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第40卷,第11期
刊出日期:2012年11月
  • 闫蓉,潘文斌,彭芳瑜,蔡飞飞 P1-5
    建立了机床-刀具-工件整体工艺系统综合动刚度场模型,采用实验和仿真相结合的方法计算综合动刚度场.该动刚度场可反映整体工艺系统在工作空间中不同加工位置、不同刀具-工件相对姿态的综合动刚度分布规律.提出了表征整体工艺系统综合动刚度性能的指标,该指标能定量描述多轴加工工艺系统动刚度较弱的频率区间和刚度软化的程度,可用于指导加工稳定性建模与分析.
  • 李凌阳,张云清,付文奎,覃刚 P6-11
    推导了带平衡悬架三轴商用车的平顺性和操纵稳定性运动方程,采用半车模型分析平顺性,采用三自由度模型分析操纵稳定性.选取10个优化变量,并运用社区培养遗传算法 (NCGA)对各模型进行了多目标优化,用蛛网图法将10个Pareto有效解直观地表示出来.根据目标极值法、目标均衡法、理想值法、单目标最优法这4种不同的设计需求标准,从10个Pareto有效解中筛选出4种不同的优化方案,有效地提高了整车的平顺性和操纵稳定性.
  • 徐江,程丞,武新军,沈功田 P12-16
    从磁致伸缩效应的基本原理出发,研究磁致伸缩换能效率与偏置磁场的对应关系,得到了换能效率的评价方法和用于评价永久磁铁及直流磁化线圈磁化效果的等效方法.该方法由永久磁化器和直流线圈同时提供方向相反的偏置磁场,通过调节线圈的电流,得到磁致伸缩换能效率与电流之间的关系;再利用换能效率仅与偏置磁场的大小有关而与偏置磁场的方向无关的对称特性,确定叠加偏置磁场的平衡点即叠加磁场强度为零的点,从而得到永久磁化器和直流线圈的等效关系.最后通过实验对等效关系进行了验证.
  • 柴辉,葛文杰,杨方,魏敦文 P17-21
    设计了一种可用于非结构环境的弹跳机器人,该机器人采用非对称齿轮六杆闭链机构作为弹跳机构.为分析机器人的跳跃运动,对机器人起跳阶段的动力学进行研究.首先采用矢量闭环方法建立机器人起跳阶段的位置、速度和加速度方程,然后根据动力学普遍方程推导出动力学理论模型.在此基础上,利用Matlab对动力学方程进行数值求解,利用研制的原理样机进行弹跳试验.试验结果表明:理论值和试验结果较为符合,验证了起跳阶段动力学建模及数值分析的有效性.
  • 杨锋苓,周慎杰,张翠勋,王贵超 P22-26
    为研究偏心搅拌时的固液悬浮特性,采用PC-6D浓度测量仪研究了Rushton桨偏心搅拌槽内石英砂-水两相体系的悬浮过程,分析了偏心搅拌时的固液悬浮特征,测量了不同偏心率时的固相浓度分布和功率消耗,并与中心搅拌进行了对比.结果发现:偏心搅拌时的临界悬浮转速和功率消耗均随偏心率的增大而增大,偏心率较小时的临界悬浮转速比中心搅拌时低,相同搅拌转速时偏心搅拌的功率消耗比中心搅拌时大;偏心搅拌时的固相浓度分布比中心搅拌均匀,偏心率为0.2时的悬浮效果最好,此时的临界悬浮转速约为中心搅拌时的80%,能节省功率消耗.
  • 郭增伟,葛耀君,杨詠昕 P27-32
    针对基于Scanlan自激力模型的桥梁颤振分析方法不能直接以风速作为参数对颤振临界风速进行自动无迭代搜索的缺陷,采用现代控制理论中对动态系统的状态空间描述方式,将结构和气流作为一个动态系统,在状态空间内对自激力进行表达,建立桥梁颤振运动方程并实现了桥梁颤振临界风速的直接求解.通过对系统状态空间中的气动状态进行优化处理,减小了系统状态空间的维数,并结合模态跟踪技术解决了基于状态空间颤振分析中关于结构固有模态根识别的问题.以具有理论解的理想平板截面的简支梁为例验证了算法的正确性,并将其应用于润扬长江大桥的颤振分析中,分析结果和风洞试验结果基本一致.
  • 戴公连,闫斌,魏标 P33-36
    在以门式墩作为下部结构的高速铁路桥梁设计中,为简化门式墩纵向刚度的计算,推导了考虑两立柱抗推、抗扭刚度以及横梁抗弯刚度的门式墩整体纵向刚度表达式.在此基础上提出了参数优化方法,研究了门式墩纵向刚度的降低对梁轨相互作用的影响.分析表明:考虑抗扭刚度可将门式墩总刚度提高20%;与普通钢筋混凝土桥墩相比,门式墩所受墩顶水平力略有降低,但门式墩附近钢轨制动力增大;门式墩纵向刚度应尽量接近相邻桥墩以减小钢轨纵向力.
  • 张大山,董毓利,吴亚平 P37-42
    基于经典屈服线理论的机动法,建立虚功方程时考虑了大变形下混凝土板塑性铰线截面处的钢筋伸长做功,提出了计算大变形下混凝土单向板在均布荷载作用下极限承载力的改进机动法.为验证本方法的合理性,开展了3种边界条件的6块钢筋混凝土单向板在大变形下的静载试验,并将试验结果与计算结果进行了对比.结果表明:在大变形下混凝土单向板的破坏模式与经典屈服线理论的塑性铰线模式一致;由于受拉薄膜效应的存在,单向板挠度达到跨度的1/15时,仍能承受较大荷载;本方法计算的板极限承载力与试验结果相差不超过10%,具有较好的精度.
  • 郑俊杰,赖汉江,董友扣,张军 P43-47
    采用离散元法软件PFC2D,建立了桩承式路堤承载特性颗粒流试验模型.分析了路堤荷载下填土颗粒间接触力、应力和竖向位移等的分布规律以及桩土应力比的变化规律,并研究了桩间距、桩帽宽度、颗粒间内摩擦角和颗粒形状等因素对桩承式路堤承载特性的影响.结果表明:填土颗粒中土拱结构主要存在于桩顶1倍桩净间距高度范围内;桩帽宽度越大,桩间距越小,桩土应力比越大但土拱结构稳定性越弱;填土颗粒表面越粗糙,内摩擦角越大,桩土应力比越大且土拱结构稳定性越强;随着路堤荷载的增加,填土颗粒中土拱结构呈现出形成破坏再形成的变化规律.
  • 熊学玉,高峰 P48-52
    为研究预应力型钢混凝土框架梁的内力重分布及弯矩调幅规律,完成了2榀预应力型钢混凝土框架的竖向静力实验.结果表明:预应力型钢混凝土框架梁能够实现内力重分布,梁端截面荷载曲率曲线近似为线性.采用有限元分析软件对试验框架进行了仿真模拟,并对试验框架梁型钢截面尺寸、相对受压区高度的参数进行分析.基于试验及有限元分析结果,提出了预应力型钢混凝土框架梁端塑性铰长度计算公式,并给出了以梁端控制截面在极限荷载下的弹性弯矩计算值与张拉引起的次弯矩之和为调幅对象、以相对受压区高度和塑性转角为自变量的调幅系数计算公式.
  • 崔岚,郑俊杰,章荣军,余舜 P53-57
    针对中条山公路隧道的软弱破碎带围岩的地质情况,采用有限差软件分别对台阶法与单侧壁导坑法施工时隧道的掘进过程进行了数值模拟.对不同开挖方式下围岩变形(拱顶沉降和收敛位移)和初期支护(初衬和锚杆)应力进行了比较.结果表明:当上台阶通过时,围岩变形和初支受力都较大;在抑制洞周位移方面,单侧壁导坑法优于台阶法,但在软弱破碎围岩条件下,其优势并不显著;在控制初衬结构受力方面,台阶法优于单侧壁导坑法.
  • 冷巧娟,钱江,黄频 P58-62
    基于钢筋混凝土构件端部锚固钢筋黏结-滑移机理,在Ustuner局部黏结应力-滑移关系的基础上推导出钢筋应力-滑移关系骨架曲线的计算方法.分析了配箍率、混凝土的有效约束宽度、钢筋延伸长度对钢筋应力-滑移关系的影响.将推导的钢筋应力-滑移关系曲线应用于OpenSees有限元软件中,对已有的2根既有钢筋混凝土构件进行有限元模拟,分析结果与试验结果符合良好.
  • 张军锋,葛耀君 P63-67
    以某大型冷却塔为例,通过与自重和风荷载作用效应的对比和荷载效应组合,分析了温度效应对结构设计的影响,并对比了中、英、德3国规范温度效应的相关条款和构造要求.结果表明:初始温度对温度效应基本没有影响,但檐口和下支柱等端部构件温度荷载参数的缺失使塔筒上下端形成温度边界约束,致使本区域构件的内力急剧增加;环向弯矩同样是结构设计中的控制性内力,并且温度效应对环向弯矩的贡献一般要显著大于风载荷效应的;相比英、德规范,我国规范的环向最小配筋率明显偏低,为保证环向强度安全,须通过结构计算而不能简单采用构造配筋,故有必要适当提高环向最小配筋率.
  • 李威,曾志松,韩旭 P68-71
    针对具有复杂弹性支承条件下的欧拉梁,建立其在切向力作用下的运动微分方程.采用广义微分求积法(GDQR)对微分方程在空间上进行离散,获得由动力方程组及边界条件组成的特征值矩阵方程,通过求解特征值矩阵方程来分析梁的稳定性.由计算结果可以发现:剪切系数对临界载荷的影响与梁两端4个支撑弹簧的刚度组合关系密切,当两端各有一个弹簧刚度取无穷大时,剪切系数对临界载荷大小没有影响;随着剪切系数的变化,一端固支、一端弹性支承梁的失稳形式会发生突变.
  • 李华东,朱锡,梅志远,张颖军 P72-76
    李华东,朱锡,梅志远,张颖军 基于Reissner假设,研究了四边简支的功能梯度夹层圆柱曲板在轴向载荷作用下的屈曲问题.首先,根据功能梯度材料的本构方程,得出了芯材和表层的应力、位移及内力表达式;然后,根据曲板的平衡方程和协调方程,引用应力函数,得到了功能梯度夹层圆柱曲板的方程式;最后,将挠度、横向剪力及应力函数用双三角级数展开,给出了功能梯度夹层圆柱曲板轴向屈曲载荷的计算式.在算例中,通过与经典解及有限元解进行比较,证明了本文方法的正确性,并且分析了芯材上下表层弹性模量比及体积分数指数对功能梯度夹层板轴向屈曲载荷的影响.
  • 王展智,熊鹰,齐万江 P77-80
    建立了对转螺旋桨敞水性能数值预报模型,采用雷诺平均纳维-斯托克斯(RANS)方法结合SST k-ω湍流模型研究了美国泰勒水池的2组对转螺旋桨的敞水性能,通过滑移网格处理前后桨之间的相对运动,分析了前、后桨非定常推力系数和扭矩系数的变化规律.通过与试验数据的比较,结果表明:采用RANS方法结合SST k-ω湍流模型能够较准确地预报对转螺旋桨的敞水性能;对于前后桨叶数相等的对转螺旋桨,采取小的时间步长能够提高数值预报精度,而对于前后桨叶数不等的对转螺旋桨,可以适当地加大时间步长.
  • 赵藤,孙鹏,于雷 P81-83
    在Realizable k-ε湍流模式下对某高速三体船模型的黏性流场进行CFD数值模拟.不同航速下阻力的计算结果与试验数据最大误差为15.05%.分析得到三体船模型在不同航速下的自由面波形,显示出主侧体之间强烈的兴波干扰.最后计算不同航速下三体船模型的压力分布,较为理想地模拟出由于球鼻艏存在而导致的高压区,以及侧体内外两侧由于自由面高度不同而引起的压力分布的不同.结果表明:CFD数值模拟三体船黏性流场具备一定的可靠性.
  • 任慧龙,陈占阳 P84-88
    为了真实反映船体在波浪中的力学特性,在拖曳水池进行了分段模型自航迎浪试验,并将频率测试结果和载荷响应与拖航试验进行比较,结果表明:拖航与自航2种试验方式测量结果的差别主要体现在高频成分,且海况、航速越高,差别越明显.对自航试验模型失速现象进行了分析,得到了规则波中螺旋桨转速变化曲线.最后将2种试验方式得到的测量结果与基于非线性水弹性理论计算结果进行比较,二者符合较好.
  • 刘树勇,杨庆超,位秀雷,吴海平 P89-92
    针对混沌振动特征指数计算过程中,相空间轨道上邻近点方法计算量大、搜索效率低等问题,提出了一种改进邻近点快速搜索方法.首先应用kd树法分割样本空间并搜索重构吸引子上的邻域;然后根据吸引子的几何结构信息研究邻域的分布特点,剔除同一轨线上的邻点,得到能够真实反映轨道演化的有效点对.仿真结果表明改进的邻近点搜索方法能够有效地实现混沌吸引子上参考点邻域的搜索.
  • 罗雪梅,曾平,郑海红,谢琨 P93-96
    针对HDR图像色调再生提出了一种自适应分区映射算法.首先将HDR图像的色度和亮度信息分离,根据直方图特征对亮度进行自适应分区,并构造分段线性色调调整函数,将显示亮度范围分别分配给不同的亮度分区,以增加再现图像的感知对比度;然后通过双边滤波技术提取图像细节进行补偿,保证了再现图像细节可见;最后将彩色和非彩色信息合成,并对亮度压缩带来的彩度损失进行色彩校正.实验表明:新算法在动态范围压缩、细节保持和颜色表现上均优于传统算法.
  • 张晓燕,闻映红,谈振辉 P97-102
    从理论上分析了入射到高速列车车体上的垂直极化平面波在车体上产生的二次辐射场.利用爱因斯坦相对论和正反2次洛伦兹变换,得到了经过列车体的反射波解析式、二次辐射场的频率和反射角等参数.反射波频率和反射角不再遵守反射定律,而是与速度、入射角和方位角有关的函数.当y方向速度大于或等于0时,反射角均小于或等于入射角;y方向速度小于0时,反射角则大于入射角.随着入射角的增大,反射频率和入射频率之间的差距越来越大;随着y方向速度的增大,两者之差也逐渐增大.最后通过仿真计算和实测数据验证了理论分析的正确性.
  • 周威,郭万克,韩一波,朱本鹏 P103-105
    利用化学气相沉淀法(CVD),以Au为催化剂,在硅片衬底上制备出了纯ZnO与Ga掺杂ZnO和Co掺杂ZnO的纳米结构产物.对产物进行了物相分析与微观表征,并研究了双光子荧光特性.结果表明:样品均体现了较好的双光子光致发光性能;与纯ZnO纳米棒相比,Ga掺杂ZnO纳米棒在385 nm波长处具有很强的紫外发射峰,在520 nm波长处具有较强的绿光发射峰;Co掺杂ZnO纳米片在540 nm波长处具有很强的绿光发射峰,在385nm波长处具有非常弱的紫外发射峰,且可见光发射强度增高.
  • 钱洁,郑建国 P106-110
    提出一种基于正交试验设计的量子进化算法.通过正交试验设计方法找到最有效的优秀个体知识组合,利用基于正交试验因素分析的约束修补算子对知识组合进行修补,并将获得的知识组合作为量子群体的吸引子.同时,采用正交试验结果动态调节量子更新转角大小,使得量子更新更简洁且具有自适应学习能力.Rastrigin和Ackley函数优化和0-1背包组合优化实验表明:该算法缩短了量子寻找到最佳知识组合的时间,降低了计算成本,提高了算法精度.
  • 张向,陆继东,卢志民,董美蓉 P111-114
    将入口烟气流量和温度参数引入到余热锅炉汽包水位的控制算法中进行前馈补偿,采用模糊控制方法,设计了2个模糊控制器.控制器的流量修正值与传统蒸汽流量前馈修正值一起,对水位调节回路上的传统串级三冲量PID控制器的给水流量值进行修正.在纯低温余热发电站上以二级控制的方式进行试验,结果表明:该方法在水泥余热锅炉入口烟气温度和流量的大幅变化条件下仍能保持汽包水位的稳定,稳定性明显高于传统PID控制.
  • 齐学军,郭欣,郑楚光 P115-118
    对小龙潭褐煤进行酸洗、低温灰化和离子交换法处理,在热重上研究矿物质对煤气化反应性的影响.实验结果显示:酸洗使煤的比表面积、孔表面积和孔体积增大;随着气化反应的进行,煤中含碳物质不断消耗,煤中的铁发生团聚现象,降低气化反应性;过多的矿物质会抑制气化反应,阻碍气体产物的释放;Na以羧酸盐形式存在时促进煤的气化反应,以硅酸盐形式存在时无催化作用.
  • 李涛,张晓锋,乔鸣忠 P119-124
    从载波角度对多相空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行了研究,提出了谐波注入式多相SVPWM算法.建立了零序空间矢量基本函数的一般形式,确定了载波调制中对应于多相SVPWM的零序谐波注入量,通过载波调制的形式等效实现了多相SVPWM.以五相两电平逆变器结构为例,提出了SVPWM中矢量有效的充要条件.论述了多相SVPWM中有效矢量的构成、作用顺序和作用时间的一般性规律.在矢量空间中设定了调制比,得出了相数与线性调制范围的关系.通过实验证明了算法的正确性和有效性.
  • 颜伏伍,曹恺,胡杰,盛祥政 P125-128
    针对传统手持式汽车故障诊断设备的不足,设计了基于智能手机的汽车远程故障诊断系统.该系统由诊断通信装置、智能手机客户端、远程故障诊断服务中心等部分组成,通过OBD、蓝牙和Socket实现诊断数据传输.利用网络技术优势,提供基于案例推理的远程智能诊断共享服务.试验结果表明:该系统平均诊断时间约30 min,使用网络流量仅200 KB,满足对汽车诊断技术的实时性和移动性的需求.
  • 初亮,王彦波,祁富伟,蔡健伟 P129-132
    通过监测车辆行驶时的4个轮速的差异以及轮速与参考车速的关系,判断车辆的行驶状况和轮胎欠压状况,排除车辆转弯等短时间的载荷转移对车轮滚动半径的影响,并求出车轮半径的补偿因子,实时修正车轮的有效滚动半径,提高车轮速度的计算准度,保证了车轮防抱死系统对车轮半径变化的适应性,同时可间接地对单个欠压的轮胎进行预警.通过实车试验对比了轮速半径补偿前后的车轮防抱死的控制效果,证明了该方法可行性和有效性.
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主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
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