机械工程学报

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焦卫东,蒋永华,林树森

机械工程学报. 2015, 51(24): 1-8. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.001

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乘性噪声往往由不理想的(时变的或非线性的)信道引起，它与信号是相乘的关系，因此难以消除。在乘性噪声消除应用背景下，引入同态变换去除噪声与信号的相倚性，将乘性噪声转化为加性噪声，并应用经验模态分解技术进一步研究受均匀分布白噪声污染的谐波信号及其同态变型的能量分布特性，据此建立起适用于乘性噪声去除的本征模函数幅值滤波新阈值准则。从而，形成基于经验模态分解的改进乘性噪声去除方法。结果表明，采用柔性阈值的改进算法对乘性噪声的去除效果最佳。而且，基于二阶多项式回归分析所构建的本征模函数幅值滤波阈值准则已经可以获得较高的源信号重建精度，过高的多项式阶次会导致本征模函数幅值滤波阈值与其实际噪声能量水平的失配，从而显著地降低算法的去噪性能。

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同心环状薄膜传感器阵列及其飞机金属结构裂纹监测研究

侯波, 崔荣洪, 何宇廷, 高潮, 张腾

机械工程学报. 2015, 51(24): 9-14.

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飞机金属部件在服役过程中的疲劳损伤严重威胁飞行安全。针对飞机金属结构疲劳裂纹实时监测需求，提出一种与结构基体一体化集成的同心环状薄膜传感器阵列及其裂纹监测方案。对同心环状薄膜传感器阵列进行了设计与优化。应用表面处理技术对基体表面进行绝缘处理，应用脉冲偏压电弧离子镀技术制备同心环状薄膜传感器阵列。应用同心环状薄膜传感器阵列开展结构模拟件疲劳损伤监测试验。监测试验结果表明：薄膜传感器对裂纹非常敏感；当结构起裂或裂纹前缘扩展至薄膜传感器监测区域时，相应薄膜传感器的监测电压信号快速增加；当裂纹扩展穿越监测区域时，相应薄膜传感器的监测信号阶跃上升，监测通道失效；将薄膜传感器监测数据变化特征作为结构起裂、裂纹前缘扩展至相应监测区域以及扩展出监测区域的判断标准，同心环状薄膜传感器阵列可以实现疲劳裂纹的定量监测，监测精度为1 mm；根据内侧薄膜传感器监测数据变化，还可以定性分析结构疲劳累积损伤程度。

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基于双环电阻传感器的管道内壁腐蚀监测技术研究

黄一,徐云泽,王晓娜,李小龙,涂三山

机械工程学报. 2015, 51(24): 15-23. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.015

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为实现管道内壁腐蚀的全周向在线监测并提高测量精度，在传统电阻法的基础上提出一种基于双环电阻探针的腐蚀监测方法。双环电阻探针解决了由于几何限制和管道内外壁温差所带来的测量误差。通过对双环探针进行多象限分区，求解各分区的电阻比值，实现了管道全方位的在线腐蚀监测。通过双环探针可以同时实现对管道内外壁的温差计算与实时监测，为湿蒸汽管道冷凝液膜的形成起到预报作用。基于以上研究基础，在实验室X65模拟管路中，分别布置四象限分区双环电阻传感器、传统丝状电阻传感器和高精度热电偶对管道的腐蚀和内外壁温差进行实时监测。试验结果表明：基于新型双环探针的管道内壁腐蚀监测方法，可以完成管道内外壁温差和局部分区腐蚀状态的在线监测，并在腐蚀深度和腐蚀速率的测量上比传统丝状电阻探针具有更高的监测精度。

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蠕变-疲劳载荷下高温结构的缺口效应研究进展

宫建国,温建锋,轩福贞

机械工程学报. 2015, 51(24): 24-40. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.024

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随着能源短缺问题的不断突出，高参数(高温、高压等)装备的研发成为工业节能降耗的重要手段，如超超临界汽轮机、航空发动机等高端装备。工程实际中，高参数装备的失效多源于缺口等局部不连续部位，其在蠕变-疲劳等复杂载荷下的强度分析和设计是当前研究的热点与难点。系统回顾了蠕变-疲劳载荷下含缺口构件的试验、本构模型、寿命预测、数值分析及考核准则方面的研究进展，主要包括：蠕变-疲劳载荷下的新本构关系及应用；高温强度和寿命分析的新模型及新方法；简化模型试验方法及蠕变-疲劳强度考核准则。总结这一领域的热点和研究展望，可为高参数装备在蠕变-疲劳等复杂载荷下的强度分析与设计提供一定技术支持与借鉴。

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超声复合焊接研究现状及科学问题

闫久春,杨春利,刘会杰,崔炜,谢伟峰,郭卫兵

机械工程学报. 2015, 51(24): 41-49. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.041

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超声复合焊接是功率超声应用的重要方向之一。由于超声独特的物理化学与力学效应，改变或改善了传统焊接工艺的效果，甚至解决了传统焊接无法克服的问题，因此，该技术在制造工业中具有潜在的应用前景。但是，目前的研究偏重超声复合焊接工艺效果，在超声能与焊接能复合机制方面的研究不够深入，对该方法能够达到的水平不清楚。综述超声复合焊接中三种主要方法——超声复合电弧焊、超声复合钎焊和超声复合搅拌摩擦焊的工艺原理、特点及成果，归纳与总结焊接工艺中超声场作用下液态金属凝固行为、固态金属流变成形行为、液态钎料合金与母材的界面行为，提出目前研究中所存在的主要科学问题及建议未来应关注的几方面内容，希望对该领域的基础研究及工程应用提供有价值的参考。

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微观组织及残余应力对瑞利波评价激光熔覆层应力的影响

董世运,闫晓玲,徐滨士

机械工程学报. 2015, 51(24): 50-56. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.050

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采用瑞利波评价激光熔覆层表面应力，结合静载拉伸试验，建立Fe314激光熔覆层中瑞利波的声弹关系曲线；通过对声弹关系曲线拟合实现对激光熔覆材料声弹系数的标定，在此基础上建立声弹公式；通过试验验证声弹公式评价激光熔覆层表面应力的可行性。分析激光熔覆层微观组织及残余应力对应力评价结果的影响，试验结果表明，这两种因素会显著影响熔覆层表面应力评价结果，采用声弹公式计算出的初始应力校准之后，理论计算结果与实际加载值更为接近，并且误差保持在可接受的范围之内。此外，由于静载拉伸过程中各向异性激光熔覆层变形不均匀，瑞利波检测应力试验中高应力阶段的误差明显大于低应力阶段误差。

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基于温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法

卞宏友,范钦春,李英,杨光,钦兰云,王维

机械工程学报. 2015, 51(24): 57-62. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.057

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现有金属激光沉积成形工件是根据几何模型按照设定扫描路径层层叠加而成，不可避免造成局部热量累积，导致成形工件内部温度梯度大，产生局部应力集中，易引起工件变形开裂。对成形过程温度进行实时检测并实现动态扫描路径规划是解决工件变形开裂的根本途径。在研究不同基体温度对熔宽、熔高影响规律基础上，提出基于层面温度分区的激光沉积成形扫描路径生成方法。采用红外热像仪对沉积层面温度进行实时采集，提取不同温度分区轮廓；提出温度分区轮廓规则化方法，消除局部轮廓尖角，避免过熔覆；改进Weiler-Atherton算法，快速实现分层轮廓与温度分区轮廓的求交运算；针对不同温度分区采用适应性间距生成扫描路径，实现激光沉积成形动态扫描路径规划。试验结果表明：该扫描路径可有效提高成形工件质量。

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基于CT扫描的2A12铝合金疲劳裂纹三维重建方法研究

王璐,李鹏志,王正,王蕊

机械工程学报. 2015, 51(24): 63-68. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.063

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对中心处含圆形缺口的2A12铝合金圆柱形试样进行复杂应力状态下的低周疲劳试验，总结出材料裂纹萌生及扩展机制。试验结果表明，复杂应力条件下2A12铝合金材料只有在疲劳循环较大时，由于第二相粒子与基体脱粘形成疲劳短裂纹。裂纹扩展过程中，沿着晶粒某一滑移系统滑动并且形成锯齿形状的晶体学裂纹路径。为了获得准确的裂纹三维形态及尺寸信息，采用计算机断层扫描(Computed tomography, CT)技术对试验件进行扫描，并对其断层图像进行对比度增强、离群滤噪等图像处理。从图像处理效果来看，离群滤噪方法对于试件结构较为简单，而内部裂纹信息分布相对连续的断层图像处理效果较为理想，且可通过调整其滤噪半径来获得更为清晰的裂纹图像。采用Matlab软件对处理后的断层图像进行三维重建，获得了裂纹的三维可视化图像及其尺寸信息，与裂纹实际情况吻合良好。

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B元素对FB2马氏体耐热钢热影响区组织和高温断裂韧度的影响

李克俭,蔡志鹏,李轶非,潘际銮,孙林根

机械工程学报. 2015, 51(24): 69-74. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.069

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测试FB2马氏体耐热钢焊接热影响区(Heat affected zone, HAZ)在450 ℃下的准静态断裂韧度，结果表明HAZ的韧性与同条件下改良型9Cr-1Mo耐热钢母材的韧性持平。对HAZ进一步的金相、扫描电镜(Scanning electron microscopy, SEM)及透射电镜(Transmission electron microscopy, TEM)观察表明，FB2钢的HAZ中没有粗晶区，即在经历焊接热作用后晶粒并没有粗化；析出物均匀分布在晶内和晶界，并且晶界处的析出物尺寸要稍小于晶内析出物，这对于强化晶界提高韧性都是有利的。B元素在FB2的HAZ特殊的组织形成中发挥着重要作用，主要体现在通过占据析出物周围的空位来阻碍析出物长大，提高析出物的稳定性，进而影响焊接热过程中奥氏体的长大过程。

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新型柔性变极性等离子弧铝合金横焊技术研究

张勤练,杨春利,林三宝,孙世烜, 李占辉,刘政,姜玉康,刘娟,马建波

机械工程学报. 2015, 51(24): 75-81. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.075

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针对中厚板铝合金横向焊接的技术需求和瓶颈问题，开展变极性等离子弧穿孔横焊技术的研究。以8 mm厚铝合金板为研究对象，进行常规变极性等离子弧穿孔横焊试验，发现横焊穿孔熔池很难建立。通过横焊穿孔熔池受力计算、熔化金属流动分析，探究问题产生的原因。推导出熔池背面小孔临界半径与表面张力、电弧力和重力之间的关系式。当受力状态满足关系式时，小孔熔池才能闭合、形成焊缝。依据上述理论，提出柔性变极性等离子弧。该电弧在保证穿孔前提下，通过降低电弧压力，增大小孔临界半径，促进了穿孔熔池的稳定建立。利用该技术实现了8 mm板厚2219铝合金的穿孔横向焊接，接头成形优良。焊前预热和表面氧化膜刮削可大幅度降低横焊接头气孔缺陷。

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铝合金双面双弧同步立焊工艺特征与接头组织性能分析

强伟,王克鸿,林祥礼

机械工程学报. 2015, 51(24): 82-89. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.082

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采用双面双弧同步立焊工艺方法，对8 mm厚5083铝合金进行自熔试验，I形坡口一次熔透，焊缝成形美观。通过调节两侧电弧热量配比研究熔池成形规律，并从焊接接头的微观组织、力学性能分析其连接机理。研究结果表明，随着热输入的增加，双面双弧同步立焊热量加速集聚，熔深以三次幂函数的速度增大。双面双弧同步立焊接头轮廓呈“双曲线形”，而相同热输入下的单面焊接头则呈“倒马鞍形”。总热输入一定的情况下，双面双弧接头正面熔宽随能量配比系数的增大而增大，反面熔宽随能量配比系数的增大而减小，中间熔宽基本不变，熔化面积随能量配比系数的增大先增大后减小；能量配比系数一定时，随着焊速的增大，接头熔宽和熔化面积均减小。母材组织为条带状纤维织构，热影响区发生静态回复与再结晶，变形组织消失，产生新晶粒，焊缝区主要由α-Al固溶体、β相(Al8Mg5)质点和骨骼状的Mg2Si析出相组成。焊缝的抗拉强度随着能量配比系数的增大而减小，拉伸断裂形式为韧性断裂。热影响区出现软化现象，双弧交汇区硬度低于正面焊缝区。

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考虑随机参数的高速列车动力学分析

罗仁,李然,胡俊波,彭祎恺

机械工程学报. 2015, 51(24): 90-96. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.090

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建立高速列车车辆系统非线性动力学仿真模型，考虑悬挂刚度和阻尼、轮轨匹配参数、轮轨界面参数、轨道不平顺和载重的随机性，应用数值仿真研究高速列车动力学性能的随机统计特征。分析随机参数确定方法、动力学仿真工况数量和计算结果后处理方法，并与试验结果进行对比验证。计算结果表明，与常规动力学分析相比，考虑随机因素的动力学方法可以得到动力学指标的分布特性，能够考虑到多种参数随机变化对动力学性能的综合影响。常规动力学计算结果是考虑随机因素的特例，能代表车辆动力学性能的普遍规律，但不能掌握动力学指标的变化域和分布规律。考虑随机因素的动力学方法可用于高速列车动力学性能预测、动力学参数优化和异常振动分析等领域，能更加真实、全面反映车辆动力学性能，优化出的悬挂参数具有更广泛的线路运行适应性。

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喷油器用超磁致伸缩致动器多自由度模型

薛光明,张培林,何忠波,李冬伟,杨朝舒,赵正龙

机械工程学报. 2015, 51(24): 97-104. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.097

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为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求，设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性，计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数，并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型；确定合理的自由度取值，并给出模型的阶跃信号稳态响应解、状态空间形式，并采用Matlab软件进行求解；计算得到致动器直流稳态响应和低频正弦响应，并与试验结果对比验证模型的准确性；将油液负载近似为弹性-阻尼负载，利用文中的模型预测致动器在喷油器中的响应特性。结果表明，多自由度模型计算的直流稳态响应与试验结果误差较小，低频正弦响应曲线在形状和数值上与试验结果吻合，说明模型比较准确；经过模型计算，所设计的喷油器用致动器加载后输出位移大，响应时间快，能够满足驱动要求。

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锂电池极片干燥箱风刀内流特性的试验与数值模拟对比研究

李徐佳,高殿荣,王华山

机械工程学报. 2015, 51(24): 105-111. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.105

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为获得锂电池极片干燥箱中所用风刀的均流特性与阻力特性及验证数值模拟结果的正确性，依据几何相似，使用有机玻璃材质，制作与数值仿真模型相同结构尺寸的风刀性能试验箱体。采用与数值模拟一致的进口流量和出口压力为边界条件，实现运动相似。通过对不同流量下进出口压差的测量，得出风刀的阻力特性；利用热线风速仪沿风刀出口逐点测取风速值，求得风刀对空气的均流特性。试验结论与数值模拟结果具有较好的一致性：在同样整体尺寸和运行工况下，带有底部筛板及内胆的风刀阻力较小，进出口压差在33～524 Pa，其均流性最好，出口气流均匀性在95%以上；带有顶部出风圆孔且无内胆的风刀阻力最小，进出口压差在24～354 Pa，其均流性最差，出口气流均匀性为80.4%，达不到使用要求；无底部筛板和内胆且出风口狭小的风刀阻力最大，进出口压差在203～3 234 Pa，达不到减阻要求，其均流性较好，出口气流均匀性为91.1%。探讨风刀均流作用与压力损失之间的内在联系，提出在实际生产中风刀形式的选择与调整原则。

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冲角对低地板车辆轮轨接触状况的影响

马贺,张军,张秀娟,周素霞

机械工程学报. 2015, 51(24): 112-117. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.112

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针对城市轨道交通中低地板车辆车轮经常出现的轮缘严重磨耗现象，研究其轮轨接触状况，由于城市轨道交通中小半径曲线较多，存在较大的冲角，为研究冲角对轮轨接触状况的影响，利用轮轨型面测量仪测量运用中的70%低地板车辆车轮与钢轨型面，建立具有不同冲角的车轮与钢轨接触模型，在横向力与牵引力矩作用下应用非线性有限元法进行弹塑性接触计算，分析不同工况下的等效应力及接触斑的变化规律，研究冲角、横向力与牵引力矩对钢轨接触状况的影响。通过计算分析得出以下结论：具有不同冲角的轮轨接触斑形状几乎相同，踏面接触斑近似矩形，轮缘接触斑相对狭长，容易造成轮缘磨耗；冲角增大，轮缘接触斑相对踏面接触斑的超前值增大；随着冲角的增大，轮轨最大等效应力逐渐增大，磨耗功率增大，故在轮轨型面匹配和车辆结构设计中应尽量将轮轨冲角控制在1°以内。

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多步逆成形有限元法中间构型初始解预示算法

张向奎,王峰,刘伟杰,董亚亚,王甜驹

机械工程学报. 2015, 51(24): 118-125. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.118

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在逆成形有限元法中，为考虑加载路径的影响，针对不同成形类型阶段引入中间构型，整个过程被划分为多阶段成形过程，即多步逆成形有限元法，一个好的中间构型初始解的构造是其中的关键问题之一。针对中间构型初始解的构造，提出一种基于滑移约束曲面的节点反向映射法：利用板材的纯几何弯曲效应构造出弯曲构型，经过伪最小面积法优化后生成空间滑移约束曲面；投影展平的最终构型网格面到展平滑移约束曲面网格中，利用面积坐标计算出所有投影节点的坐标；投影节点反向映射回到空间滑移约束曲面上，构造出对应中间构型的初始解。另外，针对中间构型初始解构造中可能出现部分节点无投影区域的问题，给出一种扩展空间滑移约束曲面轮廓的解决方法。零件的数值算例验证相应算法的可行性与有效性。

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单螺杆膨胀机泄漏通道长度变化规律的理论分析

沈丽丽,王伟,吴玉庭

机械工程学报. 2015, 51(24): 126-131. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.126

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对于回转式的容积型膨胀机，内部泄漏是影响其性能的重要因素。单螺杆膨胀机具有复杂的三维空间结构，使得其内部泄漏规律变得很复杂。为了研究单螺杆膨胀机内泄漏规律，从单螺杆膨胀机的几何结构出发，建立泄漏通道长度的数学模型，并分析进气孔口，螺杆直径和星轮直径等因素对泄漏通道长度的影响规律。结果表明，在进气过程中，当进气孔口完全加入时，泄漏通道L9达到最大值，在膨胀过程中，泄漏通道的长度大小关系依次为L8>L7>L1+L2+L4>L9>L6>L3+L5；单螺杆膨胀机螺头处泄漏通道的长度与内容积比有关，进气过程螺头处泄漏通道的长度随着内容积比的增大而减小；在内容积比不变的情况下，螺杆直径和星轮直径相等(等径)时，直径越大，泄漏线越长，且螺杆直径和星轮直径不相等(不等径)的泄漏线比等径时的更长，受进气孔口的影响更大。通过上述工作，为单螺杆膨胀机内泄漏量的分析计算提供基础数据，并为单螺杆膨胀机的结构优化提供理论指导。

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锥形毛细芯平板热管传热特性研究

李红传,纪献兵,郑晓欢,杨卧龙,徐进良

机械工程学报. 2015, 51(24): 132-138. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.132

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随着机械电子设备的不断发展，热管理问题面临越来越严重的挑战，为解决此问题，根据仿生学原理，以天鹅绒竹芋表面微观凸起结构为设计依据，以纳米尺度铜粉为材料烧结制备锥形毛细芯，构造新型平板热管，并以去离子水为工质对其热性能进行研究。研究加热功率、平板热管放置角度及毛细芯氧化与未氧化等因素对平板热管传热特性的影响。结果表明，由于锥形毛细芯多尺度孔隙结构的存在，不仅实现蒸汽从大尺度孔隙逸出，液体从小孔隙吸入，而且缩短了液体流动路径，减小了流动阻力，同时扩大了换热面积，因此大大提高了平板热管的传热性能。锥形毛细芯平板热管具有较好的传热性能及抗重力特性。毛细芯经氧化处理后可显著减小平板热管的换热热阻，提高平板热管的传热性能，在热流密度为107.1 W/cm2时，其总热阻最小值为0.079 K/W。

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计及结构特征的TEFC感应电动机温度敏感性研究

丁树业,李忠雨,王勇,关天宇

机械工程学报. 2015, 51(24): 139-145. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.139

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为研究小型感应电动机温升分布与其结构特性的数值关系，以一台TEFC(Total enclosed fan-cooled)感应电动机为研究对象，根据流体力学和传热学基本理论，并结合感应电动机定子绕组散下线等结构特点，建立包含离心式风扇及接线盒等结构部件的三维流动与传热耦合数学模型及物理模型，采用有限体积元法，对其三维流体场及温度场进行耦合计算，在利用试验数据佐证本研究精准性的基础上，详细地阐明电动机内部温升随结构特性的敏感性，结果表明，机壳底脚上的横向拉筋对电动机内部的温升分布有着较大的影响，导致与其位置对应的定子绕组存在温升二次升高的现象，同时，转子上具有自力性的风扇对定子绕组端部表现出良好的散热效果，以上结论为中小型电动机的机械结构优化提供了一定参考。

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基于不同阀口形状的阀芯旋转式电液激振器振动波形研究

王鹤, 龚国芳, 周鸿彬, 廖湘平, 王伟

机械工程学报. 2015, 51(24): 146-152.

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为了给阀芯旋转式电液激振器的阀口形状设计提供依据，设计三角形阀口、半圆形阀口以及矩形阀口的阀芯旋转式四通换向阀，分别对三种不同阀口建立对应的过流面积模型。在分析该电液激振器工作原理的基础之上，建立数学模型，对该电液激振器在三种不同阀口形状下的振动波形进行理论数值仿真和试验验证研究。研究结果表明：矩形阀口的过流面积呈线性变化，三角形阀口和半圆形阀口的过流面积呈非线性变化；在三种不同阀口形状中，矩形阀口的过流面积峰值最大，半圆形阀口的过流面积峰值最小；采用矩形阀口可以在供油压力一定的情况下获得振幅最大的振动波形，但同时加速度波动最大；采用半圆形阀口可以在振幅一定的情况下获得加速度波动最小的振动波形，但需要提供最大的供油压力。

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凹坑形仿生非光滑表面滑靴副的动压润滑计算

梁瑛娜,高殿荣,毋少峰

机械工程学报. 2015, 51(24): 153-160. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.153

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通过建立凹坑形仿生非光滑表面滑靴副的全水动压润滑模型，采用CFD方法及正交试验法研究工况参数(膜厚、转速)及几何参数(坑形、面积率、深径比)对流体动压润滑性能和水膜承载力的影响规律。研究结果表明：凹坑表面产生的承载效应是其静压和动压分布的综合，其中具有凹坑形仿生非光滑表面的斜盘与滑靴相对运动而引起的动压效应起主要作用；工况参数和几何参数对水膜承载力的影响顺序为转速>膜厚>坑形>深径比>面积率；膜厚30 μm、转速3 000 r/min、面积率20%、深径比0.5的三角柱坑为最优水平组合。该研究结果可为高压海水轴向柱塞泵仿生非光滑表面斜盘的设计提供参考。

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低摩擦高频响变间隙密封液压缸研究

湛从昌,邓江洪,陈奎生

机械工程学报. 2015, 51(24): 161-167. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.161

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液压缸是液压系统重要元件，其动静态特性直接影响液压系统正常工作性能。由于具有密封件的第一代液压缸摩擦力大、动态性能差，不适应高频工作的液压伺服系统，制约了液压缸向高速方向发展，第二代间隙密封液压缸采用恒间隙密封技术，摩擦力减小，动态响应提高，但容积效率降低。为此，在第一代和第二代基础上，经过多年努力，研发出无密封件并采用压力自补偿变间隙密封技术的第三代液压缸，通过理论分析、数学建模、仿真研究、试验验证及应用，第三代液压缸动静态性能好，容积效率高，工作寿命长，适用于高频响、高速度的液压传动及液压伺服系统。压力自补偿变间隙密封技术可以推广到其他具有微小变形要求的液压元件中，使制造业和液压技术在创新上前进一步。

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湍流边界层内钝体扰流的流动与传热特性

汪健生,王晓,朱强,赵云俭

机械工程学报. 2015, 51(24): 168-176. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.168

摘要 ( )

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应用大涡模拟方法对小尺度开缝圆柱涡流发生器强化传热和流动减阻的机理进行研究。水平开缝圆柱置于充分发展湍流边界层内，分析不同间隙比对开缝圆柱尾流、湍流边界层拟序结构以及槽道底面流动与换热特性的影响。为验证所采用数值方法的准确性与可靠性，将矩形空槽道的计算结果与前人直接数值模拟结果及与采用相关准则关系式所得结果进行对比。计算结果表明：湍流边界层内钝体扰流的尾迹流与壁面边界层的相互作用能够显著提高槽道的换热性能。与未开缝的基准圆柱相比，间隙比小于2.0时，开缝圆柱通道的整体热性能较好；间隙比为2.0时，其综合性能系数最大；间隙比大于2.0时，整体热性能较差。与矩形空槽道相比，最大努塞尔数可提高17.45%，最小摩擦因数可减小4.94%。

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偏载对铁路货车轴颈轴承概率寿命的影响

张瑞田,赵永翔,蔡慧

机械工程学报. 2015, 51(24): 177-183. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.177

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偏载恶化车辆服役动力学性能，增加零部件服役载荷，降低动力部件服役寿命。参考标准EN13103/EN 13104/JIS E 4501
进一步考虑惯性和结构细节效应，建立新的铁路货车及轮对的偏载简化动力学模型。依据这一模型建立包含轴颈轴承在内的铁路货车相关动力部件服役载荷确定方法。结合标准ISO 281，考虑铁路货车双列圆锥滚动轴承的产品特点及顺序轮对服役的载荷特点，建立轴承载荷和概率寿命的评估方法。通过某35.7 t轴重铁路货车轴颈轴承的偏载效应分析，揭示了偏载引起轴承谱当量载荷非线性增长、概率寿命呈非线性下降，要控制寿命下降率低于30%，服役管理的临界横向偏载程度不大于15 mm，临界纵向偏载程度不大于30 mm。

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凸模型T-S故障树及重要度分析方法

姚成玉,吕军,陈东宁,李硕

机械工程学报. 2015, 51(24): 184-192. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.184

摘要 ( )

可视化

针对故障数据缺乏、故障机理复杂多样等原因导致T-S故障树底事件的失效可能性具有不确定性的问题，以及概率和模糊T-S故障树以及布尔逻辑门故障树适用性的不足，提出凸模型T-S故障树及重要度分析方法：将区间模型引入到T-S故障树分析方法中，利用区间模型描述底事件的失效可能性，提出区间T-S故障树分析方法，解决底事件的失效可能性不易精确获取的问题；在此基础上，引入超椭球模型来界定不确定性参量的取值范围，进而提出超椭球T-S故障树分析方法，解决区间T-S故障树在进行可靠性分析时，分析结果相对保守的问题；进而，定义凸模型T-S故障树的重要度指标，为找到系统的关键环节提供依据；求解出上级事件的失效可能性、底事件的T-S凸模型重要度和T-S凸模型关键重要度，通过与凸模型布尔逻辑门故障树、T-S故障树进行对比，验证所提方法的可行性。最后，给出了组合导航系统可靠性分析实例。

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具有“浴盆”型失效率变化规律的产品寿命概率分布模型

王正,王增全,谢里阳

机械工程学报. 2015, 51(24): 193-212. https://doi.org/10.3901/JME.2015.24.193

摘要 ( )

可视化

针对具有“浴盆”型失效率变化规律的产品，分析“浴盆”型失效率曲线在不同阶段的变化特征；根据“浴盆”型失效率变化规律所反映的产品寿命概率分布特征，构建产品的寿命概率分布模型，给出相应的可靠度、失效率以及平均寿命计算模型。在此基础上，研究比例参数、第一尺度参数、第一形状参数、第二尺度参数、第二形状参数等对概率分布特征的影响，运用建立的概率分布模型对具有“浴盆”型失效率变化规律的零部件寿命概率分布特征进行参数拟合。研究表明，建立的概率模型能够较好地描述产品的寿命概率分布特征，可以完整地刻画产品在不同阶段的失效率变化规律。

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2015年, 第51卷, 第24期　
刊出日期：2015-12-15

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