和分层控制的车道偏离辅助系统

谈东奎,陈无畏,王家恩,汪洪波,黄鹤

机械工程学报. 2015, 51(22): 98-110. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.098

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针对车道偏离辅助系统转向控制中的人机协同问题，提出一种人机共享的决策与控制方法。考虑驾驶员转矩、道路曲率及纵向车速，设计模糊控制器确定虚拟车道边界宽度，再根据车轮是否超出虚拟边界进行辅助控制决策。在此基础上根据车-路位置关系建立车辆预瞄处偏差的动态模型，设计LPV/H∞控制器跟踪车道中心线决定期望前轮转角。应用滑模观测器估计转向阻力矩，设计考虑驾驶员转矩和转向阻力矩的二阶滑模控制器决定辅助转矩，再由主权分配模块进一步对人机控制主权进行分配，实现辅助系统与驾驶员之间的共享控制。在veDYNA/Simulink联合仿真平台上对提出的控制方法进行仿真试验，仿真结果表明所提出方法在各种车速下均能有效避免车辆偏离车道，减少控制器对驾驶员的干预，人机冲突较小。建立基于veDYNA/LabVIEW的车道偏离辅助控制系统试验台架，对该方法进行硬件在环仿真试验，其结果表明该方法能有效辅助驾驶员通过复杂道路，获得较好地人机协调性能。

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面向公交客车应用的插电式混合动力实时优化策略研究

杨超,焦晓红,李亮,游思雄,颜丙杰,马兹林

机械工程学报. 2015, 51(22): 111-119. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.111

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插电式混合动力汽车随着电功率比的逐渐提升实现了机电耦合系统的能量深度混合。然而在应对复杂瞬变的城市公交工况时，如何通过设计实时高效的能量管理策略实现插电式混合动力客车全工况能量消耗最优已成为学术界的研究热点。考虑城市公交工况路况信息对能量分配的影响以及同轴并联式系统构型的自身特点，提出等效坡道在线估计及相应的电池荷电状态(State of charge, SOC)轨线修正方法，在此基础上利用等效油耗最小策略(Equivalent consumption minimization strategy, ECMS)设计一种实时优化能量管理策略，将整条公交线路的能量需求进行合理分配，另外对发动机起停的约束条件保证了发动机的合理高效运行。仿真结果表明所提出的实时优化能量管理策略与实际中应用的规则策略相比，对整车燃油经济性的提升更为显著，且可以更好地匹配公交工况与动力系统构型。实车试验结果也验证了所提出方法的有效性。因此所提出方法为基于优化理论的实车控制策略应用提供了理论依据

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复杂机电系统中的嵌入式位置检测新技术体系研究

彭东林, 付敏, 郑方燕, 武亮, 孙世政, 汤其富

机械工程学报. 2015, 51(22): 120-127.

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复杂机电系统已步入智能化、集成化高速发展阶段，但其中最重要的位置精密检测技术却一直依赖外置传感器而无法实现与被测部件的有机融合。本研究尝试将一种全新的寄生式时栅传感技术应用于包含机械驱动、机械传动和机械运动全过程及其典型机电部件，从而构建一种嵌入式位置检测新技术的完整体系。这种技术充分利用被测部件自身具有的机械等分性(电动机绕线槽、齿轮等分齿、轴承均分钢球等)配合以时钟脉冲为位移测量基准的时栅传感器技术，具有一系列突出的产品化优势，有望发展成为一种无传感器位置检测系列化实用新技术。

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一种基于脑网络的分层模块化回声状态网络

李丁园,刘富,乔俊飞

机械工程学报. 2015, 51(22): 128-134. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.128

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针对回声状态网络(Echo state network, ESN)结构设计问题，提出一种基于脑网络的分层模块化回声状态网络(Hierarchical modular echo state network, HMESN)。脑网络的拓扑结构使功能网络具有丰富的动力学特性，因此，从生物仿生学角度出发，对HMESN的储备池进行分层设计，各层级上的神经元采用小世界网络构建算法生成模块化结构，并引入层级连接。基于脑网络分层模块化的拓扑特征弱化了神经元间的耦合程度，从而使神经元的动力学特性更为丰富，在功能与结构上更接近于真实生物神经网络，有效地提高了网络处理问题的能力。采用Mackey-Glass时间序列预测和非线性系统辨识对网络进行验证，证明该网络的有效性和可行性。

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涡流引起的钢棒磁化滞后时间理论计算

冯搏.康宜华.汤祺.崔西明

机械工程学报. 2015, 51(22): 135-140. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.135

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在漏磁检测中，当检测速度增大时，漏磁场随之减小。针对这一现象，对钢棒在瞬变磁场下的磁化模型进行分析，在线圈中通入方波电流激励模拟外磁场瞬间变化的情况。通过求解谐波形式的Maxwell方程组得到单频电流激励下钢棒内磁矢量及磁场强度分布；对方波激励情形，通过Fourier变换将方波分解成谐波的叠加，计算得到各频率下的响应函数，再通过逆变换得到磁场的时域响应；计算电导率、磁导率对磁场达到稳定所需时间的影响。结果表明，在外磁场瞬间变化时，钢棒表面处的磁场几乎随外磁场同步变化，而中心处的磁场明显滞后于外磁场的变化，这一滞后效应导致了高速检测时钢棒内磁化不足，从而进一步影响了漏磁场的大小。

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燃烧室结构对天然气转子发动机燃烧过程的影响

范宝伟,潘剑锋,黄俊,肖曼,姚嘉琪

机械工程学报. 2015, 51(22): 141-151. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.141

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以一台由端面进气汽油转子发动机改装而来的预混天然气转子发动机为研究对象，在FLUENT软件的基础上通过编程实现转子发动机三维网格的偏心运动，并选择合适的湍流模型、燃烧模型以及详细的CHEMKIN化学反应机理，建立基于化学反应动力学的端面进气天然气转子发动机三维动态数值模拟模型。通过与试验数据进行对比和分析，验证模型的可靠性。在此基础上，研究燃烧室结构对端面进气天然气转子发动机的缸内流场、温度场和中间产物浓度场的影响。结果表明，当燃烧室凹坑布置于转子曲面长度方向的前端和转子曲面宽度方向的中心时，燃烧过程同时利用了燃烧室后部的滚流以及燃烧室中部高速流区对火焰的加速作用，缸内整体燃烧速率最大。同时，其缸内压力最大以及中间产物OH的生成量也最大，其压力峰值比中置凹坑燃烧室提高了19.9%，但其NO质量分数仍在0.5%以内。

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核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

史进渊

机械工程学报. 2015, 51(22): 152-158. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.152

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提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法，以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明，高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响，新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定，需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命。

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三叶片直线翼垂直轴风力机非定常流场速度分析

郭志平,李庆安,刘清龙,贺向新,张慧杰,王燕飞

机械工程学报. 2015, 51(22): 159-167. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.159

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垂直轴风力机在回转过程中，叶片尾流的相互干涉和叶片攻角变化，使垂直轴风力机周围流场异常复杂。为探明直线翼垂直轴风力机在二维流场中速度分布及风力机叶片迎风角度变化关系，在风洞试验中采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler velocimetry，LDV)技术，对所设计的三叶片直线翼垂直轴风力机流场风速进行试验研究，获得了该风力机叶片周围流场的速度分布情况。在建立直线翼垂直轴风力机在不同转速下叶片迎风角度变化的数学模型基础上，应用仿真软件对被测风力机流场进行分析计算。通过数学模型得知，来流风速夹角随回转角的变化情况可用正弦函数近似表示, 并且随着叶尖速比的增大逐渐减小。风洞试验和CFD结果表明，风力机在回转过程中，叶片前缘场域有乱流生成，并且该域风速值偏大；而在叶片旋转内部以及下流区域内会形成一个宽大的低速区域，并且伴随叶尖速比的增加，低速区域具有扩大趋势。

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共振型液压脉动衰减器研究现状及展望

欧阳小平,李磊,方旭,杨华勇

机械工程学报. 2015, 51(22): 168-175. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.168

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压力脉动通常被认为是振动和噪声的主要来源，使用合适的方法衰减压力脉动对液压系统的减振降噪有着十分重要的意义。共振型液压脉动衰减器由于能够有效衰减固有频率附近的压力脉动、压力损失小、变换类型多、成本低、可靠性高，在实际中得到了广泛的运用。在归纳总结国内外研究现状的基础上，将共振型脉动衰减器分为H型、多腔体型、流体-结构耦合振动型三类，并分别阐述各个类别的研究进展及使用性能。对各个类别的共振型脉动衰减器性能特点进行比较以方便用户合理选用设计。针对现存技术存在的不足，阐述今后研究的重点方向并指出紧凑性好、通用性高、频率适应性强是未来共振型液压脉动衰减器的发展趋势。提出一种新型拓扑结构的共振型脉动衰减器，该种衰减器能够灵活调整自身形状以适应严苛的安装空间要求。

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高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性研究

赵萌,毛军,郗艳红

机械工程学报. 2015, 51(22): 176-182. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.176

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针对不同长径比的有限长圆柱模型，采用大涡模拟及雷诺平均的方法，对高雷诺数下有限长圆柱绕流阻力特性进行数值模拟和分析，得到了圆柱阻力系数随长径比和雷诺数的变化规律，讨论端面效应对绕流阻力系数的影响。结果表明：在亚临界区内，相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大，呈线性变化规律，L/D的对阻力系数的影响明显大于Re对阻力系数的影响；在阻力危机区内，相同雷诺数下阻力系数随长径比的增大而增大，呈二次函数的变化规律，但各工况达到阻力系数“转折点”对应的雷诺数各不相同，基本呈现随雷诺数的增大向前推移的趋势，Re对阻力系数的影响明显大于L/D对阻力系数的影响；在阻力回升区，阻力系数回升的“转折点”随着雷诺数的逐渐增大而向后推移。在各分区内，端面效应对阻力系数的影响随雷诺数增大而更加明显，在高度方向上的最大影响区域约占圆柱总高度的16%。研究结果对有限长圆柱绕流特性的研究及应用具有重要意义和价值。

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离心泵蜗壳内非定常流动特性的数值模拟及分析

孟根其其格, 谭磊, 曹树良, 王玉川

机械工程学报. 2015, 51(22): 183-190.

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基于RNG k-ε湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型，对离心泵内部非空化和空化工况下的非定常流动特性进行数值模拟，分析空化模型中凝结项经验系数对数值模拟结果的影响，并根据试验结果修正离心泵空化流动数值模拟中凝结项经验系数；数值模拟得到的离心泵扬程随有效空化余量的变化曲线与试验结果吻合较好，验证数值计算模型和方法的准确性和可靠性。数值模拟结果表明：离心泵非定常流动中，非空化、临界空化和充分发展空化工况下，蜗壳内监测点的压力脉动主频均为叶片通过频率；空化对离心泵蜗壳内压力脉动的影响较大，非空化时压力脉动最大幅值在蜗舌处，空化时压力脉动最大幅值在第1断面附近，其原因是离心泵出现空化时第1断面处旋涡强度增强，且随时间变化剧烈，对流动产生强烈扰动。

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小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性解析研究

孟曙光,熊万里,王少力,吕浪,郑良钢

机械工程学报. 2015, 51(22): 191-201. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.191

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小孔节流深浅腔动静压轴承是一种采用小孔节流器实现节流作用及浅腔实现二次节流作用的动静压混合轴承。针对现有理论不能解析研究油腔结构参数及工作参数对承载特性影响规律的不足，以及计算流体力学数值仿真软件计算时周期长，而不便于工程设计人员应用的缺点，基于油腔压强分段线性化的思想，建立分析小孔节流深浅腔动静压轴承的油腔压强、承载能力、静刚度、进油流量及温升等承载特性的解析方法。进而以该方法研究动静压轴承的供油压强、主轴转速、进油孔径、浅腔深度、初始油膜厚度等参数对轴承承载特性的影响规律。研究发现，在其他结构参数及工作参数一定的条件下，浅腔深度为初始油膜厚度的2～3倍时，轴承刚度接近最大、温升接近最低。通过油腔压强的解析值与试验值的比较，证实了该方法的有效性和研究结果的正确性。

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几何增强的装配工艺本体建模

乔立红,朱怡心,ANWER Nabil

机械工程学报. 2015, 51(22): 202-212. https://doi.org/10.3901/JME.2015.22.202

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包含产品几何与非几何信息的产品装配要求是装配工艺设计的主要依据，对装配工艺设计决策结果具有决定性的影响。在装配工艺模型中描述产品的几何相关信息能够更好地表达如装配顺序，装配路径等内容，同时可以更好地辅助装配工艺决策，提高决策的自动化水平。提出一种几何增强的装配工艺本体模型，利用语义本体技术，建立产品几何信息在装配工艺中的描述方法，数据结构与关系描述。并以该模型为基础，建立基于几何增强装配工艺本体的装配工艺决策框架。该框架分为两部分：一是采用几何增强的装配工艺本体模型描述产品几何信息和装配工艺信息的数据结构和相互关系；二是为了让几何信息与装配工艺信息之间存在的丰富的隐含关系显性化，对语义本体推理机制进行增强，提出推理单元的概念，使决策框架具有从产品几何信息中推理装配工艺相关信息的能力，有效地支持装配工艺决策。以针对某传动器产品装配顺序决策的过程，验证所提出的几何增强装配工艺本体模型与框架的有效性。

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2015年, 第51卷, 第22期　
刊出日期：2015-11-15

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