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第45卷,第2期
刊出日期:2017年2月
  • 声吸收边界附近圆柱壳自振特性分析
    李天匀,王鹏,朱翔,牛清勇 p1-6
    结合波传播法和虚源法,提出了分析声吸收边界附近圆柱壳的固有振动特性的解析方法,并考虑了声吸收边界的影响.通过与有限元仿真方法进行对比分析,验证了方法的有效性.数值计算表明:与无限域中圆柱壳固有振动特性相比较,当圆柱壳靠近声吸收边界时,圆柱壳模态频率将明显减小;声吸收边界对圆柱壳模态频率特性的影响随着壳体与边界之间距离的增大而逐渐减小,当壳体与边界之间间距大于5倍半径时,声吸收边界的影响可以忽略.此外,当圆柱壳靠近声吸收边界时,边界的声反射系数对耦合系统模态频率特性有显著影响.
  • 不锈钢护套对磁致伸缩导波桥梁缆索检测影响
    徐江,孙永,周金海 p7-11
    针对带有不锈钢护套的桥梁缆索磁致伸缩导波现场检测中传感器的安装问题,基于磁致伸缩效应及其逆效应建立了有限元模型,并通过仿真分别研究了不锈钢护套对磁致伸缩导波激励与接收的影响,进而得到不锈钢护套对导波检测信号的影响.通过实验室和实桥实验进行了验证,结果表明:不锈钢护套对磁致伸缩导波的激励过程与接收过程均会造成衰减,激励端与接收端不锈钢厚度对信号衰减的影响趋势基本相同.根据仿真与实验结果得到了可以将磁致伸缩导波传感器安装于不锈钢护套上的激励频率及不锈钢护套厚度的范围,为现场安装提供了指导.
  • 断级对三体滑行艇水动力性能影响的数值研究
    蒋一,杨东梅,孙寒冰,邹劲 p12-16
    为了研究三体滑行艇设置断级后的减阻效果,利用数值手段分别模拟了三体滑行艇的双断级方案和无断级方案在容积弗劳德数从3.14到5.83之间的绕流场,并将计算值与试验值进行了对比,验证了该方法的有效性.计算结果表明:槽道通气后其内部空气被吸入艇底形成了断级后空穴;所设置的双断级在减少艇底浸湿面积的同时提升了主艇体滑行面的滑行效率,在计算的速度范围内均有较好的减阻效果;断级对三体滑行艇的影响随着航速的增加而愈来愈明显,在计算的最高航速下,双断级可减少主艇体49.1%的浸湿面积,提升16.1%的主体升力,获得的阻力收益为17%;同时,断级还削弱了槽道内兴波,减少了槽道的浸湿面积.
  • Kappel桨水动力性能模型试验研究
    王睿,熊鹰,叶金铭,宋晗 p17-22
    对已有传统螺旋桨进行改型设计得到Kappel桨.在空泡水筒中对设计的Kappel桨与传统螺旋桨进行对比试验,试验中测试了两者的敞水性能、空泡性能以及脉动压力.试验结果表明:Kappel桨的梢端弯折结构能够抑制梢部绕流;在设计点Kappel桨敞水效率比传统螺旋桨高1.44%左右.在空泡不剧烈的情况下,Kappel桨的一阶和二阶脉动压力幅值比传统螺旋桨要小.试验中的Kappel桨梢端弯折部分较早出现了局部小片状空泡,但随着空泡变强,由于受到弯折部分的阻隔,并未沿着导边发展,而是沿桨叶弦向泄出.为了提高Kappel桨的空化性能,要尽量减小梢部弯折部分叶剖面与来流作用的攻角.
  • 考虑螺旋桨负载的液压推进器动力学响应分析
    李新飞,姜述强,崔洪斌,王宏伟 p23-28
    为了研究作业型遥控水下机器人(ROV)的运动控制和液压推进器系统的动力学响应特性,提出了一种考虑螺旋桨动态负载特性的液压马达的流量、压力、扭矩、转速和螺旋桨的转矩、推力的迭代求解方法,建立了一种伺服阀控制液压推进器动力学系统的仿真模型.通过数值仿真,分析了不同水流进速时液压马达及螺旋桨的动态响应过程及特点,比较了不同控制电压下螺旋桨的推力输出响应,得到了液压推进器的控制电压和实际推力之间的关系曲线.这种推进器的建模和仿真方法对水下机器人和过驱动船舶的运动控制和推力分配策略的研究具有较高的指导意义和工程价值.
  • 粗集料表面纹理粗糙度的多重分形评价
    周兴林,肖神清,肖旺新,冉茂平 p29-33
    以多重分形理论为基础,研究了6种集料(闪长岩、辉绿岩、花岗岩等,粒径为9.5~13.2 mm和13.2~16 mm两档)表面粗糙度.通过60X显微放大6种集料表面,获得各集料较为直观的粗糙度评价;然后采用激光轮廓仪获取集料表面轮廓高程数据,对轮廓数据进行Butterworth高通滤波处理,分离出表面粗糙度纹理信号,验证了集料表面纹理具有多重分形特性;最后对各集料的多重分形谱参数Δα与集料磨光值pPSV进行相关性分析.结果表明:多重分形谱参数Δα和Δf较单参数能更细致地表征集料表面粗糙度,Δα从整体上表征集料表面高程分布不均匀的程度,Δf从高程峰谷值局部表征表面起伏特性;Δα与pPSV具有较好的线性关系(拟合优度达0.84),集料磨光值越高,其谱宽越大;运用多重分形谱评价集料表面纹理粗糙度具有可行性,并且能为集料实际工程应用提供快速、全面的评价方法.
  • 小型二冲程直喷发动机爆震燃烧特性数值模拟
    贝太学,魏民祥,刘锐,常诚 p34-39
    为了了解点火参数对小型二冲程直喷发动机爆震燃烧的影响,利用GT-Power和AVL Fire软件对该发动机整机及燃烧室分别建立了仿真模型,选取扭矩、功率等数据验证了模型的正确性,并对发动机在5 000 r/min、大负荷工况下的缸内平均压力和温度、放热率、累积放热量以及爆震强度分布等特性进行了研究.结果表明:在点火提前角由15 ℃A逐渐增加至35 ℃A的过程中,小型二冲程直喷发动机的扭矩、功率、缸内混合气燃烧放热量、放热率、缸内平均压力和温度的峰值均呈现出逐渐增大的趋势,而且会伴随着爆震强度表征物的浓度增大,二冲程直喷发动机的爆震倾向加强;当异步点火相位由0 ℃A逐渐增加至5 ℃A时,二冲程直喷发动机的扭矩、功率呈现出略微减小的趋势,两个火花塞附近由于湍动能增大,加快了火焰传播速度,使得末端混合气低温反应时间变短,爆震强度表征物的浓度逐步减小,二冲程直喷发动机爆震发生的倾向有所减小.
  • 埋弧焊熔滴过渡试验研究
    李科,吴志生,齐志龙,陈峰华 p40-43
    针对电弧焊中的熔滴过渡行为直接影响焊缝成形及质量,埋弧焊中的电弧现象及熔滴过渡行为因被掩埋在焊剂层下而不可见等问题进行试验研究,利用不锈钢管建立拍摄通道,借助高速摄影系统拍摄埋弧焊熔滴过渡影像,利用汉诺威弧焊分析仪采集电信号波形,通过分析高速摄影图像和电信号概率密度分布曲线及波形,对埋弧焊熔滴过渡行为作出判断.结果表明:随着焊接电流的增大,埋弧焊中依次出现了无短路、小电流短路和大电流短路三种渣壁过渡行为,且大电流时出现了弧桥并存现象.
  • 带定压活门的液压阻尼器力学性能研究
    吴靖,胡国才 p44-49
    从液压阻尼器动力学模型入手,考虑油液含气量对油液压缩性的影响,建立了带定压活门的液压阻尼器动力学模型.对阻尼器在不同激振下的阻尼力及等效阻尼进行了数值仿真,仿真结果表明理论结果与实验值符合,验证了该模型的准确性.对不同含气量时阻尼器的响应进行计算,证实了油气混合会降低液压阻尼器的阻尼力和等效阻尼.将理论模型用于预估双频激振下的阻尼器等效阻尼,发现高频背景振动使低频小幅值扰动的等效阻尼严重下降,而对低频大幅值扰动等效阻尼的影响则要小得多.
  • 永磁同步电机电主轴热结构耦合计算方法
    史晓军,康跃然,樊利军,高建民 p50-54
    为了深入研究永磁同步电机电主轴热特性,综合考虑轴承热诱导预紧力及润滑油黏温效应等因素,并基于系统内部多参量耦合作用关系,建立永磁同步电机电主轴热结构耦合计算方法.以某型号永磁同步电机电主轴为研究对象,进行了温升及热变形测量,试验结果与仿真计算对比表明所建立的计算方法具有足够的精度.采用该计算方法分析了永磁同步电机电主轴热特性,结果表明:电主轴转子温升较低,前后轴承受配合方式、装配位置及热诱导预紧力等因素影响,使轴芯沿轴向存在13 ℃左右的温差,导致电主轴轴向热伸长成为影响加工精度的主要原因.
  • 电极形状对介电泳抛光影响的仿真研究
    赵天晨,袁巨龙,邓乾发,杭伟 p55-60
    为了解决平面抛光加工中提高精度和效率的难题,根据中性微粒在非均匀电场中可以产生介电泳效应,提出了一种可以提高抛光均匀性和效率的介电泳抛光方法.讨论了介电泳理论及抛光原理,运用COMSOL软件仿真分析了不同电极的电场线分布.仿真结果表明:圆环70~90 mm电极形状的电场线分布最不均匀.进行了相应电极的加工试验,试验结果表明:使用圆环70~90 mm电极时材料去除率最大,达到0.573 mg/min,相比传统CMP提升了19.9%.使用圆Φ60 mm电极形状,工件材料去除最均匀、抛光效率最高,2.5 h可以将Φ76.2 mm硅片全部抛亮,比传统CMP提高了3.6倍,且最终表面粗糙度为0.97 nm.在实际加工中,圆Φ60 mm电极形状最适合Φ76.2 mm硅片的介电泳抛光.
  • 三通调节球阀节流盘开口型线优化及试验研究
    李树勋,李忠,周爱民,王虎斌 p61-66
    针对国内外调节阀型线设计通常采用经验试凑、试验台反复测量并修改等滞后的设计方法,从调节阀调节节流原理出发,推导调节阀在20%~100%九组典型开度的流体流通面积计算关系式.运用遗传优化算法确立了调节阀节流盘开口型线;通过计算流体力学(CFD)技术模拟计算调节阀在20%~100%九组典型开度的流量值,并通过试验加以验证.结果表明:优化设计的流量调节特性曲线满足要求,且试验结果与数值模拟计算结果之间的误差均在10%左右,符合工程实际要求.优化结果验证了该优化设计方法的有效性、计算流体力学(CFD)技术模拟方法的适用性,为调节阀型线的优化提供了技术参考.
  • 基于参数化稀疏表征高速目标ISAR成像方法
    陈春晖,张群,顾福飞,罗迎 p67-71
    针对高速运动目标逆合成孔径雷达(ISAR)成像问题,提出一种基于参数化稀疏表征的高速目标ISAR成像方法.首先,对高速运动目标回波信号特点进行分析,构造包含目标未知速度的参数化感知矩阵,建立回波信号稀疏模型.其次,采用自适应寻优算法,同时获得优化的感知矩阵及目标运动速度,基于压缩感知理论,在稀疏采样条件下重构目标ISAR像.相较于已有方法,所提方法可避免ISAR成像中复杂的运动补偿处理,并具有较低的运算复杂度和较好的鲁棒性.仿真实验验证了理论分析与所提成像方法的正确性和有效性.
  • 基于故障信息的SOSEMANUK猜测确定攻击
    陈浩,王韬,张帆,赵新杰 p72-77
    针对SOSEMANUK流密码已有攻击方法复杂度过高的不足,提出并讨论了一种基于故障信息的猜测确定攻击方法.首先利用代数方法构建密码在比特层面的等效代数方程组,然后向密码注入随机单字故障,在深入分析故障传播特征的基础上,将故障信息表示成代数方程组并猜测密码部分内部状态,使用CryptoMinisat解析器求解代数方程组恢复密码初始内部状态.实验结果表明:对密码首轮加密进行攻击,恢复密码全部初始内部状态所需的故障注入次数为20次,计算复杂度为O(296),对密码前两轮加密进行攻击,无须猜测密码内部状态,仅注入10个单字故障即可恢复密码全部初始内部状态.与已有结果相比,新方法攻击复杂度显著降低.
  • 多频高频地波雷达目标数据融合与跟踪
    陈泽宗,贺超,赵晨,谢飞 p78-82
    强烈的海杂波干扰以及目标起伏严重制约了高频雷达的目标检测与跟踪性能,针对这一不足,提出一种基于多频雷达的数据融合与跟踪算法.通过加权最近邻关联来融合多频数据;通过无味卡尔曼滤波输出跟踪结果.在中国东海舟山海域进行了为期10 d的数据采集实验用于验证系统性能.研究了多频雷达数据特点,给出了合适的距离、速度和方位的融合门限及权重设置方法,建立了从检测到跟踪整套处理流程,并提出了用于检验多频工作性能的评价指标.评价指标包括目标在线时间、航迹分裂数目、跟踪区域和定位误差.研究结果表明:通过数据融合和跟踪滤波显著延长了目标在线时间,提高了目标检测概率并减小了定位误差和跟踪中出现的航迹分裂数量,增强了跟踪稳健性.
  • 基于旋转直积码本的3D有限反馈SDMA方案
    李勇朝,韩萍,陈琼,井文文 p83-88
    为平衡反馈开销和系统性能,在频分双工(FDD)系统下,针对三维多输入多输出(3D MIMO)系统的多用户预编码问题,提出一种应用于3D MIMO系统的基于统计信道信息的空分多址(SDMA)方法.首先,基于三维信道的空间相关性,提出3D MIMO中基于旋转直积的用户分簇码本设计,码本中每个分簇基的列向量相互正交,可作为发送方向用于下行预编码;其次,用户根据下行信道估计所得到的发端相关矩阵选取所在的分簇基及发送方向,并以长周期将其索引反馈至基站;最后,基站调度用户实现下行多用户传输.仿真结果表明:在信道相关性较高的情况下,该方法可以显著提升系统的吞吐量,且只须长时间向基站反馈信息,上行反馈开销极小.
  • 基于多模型GGIW-CPHD滤波的群目标跟踪算法
    汪云,胡国平,甘林海 p89-94
    针对伽马高斯逆威夏特概率假设密度(GGIW-CPHD)滤波算法跟踪机动群目标误差较大的问题,提出基于最适高斯近似(BFG)和强跟踪的多模型GGIW-CPHD滤波的群跟踪算法.首先,在对群目标量测分割的基础上,采用BFG方法实现CPHD预测阶段的多模型融合.其次,利用强跟踪滤波(STF)中的渐消因子来修正GGIW分量的预测协方差矩阵.最后,在CPHD更新阶段完成群质心和扩展状态估计的基础上,利用多个模型对应的似然函数完成模型概率的更新.实验结果表明:所提算法能够在GGIW-CPHD框架下实现多个模型的交互,有效降低机动阶段时群目标的状态估计误差,并能有效处理群目标的合并和衍生情况.
  • 基于二分图最优完备匹配的目标关联算法
    吴汉宝,李伦,张志云 p95-100
    针对群目标编队飞行过程中的关联问题,提出基于二分图最优完备匹配的目标关联算法.该算法利用网格邻聚构造了目标关联二分图,并给出了二分图中边的权值定义;以二分图最优完备匹配作为约束条件建立了关联模型,通过求解最优解实现了目标的正确关联.用蒙特卡罗仿真结果对所提算法在各种不同的系统偏差、目标飞行间距环境中的关联性进行了比较验证,结果表明:所提算法能够取得良好的关联效果,可以有效地抵抗传感器系统偏差的影响,同时也大大降低了密集群目标关联的不确定性,其计算复杂度能够满足实际应用需求,从而证明了该算法的有效性和鲁棒性.
  • 钢框架栓焊连接梁柱子结构抗倒塌性能分析
    钟炜辉,孟宝,郝际平 p101-109
    对钢框架中栓焊连接节点的两跨三柱型梁柱子结构进行单调静力加载试验,分析了在连续倒塌条件下试件的破坏模式和抗连续倒塌机理.试验结果表明:试件破坏表现出多次、间断性破坏特征,先是失效柱梁柱节点处梁端受拉翼缘发生断裂,进而梁端受拉翼缘与边柱连接附近处发生断裂;试件因两跨梁协同工作在后期阶段可提供高于前期受弯阶段的承载力,表现出较为富余的后期强度储备.同时对影响钢框架梁柱子结构抗连续倒塌性能的边界条件(边柱刚度和周边构件约束)进行数值分析,若边柱足够梁端约束,则周边构件对结构抗倒塌承载力的提高影响较小.
  • 考虑开洞影响的砌体结构房屋地震易损性分析
    张望喜,史佳佳,赵杰超 p110-116
    为分析不同底层开洞横墙数量(比例)对结构抗地震倒塌性能的影响,从单个墙片、层间墙片及整个结构三层次进行分析,逐步完成房屋抗地震倒塌易损性分析.在基于已有试验结果验证数值模拟参数及结果可靠的基础上,首先利用ABAQUS对单片墙体模型进行模拟分析,得到各墙片荷载位移曲线;然后将每层所有抗震横墙的荷载位移曲线拟合后叠加得到层间恢复力模型,并简化为三折线恢复力模型;最后采用层间剪切简化三折线模型和50%分位值增量动力分析(IDA)曲线进行4种不同横墙开洞数量(比例)模型的地震易损性分析.结果表明:随着底层开洞横墙数量比例的增加,结构的抗倒塌性能降低,并在相同性能点下其能承受的地面峰值加速度和最大层间位移角减小;开洞横墙比例小于50%且处在低于9.0度设防烈度下的房屋结构基本满足“大震不倒”的设防水准;为保证结构具有良好的抗震性能,应严格控制抗震横墙开洞数量(比例).
  • 黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能研究
    张聪,阳军生,张箭,张贵金 p117-122
    为了研究黏土固化浆液充填富水岩溶的抗渗性能,开发了一套室内富水岩溶浆液结石体渗透系数测试装置.通过室内试验,模拟了不同注浆参数和地层排水速度下黏土固化浆液充填富水岩溶的注浆过程,得到了浆液结石体的完整试样,测得了岩溶水养护下试样的渗透系数.试验结果表明:黏土固化浆液具有良好的加固防渗性能,岩溶水养护下28 d渗透系数可达1×10-6 cm/s,完全满足富水岩溶充填注浆防渗设计要求;各因素对结石体渗透系数影响程度依次为注浆压力、浆液水固比、地层排水速度,且结石体渗透系数与浆液水固比、地层排水速度呈正相关关系,与注浆压力呈负相关关系.对于实际注浆工程,在地层排水速度一定的情况下,可通过调节注浆压力、优化浆液水固比等方式,来获得较优的结石体抗渗性能.通过电子显微镜扫描进行微观分析可知:微观结构上的差异与宏观结石体渗透系数的变化规律一致,随着注浆压力的增大,颗粒间间距逐渐减小,结石体电镜结构形态依次表现为松散絮状、松散片状、较密实团状及密实板状, 结石体密实度进一步提高.
  • 两道次渐进成形表面粗糙度的预测和分析
    李军超,王维,臧艳艳 p123-127
    为了研究两道次渐进成形的表面质量,采用响应面法来分析和优化两道次渐进成形的整体表面粗糙度.首先,通过Box-Behnken设计方法制定以成形角α、道次间隔角度Δα、层间距Δz和进给速度V为主要研究参数的试验计划.其次,建立了四个工艺参数与成形件表面粗糙度间的数值模型,并结合实验与方差分析(ANOVA)验证了数学模型的准确性.然后,利用数值模型探讨四个参数及其相互作用对表面粗糙度的影响情况.最终得出:层间距、道次间隔角度、成形角及进给速度对表面粗糙度的影响依次减弱.当V增加时,粗糙度值先减小再呈增加趋势;当Δz,Δα和α增加时,表面粗糙度值随之增加.此外,通过优化提出了获得最优表面质量的参数组合,并通过实验验证了这组参数组合的优越性.
  • 以SPE作为UV法测定硝酸盐氮的预处理方法
    陶辉,刘丹,陈卫 p128-132
    针对水样中有机物和浊度严重干扰紫外分光光度法测定硝酸盐氮的问题,分析了ENVI-18,LC-8,HLB(亲水亲油平衡)和自制PAC(粉末活性炭)四种固相萃取柱对水样中有机物和浊度等干扰的消除效果.研究结果显示:当进水水样DOC质量浓度为4 mg/L时,自制PAC固相萃取柱和LC-8型固相萃取柱对水样中有机物的保留率均大于99.5%,而HLB和ENVI-18型固相萃取柱对有机物的保留率低于6.75%.ENVI-18和LC-8柱对水中硝酸盐氮不具有保留效果也不会向水中释放干扰硝酸盐氮的物质,PAC柱对水中硝酸盐氮具有强烈的保留作用,HLB柱则会向水中释放少量的干扰硝酸盐氮测定的物质.优选LC-8型固相萃取柱作为预处理小柱,并在宜兴西氿水上进行了应用,结果显示:加标回收率为94.0%~97.0 %,相对标准偏差为3.14%.每支规格为500 mg/3 mL 的LC-8型固相萃取柱能保留水中约0.75 mg有机物(以DOC计),可处理10~15个水样,使用后的固相萃取柱可采用甲醇再生后再次使用.

主管:教育部

主办:华中科技大学

主编:丁烈云

刊号:ISSN 1671-4512

   CN 42-1658/N

邮发:国内 38-9

   国外 M 487

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