机械工程学报

Select

于刚, 周以齐

机械工程学报. 2016, 52(10): 1-8. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.001

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究一种新的单通道盲源分离方法,解决了传统盲源分离方法因传感器数量不足而无法有效分离源信号的问题,同时源信号幅值也得到了准确的恢复。首先利用集合经验模态分解方法将一维测量信号分解为具有不同尺度特征的本征模态函数,而后与原测量信号组成多个二维矩阵,通过稀疏分量算法得到各源信号的真实估计。利用仿真信号,与已有方法进行对比,验证了提出方法的有效性。将提出的方法应用在挖掘机动力源附近的振动分析中,成功分离出了多个振源信号。利用时频分析对源信号分别进行特征识别,并将分离结果用于振源的贡献度与声信号传递特性分析。得到各振源对于测试位置的贡献度排序,以及对于挖掘机噪声信号的传递规律,为挖掘机的减振降噪措施提供了可靠的依据。

Select

亚微弧度级激光跟踪转镜装配误差分析

李安虎, 左其友, 卞永明, 刘宏展, 刘立人

机械工程学报. 2016, 52(10): 9-16. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.009

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

围绕亚微弧度量级激光跟踪转镜的光束指向精度问题,提出空间正交光学系统安装误差的分析方法。基于矢量折射定理的光线追击法,建立棱镜安装误差的归一化数学模型,分析不同安装误差对光束指向精度的影响,实现光束指向误差的定量分析。棱镜Π₁相对y轴的安装倾斜大于0.08″会导致出射光垂直张角ρ_V误差达到0.21 μrad,相对于x轴的安装倾斜大于0.2″会导致水平张角ρ_H误差达到0.5 μrad;棱镜Π₂相对z轴的安装倾斜大于0.2″会导致水平张角ρ_H误差达到0.22 μrad,而棱镜轴承的安装误差对光束指向精度的影响较小。研究结果为高精度光学跟踪系统设计提供了理论依据。

Select

主动红外热成像焊球缺陷检测方法研究

陆向宁, 何贞志, 胡宁宁, 宿磊, 聂磊

机械工程学报. 2016, 52(10): 17-24. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.017

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

IC产品的小型化和多功能化使微电子封装密度不断提高,微焊球技术得以广泛应用,而微焊球尺寸和间距日益缩减,使隐藏于芯片或封装内部的微焊球缺陷检测变得十分困难。主动红外热成像技术被深入研究并应用于微焊球缺陷检测,构建了主动红外微焊球缺陷检测模型,并展开试验研究。对直径和间距较大的BGA焊球采用红外透射式测量法进行检测,对获得的热图像进行空间自适应滤波,然后通过边缘检测分割出焊球区域,减小了热噪声和焊球间隙噪声对缺陷识别的干扰,并通过有效热斑面积进行量化分析;对凸点直径和间距较小的FA10倒装芯片采用红外反射式测量法进行检测,利用改进的自适应滤波算法去除空间椒盐噪声,然后提取像素点温度序列值进行时间域移动平均降噪,并以指数形式进行曲线拟合,通过傅里叶变换进行时频转换,采用脉冲相位法解决了表面发射率差异引起的缺陷辨识度下降等问题,并使用低频段的相位信息进行表征分析。利用主动红外热成像技术实现了焊球缺陷的有效检测,为高密度IC封装及其可靠性分析提供了一种快速、有效的方法。

Select

铁素体球墨铸铁低温冲击断裂行为的影响因素

李荣德, 张新宁, 蒋立鹏, 姜珂

机械工程学报. 2016, 52(10): 25-31. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.025

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对QT400-18L牌号球墨铸铁件进行系列温度Charpy缺口冲击试验,采用扫描电镜对冲击断口形貌进行分析,基于X射线衍射方法测试在冲击过程中各个温度下冲击断口附近铁素体基体内位错密度的变化,分析表明QT400-18L铁素体球墨铸铁断口附近石墨球的损伤模式主要有以下几种：层状开裂或层状剥离、石墨核芯开裂以及石墨球基体界面解体;低温下位错在晶界处的塞积产生很高的内应力,微裂纹更容易在晶界处萌生,晶界处夹杂物的存在导致韧窝断口中往往存在一些细小的显微孔洞,这种由夹杂物引起的显微孔洞的连接导致了材料的最终断裂;随着温度的降低铁素体内位错密度有所下降,室温下QT400-18L铁素体内部位错密度约为1.32×10¹⁵m^-2,而-60 ℃下其位错密度约为0.39×10¹⁵m^-2。

Select

钢板微观表面质量控制理论与技术研究进展

张清东, 张勃洋, 李瑞, 马磊

机械工程学报. 2016, 52(10): 32-45. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.032

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

分析给出钢板表面质量缺陷的分类及描述,重点阐释与表面微观形貌相关的钢板微观表面质量缺陷;结合钢板微观表面质量控制的工艺原理,综述国内外针对钢板微观表面质量生成与控制的关键——钢板表面微观形貌的表征与轧制转印生成、轧辊表面微观形貌的磨损演变、钢板表面的视觉美观性和涂镀黏附性与冲压储油性的描述与建模等方面的重要研究进展及成果;分析总结目前钢板微观表面质量的理论研究与生产实践中存在的主要问题,提出进一步开展钢板微观表面质量控制理论与技术研究的若干建议,展望当前在我国着力开展钢板微观表面质量研究的科学意义和应用前景。

Select

电-力耦合作用下Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点的拉伸力学性能和断裂行为

李望云, 秦红波, 周敏波, 张新平

机械工程学报. 2016, 52(10): 46-53. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.046

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对比研究三明治结构线形Cu/Sn-3.0Ag-0.5Cu/Cu微焊点在拉伸、电-拉伸和电迁移后电-拉伸三种加载模式下的力学行为和断裂特性,并基于电流引发的焦耳热效应和电迁移效应,从电流对原子和空位扩散、空位浓度及位错滑移与攀移的影响等方面,探讨电-力耦合载荷对焊点拉伸断裂行为的影响。结果表明,焊点在电-拉伸时应力-应变曲线呈现快速变形、线性变形和加速断裂三阶段,其中快速变形阶段是以焦耳热引起的热弹性变形为主,而拉伸和电迁移后电-拉伸时应力-应变曲线只存在线性变形和加速断裂阶段;电迁移后电-拉伸时焊点断裂强度和断裂应变最小而等效模量最大,拉伸加载时焊点断裂强度和断裂应变最大而等效模量最小;电-拉伸时β-Sn相趋于沿电、力加载方向排列;三种加载模式下焊点断裂均发生在钎料体内,呈韧性断裂。

Select

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊旁路熔滴过渡行为的模拟与分析

王雪宙, 朱明, 石玗, 樊丁

机械工程学报. 2016, 52(10): 54-58. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.054

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

双丝旁路耦合电弧熔化极气体保护焊过程中,由于旁路电弧选择了直流正极性接法,采用常规纯氩气保护时旁路熔滴体积较大且过渡过程不稳定。为此,提出采用80%Ar+20%CO₂作为保护气体,通过改变熔滴表面的受力形式,改善旁路熔滴过渡过程。在此基础上,通过建立可以描述旁路熔滴过渡行为的动态数学模型,模拟分析不同受力形式下的旁路熔滴直径变化与过渡过程。结果表明：采用纯氩气保护时,不同旁路电流参数下的旁路熔滴直径为2.6~3.3 mm且难以过渡,采用80%Ar+20%CO₂混合气体保护时,旁路熔滴直径减小至0.6~1.1 mm且过渡频率加快;通过模拟分析不同保护气体成分下电磁力对旁路熔滴过渡的影响,发现采用80%Ar+20%CO₂混合气体保护时旁路熔滴直径减小了50%,与试验结果基本一致,证明了富氩保护气体中加入CO₂可以使得电磁力重新促进旁路熔滴向熔池过渡,从而改善了旁路熔滴过渡过程。

Select

不同喷涂工艺制备的Al₂O₃-13%TiO₂涂层表面自由能与冲蚀磨损性能研究

李国禄, 李楠楠, 王海斗, 康嘉杰

机械工程学报. 2016, 52(10): 59-66. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.059

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用接触角测量仪和冲蚀磨损试验机等设备,研究超声速等离子喷涂与普通大气等离子喷涂两种技术制备的Al₂O₃-13%TiO₂涂层的表面自由能和冲蚀磨损性能,并对涂层的显微硬度、孔隙率及成分进行检测分析。研究结果表明,普通大气等离子喷涂技术制备的涂层,其表面和内部结构疏松,孔隙率及显微硬度分别为6.653%和836.93 HV_0.1。而超声速等离子喷涂技术制备的涂层,孔隙率及显微硬度分别为3.467%和1 078.68 HV_0.1,相比普通大气等离子喷涂而言,超声速等离子喷涂制备的涂层整体性能较为优异。通过对两种涂层的结构和表面自由能分析发现,超声速等离子喷涂Al₂O₃-13%TiO₂涂层由于结构致密、表面自由能较低而具有较为出色的冲蚀磨损性能。

Select

形变和冷却对B1500HS硼钢马氏体相变的影响

李辉平, 贺连芳, 杨肖丹, 赵国群

机械工程学报. 2016, 52(10): 67-74. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.067

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,以恒定的应变速率将在900 ℃奥氏体化的B1500HS硼钢试样分别压缩10%、20%、30%、40%,然后分别以50 ℃/s、40 ℃/s、25 ℃/s的速度对试样进行冷却。研究形变量及冷却速度对B1500HS硼钢的马氏体相变温度、微观组织、显微硬度和残余奥氏体等方面的影响规律。结果表明：相同冷却速度下,马氏体相变开始温度和相变终止温度均随着形变量的增加逐渐升高。随着形变量的增加,马氏体组织越来越细小,而且薄片状马氏体越来越少,板条状马氏体越来越多。形变量和冷却速度的增大,均使B1500HS试样中的残余奥氏体量减小。形变导致B1500HS硼钢的连续冷却转变图左移,避免未变形B1500HS钢试样生成贝氏体组织的临界冷却速度约为25 ℃/s。当冷却速度为25 ℃/s时,试样的变形程度达到30%时,微观组织中开始出现贝氏体。

Select

基于流变学理论的TRIP600钢本构模型研究

孙蓟泉, 尹衍军, 牛闯, 滕胜阳

机械工程学报. 2016, 52(10): 75-83. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.075

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

相变诱发塑性(Transformation induced plasticity, TRIP)钢在成形过程中容易发生开裂,主要是由于发生残余奥氏体向马氏体的转变,导致外力与变形不协调。其力学行为不仅有传统的弹性变形和塑性变形,还表现出与时间相关的黏性性质,因此在对其进行本构建模时有必要考虑时间因素对变形行为的影响作用。利用流变模型既可以通过不同构件的组合准确、合理地描述TRIP钢的软、硬相性质,还可以通过各个构件弹性、塑形及黏性系数的变化与组合描述TRIP钢在变形过程中残余奥氏体向马氏体转变的行为特性,即TRIP效应。本文基于流变学理论,对TRIP600的流变学本构模型进行研究和探讨,并最终建立TRIP600分别在蠕变和松弛试验条件下统一的本构方程。

Select

排布方式对铝合金激光-MIG复合横向焊接特性的影响

陈彦宾, 雷正龙, 杨雨禾, 陈曦, 李颖

机械工程学报. 2016, 52(10): 84-90. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.084

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用常规激光-熔化极惰性气体保护电弧(Metal inert gas, MIG)复合横向焊接铝合金过程中,焊缝表面极易出现咬边和下塌等缺陷,由此开展排布方式对激光-MIG电弧复合横向焊接铝合金焊接特性的影响研究。分析二者的排布方式对熔池特征、熔滴过渡形式以及焊缝成形规律的影响。试验结果表明,异面引导复合焊接方式对焊缝成形有明显改善作用,焊缝表面熔宽减少、中心线偏移和咬边缺陷得到有效抑制。采用同面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔后方,熔池下侧熔融金属大量堆积并产生周期性的波动,导致焊缝结晶组织出现了分层现象;而采用异面引导复合方式时,熔滴过渡到匙孔下方,并且熔滴在熔池中的落点位置与同面引导方式相比要偏上,熔滴过渡频率稍低,此时熔池中熔融金属分布较为均匀,熔池下部堆积金属较少,有效抑制了焊缝的下塌和咬边缺陷。

Select

基于最大能量释放率原理的裂纹扩展算法的改进^*

朱有利, 侯帅, 王燕礼, 孙寒骁

机械工程学报. 2016, 52(10): 91-96. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.091

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

在基于最大能量释放率判据(Maximum energy release rate, MERR)的复合型裂纹扩展分析中,因需要对多个虚拟裂纹扩展方向进行试算和迭代运算,这会大大增加计算量,特别是为保证计算精度不得不选取很小的试算转角增量时,该问题会很突出。为此,提出分别基于有限差分法(Finite difference method, FDM)和最大周向应力判据(Maximum tangential stress, MTS)的裂纹转角预测方法,以减小计算量或提高计算精度。推导相关计算公式和算法,利用FORTRAN与ANSYS参数化设计语言(ANSYS parameter design language, APDL)语言混合编程的方法实现了基于ANSYS有限元环境下的裂纹扩展自动分析,并通过对带孔薄板的疲劳裂纹扩展分析,验证了所提出方法的有效性。分析发现,FDM的预测误差小于MTS的预测误差。MTS预测的转角误差曲线与转角曲线的一阶导数有相同的变化规律,而FDM预测转角的误差曲线与转角曲线的二阶导数有相同的变化规律。根据MERR和MTS判据得到的K_II值趋近于零,这与局部对称判据(Local symmetry, LS)一致,但MERR和LS判据的计算结果更接近。

Select

电弧增材制造厚壁结构焊道间距计算策略

柏久阳, 王计辉, 林三宝, 杨春利, 范成磊

机械工程学报. 2016, 52(10): 97-102. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.097

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对单层多道电弧増材制造结构的形貌特征进行研究。发现单条焊道形貌、焊道间距和焊道数目共同决定单层多道结构的最终几何形貌。因此,当焊接参数确定后,焊道间距将在最大程度上影响着单层多道结构的表面平整度。为获得较为合理的焊道间距,总结其他学者在该问题上所用的计算模型。借助于试验手段,阐述传统模型在铝合金电弧增材制造应用中的不足,包括在模型推导过程中采用焊道轮廓近似而产生的误差和模型在使用过程中的局限性。通过对传统模型进行修正,建立一种基于焊接速度、送丝速度和余高的新型焊道间距计算模型。采用试验的方法,对该模型的实用性进行验证。试验结果显示,该模型能够在较为宽泛的参数范围内计算单层多道结构的最佳焊道间距。

Select

骨架式车身力流试验分析研究

田林雳, 高云凯, 安秀哲

机械工程学报. 2016, 52(10): 103-112. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.103

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以特定工况下某骨架式车身为例,进行结构力流试验分析研究。测量车身骨架关键位置的应力应变,分析车身骨架的力学性能;提出以具有相同量纲的应力成分描述力流分布、以内力矩描述力流传递的力流评价方法;引入并改进承载因子和承载均匀性系数作为车身结构承载能力的评价指标;基于力流分析给出车身骨架结构的优化方案。研究结果表明,弯矩应力成分可以作为力流分布的主要评价依据,翘曲应力成分可以作为观测力流走向的辅助手段;扭转工况下车身骨架纵梁主要起传递力流的作用,横梁和立柱组成抗扭环,主要起分担力流的作用,车身的前部、中部和后部都应存在抗扭环,若缺失必将影响车身结构的承载能力;力流优化使骨架式车身结构的承载能力提升18.71%,载荷分布均匀性提高14.89%。力流分析对车身结构设计及优化有重要参考价值。

Select

车轮磨耗下车下悬吊系统振动特性研究

汪群生, 曾京, 罗光兵, 魏来

机械工程学报. 2016, 52(10): 113-118. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.113

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究高速动车组车下悬吊系统在车轮磨耗下的振动特性演变规律,建立考虑车体弹性振动和车下悬吊设备的刚柔耦合动力学模型,分析一个镟轮周期内车轮磨耗对车体和车下悬吊设备振动响应的影响。研究结果表明：车轮磨耗主要影响车下悬吊系统的横向振动,对垂向振动影响较小;在前5万km运营里程下,车体和车下设备的振动特性基本保持不变,随着里程的增加,车体和悬吊设备的振动特性不断恶化,当运营里程达到19.1万km时,车体和悬吊设备的振动加速度幅值达到了新轮下的2倍;车辆运行速度不高于140 km/h时,车轮磨耗对车体和设备的振动影响甚微,随着速度的增加,车轮磨耗对车体和悬吊设备的影响逐渐增大;通过选取合理的横向悬吊刚度可以有效抑制车轮磨耗对悬吊系统的影响,其取值范围在0.7~1.5 MN/m内比较合适。

Select

载人月球车车轮设计及基于弹性车轮轮壤相互作用的力学模型研究

肖万伸, 张岩

机械工程学报. 2016, 52(10): 119-125. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.119

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对目前月球车车轮难以适应载人运输的需求,设计一种具有轮毂轮辋滑槽机构的金属丝编织筛网式的载人月球车车轮,用来保证车轮的更换便易性及减振抗冲击性。对筛网轮在月壤上行驶的过程建模,验证模型的准确性后,与同等尺寸的传统刚性轮进行对比,表明所设计的车轮结构轻便,比有轮棘刚性轮具备更好的减振抗冲击性;同时其依靠自身的弹性变形增大与地面的接触面积从而比无轮棘刚性轮具有更大的牵引力。对一般弹性车轮的轮壤相互作用应力分布模型进行改进,引入斜率因子以反映车轮的变形,在1 000 N与1 500 N的载荷下及滑转率为0.2时,把改进模型计算得到的挂钩牵引力与仿真输出值进行对比,相对误差不超过15%。引入牵引系数对所设计车轮在不同载荷下的行驶通过性评估,根据可决系数拟合出牵引系数-载荷曲线,建立拟合方程,近而对提高车轮的行驶通过性进行最佳载荷评估。

Select

高速列车锻钢制动盘热疲劳裂纹耦合扩展特性研究

石晓玲, 李强, 宋占勋, 杨广雪

机械工程学报. 2016, 52(10): 126-132. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.126

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

据制动盘裂纹剖面的宏观形貌,发现盘面长裂纹的形成以多条半椭圆表面裂纹连通为主。针对制动盘在运行过程中的典型运用工况,采用有限元法计算制动盘在300 km/h紧急制动后的热应力,发现周向残余应力较大,并以此推测周向残余应力是驱动制动盘热疲劳裂纹扩展的主要原因。在此基础上,建立制动盘盘面的裂纹网格,研究了裂纹扩展过程中的应力强度因子和多裂纹耦合扩展规律。通过研究发现对于给定的载荷条件,不同初始形状比时,裂纹前缘应力强度因子的分布规律存在一定的规律性,随着裂纹的扩展,裂纹形状趋于扁平化;多裂纹扩展时,裂纹间距越小,裂纹间的相互作用越明显,扩展速度越快;但受制动盘结构和尺寸限制,共线裂纹数越多,每条裂纹扩展到临界值时的应力强度因子越小。

Select

可逆约束系统参数匹配优化研究

曹立波, 欧阳志高, 徐哲, 张冠军

机械工程学报. 2016, 52(10): 133-141. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.133

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对可逆约束系统中可逆预紧式安全带与安全气囊优化匹配的问题,建立某车型驾驶员侧约束系统仿真模型,分别对碰撞前自动紧急制动作用下乘员动态响应,以及碰撞中乘员损伤指标进行验证分析。将试验设计,Kriging代理模型以及第二代多目标遗传算法相结合,以可逆约束系统6个关键参数为输入变量,以乘员头、胸、颈、大腿的损伤值为优化目标,开展多目标优化研究,并利用加权损伤指标(Weighted injury criteria,WIC)评价最优匹配方案。结果表明：与优化前相比较,优化后的约束系统能够有效降低乘员损伤值。当碰撞初速度为56 km/h时,最优匹配方案使胸部、颈部、大腿损伤值分别降低6.61%、28.99%、16.12%,WIC值降低4.99%,头部损伤值基本没有变化;将碰撞初速度增大至64 km/h后,最优匹配方案表现出更好的保护效果,乘员头部、胸部、颈部、大腿损伤值分别降低26.19%、33.21%、20.49%、6.11%,WIC值降低28.01%。

Select

基于组合近似模型的可靠性优化方法在行人柔性腿型碰撞中应用研究

吕晓江, 谷先广, 王国荣, 周大永, 刘卫国

机械工程学报. 2016, 52(10): 142-149. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.142

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

当行人与车辆发生碰撞时,车身最前端的部件将直接与行人下肢腿部发生接触,其设计是满足行人下肢保护要求的关键。然而针对传统要求的基于刚性腿型行人保护车辆前结构设计方法,在应对柔性腿型行人保护要求已呈现明显的局限性。为了提高保险杠结构的柔性腿型保护功能,结合试验设计技术、组合近似建模技术、多目标优化算法和可靠性分析方法,以行人腿部的伤害值最低为优化目标,对车辆前端结构参数进行可靠性优化设计并对优化结果进行试验验证。研究结果表明：优化后的车辆前端结构与原设计相比,行人柔性腿型保护功能得到明显提高,为车辆前端结构的设计与开发提供有效的参考。

Select

动态摩擦因数对蝶式制动器温度场影响的试验和模拟研究

周俊峰, 王伟, 张晨, 刘焜

机械工程学报. 2016, 52(10): 150-157. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.150

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对蝶式制动器制动过程中温度场研究的需要,利用相似原理研制定速制动试验台,用以模拟摩托车匀速下长坡时的制动工况。制动试验台用车床的三爪卡盘控制固定在旋转轴上的制动盘做定速旋转运动,内外摩擦片通过液压力夹紧制动盘,使制动盘与摩擦片发生摩擦运动,通过热电偶、拉压力传感器、压力表、热成像仪分别测出定速制动50 s的摩擦片上固定点的温度变化、制动扭矩(经计算得出)的动态变化、制动力的均值、制动盘摩擦区域的温度场变化,实时显示并记录下来。定速制动摩擦试验机能实现不同转速、不同制动力等条件下,制动过程中的各变量的动态测量。试验还选取热成像仪测得的最大的温度为变量,研究摩擦因数随温度的变化。在试验的基础上,用ABAQUS对制动盘与摩擦片的相互作用做了一些仿真和分析。仿照实际模型1∶1建模,加载与边界条件与实际模型相同,将测得的摩擦因数随温度变化的数据输入接触条件,仿真得到制动盘与摩擦片温度场的变化。仿真与试验的结果对比表明摩擦因数动态变化的接触模型能很好的模拟制动的实际工况。

Select

共形承载天线封装过程中几何缺陷的反演

李鹏, 许万业, 王双飞

机械工程学报. 2016, 52(10): 158-165. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.158

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

共形承载天线(Conformal load-bearing antenna structure, CLAS)将微带天线和防护结构封装为一体,是一种可安装于飞行器外蒙皮的新型天线结构。针对封装过程中防护罩体内存在空腔、气泡等制造缺陷,根据透射理论和射线追踪-表面积分方法,提出一种由天线远场特性反演缺陷几何特征的方法。推导出远场到罩体透射系数以及透射系数到罩体材料厚度的两个反演公式,两者结合可实现由测量远场到罩体缺陷几何特征的反演,并进一步推广至多层罩体。通过一个12.5 GHz的4单元共形承载天线进行数值仿真试验,仿真结果表明反演模型理论精度高,有效性好。基于该算例,对所提出的反演模型进行误差分析,分析结果表明当远场测量精度满足幅度误差小于0.45 dB,相位误差小于±5°时,反演结果的误差小于10%,该精度完全可以满足工程使用的精度要求。

Select

考虑压降的开式布雷顿CHP装置性能优化

杨博, 陈林根, 王文华, 孙丰瑞

机械工程学报. 2016, 52(10): 166-175. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.166

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

考虑工质在流动过程中的压降不可逆性,建立开式简单布雷顿热电联产装置的有限时间热力学模型。以可用能率、火用输出率、利润率、第一定律效率和火用效率为目标研究装置的性能。通过Matlab数值计算,在无燃料消耗和装置尺寸约束下,优化了压气机进口相对压降,得到了最优可用能率、火用输出率和利润率,进一步优化压比,得到了最大火用输出率和利润率;在有约束条件下,优化压气机进口相对压降,得到了最优第一定律效率和火用效率,同时得到了各部件最佳的流通面积分配,进一步优化压比,得到了最大第一定律效率和火用效率。研究设计参数对装置最优性能的影响,发现分别存在最佳的供热温度使火用输出率、利润率和火用效率取得双重最大值。通过比较发现按最大火用输出率设计能使装置具有较大的可用能率和较低的压比,按最大利润率设计能使装置具有较大的第一定律效率和火用效率以及较低的燃料和空气消耗。

Select

基于流固耦合作用的柔性体流噪声降噪机理研究

刘占生, 马瑞贤, 杨帆, 张广辉

机械工程学报. 2016, 52(10): 176-184. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.176

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

舵体与流体相互作用产生的流噪声是水动力噪声的主要来源之一,这种噪声以宽频噪声为主,一般的降噪措施难以对其进行有效控制,而柔性舵体提供了解决的技术方案。以柔性NACA0018翼型为对象,基于流场大涡模拟、考虑任意运动固体边界的声学FW-H方程、并进一步利用弱耦合流固耦合算法考虑流体与柔性体的相互作用,对柔性翼型绕流非定常流场及流致噪声进行仿真,系统地分析不同攻角下柔性体的变形对流动、声源特性及流噪声辐射特性的影响。仿真结果表明：柔性体的变形延缓了壁面的流动分离,减小了湍流区,并抑制了壁面的压力脉动;降低了转捩区和湍流区的壁面声源强度,层流区的声源强度在大攻角下减小,而在小攻角下增大;随着攻角的变化,远场辐射噪声总声压级在翼型弦长方向和法线方向上呈现不同的变化规律,噪声频谱特性也表现出不同的规律。

Select

采用双螺杆压缩机的机械蒸汽再压缩污水处理系统试验研究

沈九兵, 张凯, 邢子文, 房文娜, 曹建文

机械工程学报. 2016, 52(10): 185-190. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.185

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对国内自主研发的采用双螺杆压缩机的60 t/d双效机械蒸汽压缩(Mechanical vapor compression, MVC)采油污水处理系统进行调试及变工况试验研究,分析压缩机转速、一效进水温度和二效出水循环量对系统产水量及产水能耗的影响,为系统优化设计及市场化提供参考。研究表明,系统能稳定运行,在60 t/d原料水处理量下,系统产水量约为1.03 t/h,每吨水处理能耗为35 kW·h;双螺杆压缩机工作过程喷入的冷却水水质需要满足一定要求,避免转子及机壳表面结垢发生故障;随压缩机转速升高,系统产水量升高,产水能耗存在最低值,即压缩机转速及系统运行工况存在最优匹配关系;系统产水量及产水能耗随一效进水温度升高而分别升高和降低,且这种规律不受压缩机转速影响;随着二效出水循环量的升高,系统产水量逐渐升高,升高幅值随一效入口温度升高而降低。

Select

基于T-S模糊故障树的多态系统性能可靠性

孙利娜, 黄宁, 仵伟强, 李心坤

机械工程学报. 2016, 52(10): 191-198. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.191

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

T-S模糊故障树是由一系列具有 IF-THEN 规则的 T-S逻辑门构成的故障树,可以解决复杂系统可靠性分析中故障多态、故障机理不明确、底事件失效率难以精确得知的问题。目前该方法主要分析系统中的功能故障问题。实际中,复杂多态系统内部很多故障常常会造成性能降级,出现多性能状态,进而系统在不同的故障状态下具有不同的性能可靠性。通过对T-S模糊故障树所表示的系统赋予性能变量及故障多态下的不同性能值,利用统计学中的期望思想,提出一种分析系统故障多态下的性能可靠性方法,以及已知某一底事件或中间事件在故障状态下分析系统性能可靠性的方法。通过对目前大型飞机上常用的航空电子交互式以太网(Avionics full duplex switched ethernet,AFDX)进行分析建树,利用该方法求解系统在多故障状态下的性能可靠性,进行了实例分析。

Select

基于两级压力源的液压机快锻节能控制研究

姚静, 李彬, 孔祥东

机械工程学报. 2016, 52(10): 199-206. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.199

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对传统电液比例阀控快锻液压机系统功率浪费严重的问题,采用四象限负载轨迹分析方法,对其快锻工况下能量分配及流动情况进行研究,得到不同执行器的负载特性,并以满足不同执行器的负载匹配为目标,同时兼顾快锻过程中的能量回收及再利用,提出一种基于两级压力源的新型液压机快锻节能系统。研究两级压力源的参数设计及匹配问题,给出两级压力源构成元件的模型和参数计算方法。采用功率键合图的建模方法,建立快锻液压机系统的数学模型,对两级压力源快锻液压机系统的功率流进行仿真分析;基于0.6 MN液压机试验台,对该快锻系统的控制和节能特性进行试验验证。结果表明,基于两级压力源的新型液压机快锻系统加载时控制精度达到1.5 mm,有用功提高至24.4%。与传统的电液比例阀控系统和采用蓄能器的液压机快锻系统相比,该系统不仅满足了不同执行器的负载匹配需求,而且具有能量存储和再利用的功能,大大降低了装机功率和节流损失,且实现了零溢流。

Select

叶片数对离心泵叶轮失速特性影响研究

周佩剑, 王福军, 姚志峰

机械工程学报. 2016, 52(10): 207-212. https://doi.org/10.3901/JME.2016.10.207

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为研究叶片数对离心泵叶轮失速特性的影响,以4种不同叶片数的离心泵叶轮为研究对象,采用改进的亚格子模型(Sub-grid scale model, SGS)对叶轮的内部流场进行数值模拟,得到不同叶片数的失速团的运动规律,以及失速频率、失速团个数、转速等特性参数。研究表明,叶片数对叶轮内部失速团的类型有显著影响,当叶片数为偶数时,会发生“交替失速”流动现象;当叶片数为奇数时,会发生“旋转失速”流动现象。另外,叶片数对失速团特征参数也有一定影响。当发生“交替失速”时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,失速频率也随之变化,4叶片叶轮失速团的失速频率约是6叶片的2.4倍;而当发生“旋转失速”时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,转速也随之增大,7叶片叶轮失速团的转速约是5叶片的1.8倍,失速频率是它的3.8倍。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2016年, 第52卷, 第10期　
刊出日期：2016-05-15

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2016年, 第52卷, 第10期 刊出日期：2016-05-15

2016年, 第52卷, 第10期　
刊出日期：2016-05-15