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第44卷,第6期
刊出日期:2016年06月
  • 李萍,朱国力,龚时华,岳岚 P1-6
    以西门子840D数控系统为实验平台,提出了交流伺服系统转动惯量辨识的新方法,该方法利用840D数控系统的同步动作功能,实现了M序列形式的速度激励信号的给定以及驱动力矩设定值和轴速度输出值数据的采集;基于最小二乘辨识算法,利用Matlab系统辨识工具箱对采集的输入输出数据进行辨识,实现了交流伺服系统转动惯量的辨识.实验结果表明:所提出的辨识方法能准确地辨识出伺服系统的转动惯量,该方法简单、有效,适合数控伺服系统模型的辨识.
  • 韩彦峰,王家序,周广武,肖科 P7-12
    针对混合润滑数值分析将动压效应、弹性变形和界面接触特性耦合而非常耗时的问题,基于共享内存并行系统的多线程程序设计语言OpenMP,提出一种多线程混合润滑并行计算数值方法——红黑线交叉并行计算法.该并行计算模型是将雷诺方程求解域分成两个相互独立的子求解域,依次对两个子求解域进行并行数值求解,可以有效克服CPU线程间数据争用问题,加快求解速度.着重研究了并行计算核数、网格数量和工作站配置对并行计算性能的影响,分析结果表明:并行计算模型能够有效提高滑动轴承混合润滑计算速度,并行计算速度的提升幅度与并行计算核数成非线性关系,随着CPU核数的增加计算速度的增加幅度逐渐减小;此外,与内存和缓存相比,CPU的主频对并行计算速度有非常大的影响.
  • 杨忠炯,包捷,周立强 P13-17
    针对硬岩掘进机在掘进过程中产生的随机振动对电磁换向阀的影响,建立了阀在换向以及中位工况下的数学模型,绘制阀芯在换向与处于中位时阀芯位移的功率谱密度图像,结合试验仿真分析了随机振动参数与阀体结构参数对换向阀动态特性的影响规律.研究表明:换向过程中,随着白噪声方差增大,阀芯位移超调量基本不变,稳态下阀芯位移波动幅值呈波动性增加;随着白噪声均值增大,阀芯位移超调量在51%~55%范围内波动,但稳态下阀芯位移波动幅值基本不变;通过减小阀芯质量,增大弹簧刚度与黏性阻尼系数,可以改善阀芯在随机振动下的动态特性;阀芯处于中位时,随着方差与均值的增大,其位移波动更剧烈.
  • 徐峰祥 P18-23
    为了进一步了解拼焊板结构的耐撞性以提高其设计水平,将其设计变量(例如材料等级和厚度属性等)在离散空间内给定并进行耐撞性优化设计.分析了焊缝位置和焊点间距对耐撞性能的影响,通过对比可知前者对加速度影响更大.结合非支配序列遗传算法对拼焊板结构进行了多目标优化设计,优化后结构的峰值力降低31.09%,比吸能增加6.84%.优化结果表明:该优化策略能为车身拼焊板结构的轻量化和耐撞性设计提供指导,具有一定的工程意义.
  • 李烨健,孙宇,胡峰峰,王栓虎 P24-28
    为了减小机构中由惯性载荷引起的振动,提出了一种平面机构振动力/力矩综合动平衡优化方法.对于给定尺度和驱动特性的机构,惯性力仅依赖于运动构件的质量分布.利用集中点质量表示各运动构件的惯性特性,同时以其位置参数作为设计变量,最终建立了机构的综合动平衡优化数学模型,并将该模型应用于多杆压力机传动机构,该方法适用于一般平面连杆机构.
  • 刘志恩,何洁,郑灏,肖生浩 P29-34
    为了解决车身动力学仿真的计算效率问题,提出基于超单元建模法的车身结构动力学仿真分析方法.该方法将某MPV车型车身结构划分为若干个子系统,通过超单元缩聚、剩余结构求解及超单元数据恢复三个阶段获得车身系统模态参数和频响函数.结果表明:与传统建模分析方法相比,在不降低计算精度的前提下,采用超单元建模法进行车身模态分析时的计算时间缩短约6.9%;在结构优化目标下进行基于频率响应分析的整车加速工况仿真时的计算时间缩短约87.7%;并且在整车加速工况仿真中,通过超单元建模分析方法得到的车内地板振动响应在总体趋势和峰值频率点方面均与试验结果较一致.
  • 胡溧,施耀贵,杨驰杰,杨启梁 P35-39
    提出应用颗粒阻尼进行封闭空腔目标场点的降噪处理的方法,对薄钢板焊接而成的形似乘用车的封闭空腔进行板件贡献量分析,找到了对空腔内目标场点的峰值声压贡献量最大的板件,并通过粘贴某型颗粒阻尼器的方法对目标场点的声压进行了优化.对颗粒阻尼器粘贴在封闭空腔不同位置的目标场点声压进行实验比较,验证了板件贡献量分析的正确性;对封闭空腔上添加颗粒阻尼器容器、与颗粒阻尼器质量相同的附加质量和颗粒阻尼器三种情况的场点声压进行实验对比,并分析了颗粒阻尼对封闭空腔内目标场点声压的影响;最后通过实验与仿真数据对比的方法,验证了颗粒阻尼器的阻尼损耗因子在仿真计算中的应用方法.
  • 杨洪涛,章刘沙,费业泰,彭东林 P40-45
    为了提高寄生式时栅角位移传感器的精度,深入分析误差源产生机理和变化规律,确定其主次影响因素,通过对传感器结构分析和行波公式推导分析,得到寄生式时栅角位移传感器的主要误差来源,包括两相激励信号时间、空间正交性误差以及驻波信号幅值误差、线圈零点残余电压引起的误差等.对各误差分量的具体谐波频率次数进行理论推导,确定了产生不同谐波误差分量的具体原因,并通过实验进行验证.验证结果表明:导致传感器产生零点残余电压的误差影响因素对传感器测量精度的影响最为显著,为寄生式时栅传感器的主要误差来源;激励信号的时间、空间正交误差及两列驻波信号的幅值不等为次要来源.
  • 魏青松,唐萍,吴甲民,周舰 P46-51
    针对传统加工方式复杂结构多孔堇青石陶瓷零件难成形问题,提出采用激光选区烧结(SLS)成形复杂宏观多孔堇青石(2MgO•2Al2O3•5SiO2)陶瓷,利用高温烧结对有机粘结剂的烧损作用成形微观多孔,以获得宏、微观孔并存结构.通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征SLS成形陶瓷的微观形貌及相特征,并研究SLS工艺及高温烧结温度对陶瓷强度及孔隙率的影响规律.SEM结果显示:SLS成形的多孔陶瓷初坯存在大量不规则孔隙,经过高温烧结后孔隙因为有机粘结剂的分解而增多,然后随高温烧结温度的升高孔隙逐渐减少.XRD分析结果表明:堇青石经SLS和高温烧结温度1 400 ℃以下时其相组成无明显改变,高于1 450 ℃时,出现部分分解,得到MgO相.SLS初坯抗压强度达1.54 MPa,经1 400 ℃高温烧结4 h其强度达到13.77 MPa.最后,应用优化工艺成形出传统工艺难以制造的复杂多孔堇青石陶瓷.
  • 张东亚,董光能,高峰,李艳 P52-56
    采用叠装-粘接工艺制备了不同润滑剂含量的钢-聚合物叠层复合材料,以GCr15钢球为摩擦配副,在球-盘摩擦试验机上考察叠层复合材料在不同磁场强度下的摩擦学性能.摩擦实验结果发现:随着磁场强度增大,不含润滑剂的叠层复合材料(S0)的摩擦系数和磨损率均发生显著降低;含润滑剂的叠层复合材料(S4)的摩擦系数和磨损率先缓慢降低后增大.用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观察磨损表面形貌和元素分布,分析其磨损机理表明:细小磨屑被磁场吸附在接触表面并形成了滚珠效应,显著改善了S0的磨粒磨损和粘着磨损;在摩擦热和涡流热作用下,润滑剂迁移到硅钢表面并形成转移膜,使得S4具有良好的润滑性能;在无磁场时S4的聚合物表面发生疲劳剥落,在磁场作用下聚合物以塑性流动和粘着磨损为主.
  • 丁晓浩,齐辉,张洋,杨军 P57-62
    采用复变函数法、格林法和保角映射法研究了双相介质半空间界面裂纹及其附近椭圆形孔洞对水平剪切(SH)波的散射,给出了椭圆形孔洞的动应力集中系数和界面裂纹尖端动应力强度因子的分布情况.首先,将理论模型沿垂直界面剖分为两个直角平面模型,利用保角映射法和镜像叠加原理构造直角平面中平面波场及椭圆形孔洞产生的散射波场;其次,根据界面上的应力和位移连续性条件,利用界面契合技术和裂纹切割技术将两个直角平面契合成含有界面裂纹的双相介质半空间;最后,通过具体算例给出了不同参数条件下椭圆形孔洞的动应力集中系数及界面裂纹尖端的动应力强度因子的分布情况.结果表明:入射角度、入射波数、材料参数、裂纹长度等因素会对动应力集中系数及动应力强度因子的分布产生影响.
  • 刁爱民,李海涛 P63-67
    针对水下爆炸作用下舰船整体运动响应的理论预报问题,将船体结构简化为等截面直梁,以炸药在船体梁中部正下方爆炸工况为研究对象,将爆炸载荷压力曲线划分为五个典型阶段.结合平板边界条件下的冲击波和气泡载荷压力分布函数,建立了冲击波和气泡联合作用下船体梁整体运动响应的简化理论计算模型,并利用船体梁模型试验对该方法进行了验证.结果表明:所建立的水下爆炸作用下船体梁整体运动响应理论模型具有一定的合理性,能够反映船体梁整体运动过程及响应幅值.
  • 孙瑜,苏玉民,刘伟 P68-71
    对19A导管桨的试验模型进行改进,在导管内壁后半部分增加突起结构来提高导管桨的推进效率.应用计算流体力学中的SST k-ω模型对19A导管Ka4-55螺旋桨的水动力性能进行计算,得到了导管桨在各个进速系数下的推力系数、转矩系数和螺旋桨效率以及导管上的推力系数.通过与实验结果进行对比,验证计算方法的可靠性.对导管改进结构参数进行优选,得到设计进速系数下效率较高的导管模型.对比结果显示:改进导管可以提高导管桨效率,设计进速系数J=0.5处,效率能够提高2.62%.通过对比改进前后导管桨压力分布和导管内速度分布,分析了改进导管桨水动力性能提高的机理.
  • 侯远杭,梁霄,姜晓静,史雄华 P72-77
    为了使非高精度的近似模型在船型优化中发挥最大效用,引入不确定性优化方法,采用区间数描述反向传播(BP)神经网络构建的兴波阻力系数近似模型的不确定性,基于主尺度与船型系数联合组成的设计空间构建了最小总阻力的优化模型.采用双层嵌套优化体系,外层采用加入学习因子改进策略的粒子群算法对引入罚函数的总阻力目标函数进行优化,内层采用改进的快速模拟退火算法针对近似模型的不确定域求解目标函数区间.算例表明了不确定性优化体系的优越性与两种优化算法的适用性.
  • 邓军林,杨平,董琴,汪丹 P78-83
    结合Dugdale模型,以表面裂纹尖端累积塑性应变为控制参量,提出一个低周疲劳载荷下含半椭圆形表面裂纹船体板的裂纹尖端张开位移(CTOD)分析模型.利用有限元法模拟了表面裂纹尖端累积塑性变形、表面裂纹几何特性、应力均值以及材料应变硬化系数等相关因素的影响,结合最小二乘法拟合出基于表面裂纹尖端累积塑性应变的考虑表面裂纹几何特性、应力均值以及材料应变硬化系数影响的CTOD二阶多项式.
  • 丁俊才,吴斌,何存富,周洋帆 P84-90
    鉴于处于不同界面形式的多层粘接结构中波传播问题的描述非常复杂,在将粘接薄层假定为具有松弛时间τ的黏弹性体的情况下,推导了平面纵波入射时板状粘接结构中含有无量纲参数ωτ的纵波和横波的反射与透射系数表达式.将该方法应用于铝-环氧树脂-聚苯乙烯结构并与已有结果进行比较,证实了利用对ωτ赋值表征界面状态的可行性;以钢-环氧树脂-钢粘接结构为例,研究了入射角度和频厚积的变化对声波反射与透射特性的影响.结果表明:当纵波垂直入射时,若粘接界面为完好或滑移连接,纵波的反射和透射系数曲线会产生周期性谐振;当倾斜入射时,在特定频厚积下,采用纵、横波的反射或透射系数法可有效辨别界面形式;为实验采用超声波检测粘接结构提供了理论依据.
  • 夏锦林,李珂,葛耀君,周超 P91-97
    通过减小主跨为1 708 m悬索桥的主缆间距,分析了内倾式双主缆体系的动力特性和颤振性能.动力特性计算发现:减小主缆间距,能在维持竖弯基频的基础上有效提高扭转基频;附加的侧弯扭转耦合振型在两个自由度上的等效质量均较小,且频率介于竖弯、扭转基频之间.为说明该振型的侧弯扭转强耦合效应对颤振稳定性的影响,分别基于二维两自由度和三维全自由度状态空间方法对比分析了颤振性能.二维结果显示,小主缆间距时侧弯扭转耦合振型较常规纯扭振型对颤振更不利;三维分析显示,主缆间距较小时,上述耦合振型参与程度较高,反之,纯扭振型参与较多,同时第二阶竖弯振型作用明显.结果表明:内倾式双主缆体系悬索桥的颤振稳定性受多振型影响,传统二维两自由度分析结果可能不安全,有必要进行三维全自由度颤振分析.
  • 耿大新,石钰锋,阳军生,杨峰 P98-103
    湘桂线石头岗隧道下穿衡昆高速工程,在对85 m超长Φ159 m大管棚内力现场测试分析基础上,建立精细化的数值模型对长管棚作用机理进行研究.提出管棚预支护结构受力的纵向可按掌子面前方受拉段、掌子面后方受压段、靠近洞口受拉段分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ区,其中:Ⅰ区呈凸起分布,峰值位于掌子面前方一定距离处;Ⅱ区为凹形分布,计算峰值位置滞后掌子面一定距离;Ⅲ区自洞口向内呈逐步减小趋势,峰值位于洞口处.各区间长度除Ⅰ区维持基本不变外,Ⅱ和Ⅲ区间长度随掌子面掘进而增长;各区内管棚受力也随隧道掘进而增长,且表现为先快后慢趋势.
  • 胡耀垓,宋欢,姜春华,赵正予 P104-110
    针对小功率斜向返回探测装置,提出了一套完整的返回散射电离图自动判读算法.该算法根据电离图中的垂测回波信息和E层、F层的回波幅度差来识别电离图的传播模式,在此基础上利用最小群时延理论提取电离图回波的前沿点,通过残差分析去除伪前沿点,然后采用多元线性回归模型拟合前沿点,得到光滑的前沿拟合曲线.返回散射电离图自动判读结果表明:自动判读算法充分利用了电离图回波前沿特征和回波幅度信息,能够有效识别电离图的传播模式和前沿,解决了人工判读的非实时性问题,为斜向返回探测技术的广泛应用奠定了基础.
  • 胡健生,宋祖勋,张倩,郭淑霞 P111-116
    针对在正交频分复用(OFDM)系统稀疏信道估计中,经典正交匹配追踪(OMP)算法存在计算量大且需要已知稀疏度的问题,提出一种基于搜索空间预处理的自适应正交匹配追踪算法.使用正态分布来拟合多径信道抽头位置在相邻码元时刻的变化,依概率将搜索空间分成优先集和补充集,并将最近两次迭代后的残差比值作为搜索空间变换和迭代终止的判定依据.在多径数量未知且抽头位置变化的情况下,仿真验证所提算法的有效性.理论分析及仿真结果表明:新算法的计算复杂度低于经典OMP,前者的信道估计性能明显优于稀疏度未知时的后者以及线性估计法和最小均方误差估计法的性能.
  • 李丹,袁凌,胡迎松,张训 P117-122
    针对大规模人群运动模拟中计算效率较低、实时性较差的问题,提出一种在智能体模型中引入势能场的新方法.该方法主要运用势能场来构建环境模型场力图,智能体通过感知获取环境信息,并规划初步行动路线;利用场力图,智能体再进行避免碰撞的行为决策.实验仿真表明:势能场的引入使感知计算在障碍物生成时就进行,避免了运动过程中还须要对静态障碍物进行计算,实现了预先计算的控制机制,使得大规模人群运动模拟的帧速率有较大提高,在保证准确性的同时还能提高效率.
  • 毕林,贾明涛,陈鑫,朱忠华 P123-127
    针对复杂矿体结构模型三角形面片数量大、模型几何质量不高,致使基于结构模型构建块段模型非常耗时、鲁棒性不高等问题,提出通过三维到二维的转换方式,将体元与多面体内外关系的三维判断转化为在二维面上进行多边形区域内外点集筛选的方法,并结合栅格扫描法,实现三维复杂矿体的块段模型快速构建算法;通过引入伪八叉树作为规则网格与八叉树模型的桥梁,实现基于八叉树的块段模型高效构建.实验结果表明:该算法可以处理任意复杂矿体模型构建基于八叉树的块段模型,速度快、鲁棒性高,不仅适用于基于矿体结构模型构建块段模型,也适用于同类三维矢量数据向三维栅格数据的转换.
  • 吴钦木,安林杰,李叶松,曹敏 P128-132
    为了实现电动车用IPMSM的实时效率优化控制,实时地求解电机的损耗最小化电流,提出一种基于投影动态系统的IPMSM损耗化最小化电流求解方法.该方法首先将电机效率优化控制建模为基于转矩、电流和电压约束的优化问题;接着将该优化问题分为两种情况考虑,即损耗最小化电流处在电压约束区域内和约束边界上,利用优化理论将每种情况的电流求解转化为非线性方程组的求解;最后利用投影动态系统实现该非线性方程组的求解.基于投影理论和矩阵范数理论分析得出该动态方系统的收敛条件,该条件简单且易于求得.仿真结果表明该方法有效且正确.
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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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