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第45卷,第3期
刊出日期:2017年3月
  • 基于文化基因算法的集成工艺规划与调度研究
    金亮亮,张超勇,邵新宇 p1-7
    建立了与工艺规划集成的调度问题的数学模型.以最大完工时间为目标,设计一种混合文化基因算法求解该问题.在提出算法中,设计了新型编码和主动解码方案,使用变邻域搜索(VNS)算法进行局部搜索,引入了高效的邻域结构以强化算法的局部搜索能力,并提出了一种个体扰动方法,以避免群体多样性趋于单一,使得提出算法在分散搜索和集中搜索之间达到更合理的平衡.为测试算法的性能,对现有的基准问题进行了测试,有21个实例达到了下界或得到改进,成为当前新的最优解.对比已有的最优结果可见:提出的算法可高效地求解工艺规划与车间调度集成问题且优于其他算法.
  • 椭圆股和三角股钢丝绳扭转及弯曲性能研究
    孟凡明,何敬,陈原培,龚宪生 p8-16
    对椭圆股和三角股钢丝绳的扭转和弯曲性能进行了有限元分析.在考虑两类钢丝绳股空间结构的相似性及钢丝间的摩擦接触等情况下,对捻向为右捻的椭圆股和三角股钢丝绳进行参数化建模和性能求解.仿真结果表明:两类钢丝绳股的扭转刚度均随捻角和侧丝直径的增大而增大,椭圆股钢丝绳的扭转刚度和弯曲刚度低于三角股钢丝绳;相对三角股芯丝,椭圆股的芯丝应力集中现象更加明显;在相同的扭转载荷作用下,椭圆股钢丝绳比三角股钢丝绳更易达到应力屈服,这与弯曲载荷作用下的现象相反.
  • 具有柔性关节的四足机械腿设计与分析
    史延雷,张明路,张小俊 p17-22
    为解决四足机器人驱动单元功率密度低的问题,借助串联弹性机构的能量放大作用,设计出一款具有串联弹性、适用于四足机器人腿部构型的电驱动柔性关节,并据此柔性关节设计制作了具有柔性特性的四足机器人单腿样机.为研究柔性机械腿能量运用情况,提出一种简化的柔性单腿跳跃模型,对单次跳跃过程中从屈膝静止到跳离地面过程建立了运动学微分方程,应用解析法进行求解,分析了串联弹性能量放大作用在足式机器人中的应用,同时通过分析驱动单元功率曲线,揭示了能量放大实现机理.利用足式机器人单腿垂直跳跃实验平台完成单腿样机跳跃过程的初步实验,验证了柔性在四足机械腿中的能量放大作用.
  • 计及尺寸公差和配合的平面连杆机构优化设计
    王兴东,杨柏,孔建益,张华 p23-28
    分析了设计与制造过程的关联性,考虑了杆长公差和孔轴配合对系统运动精度的影响,基于蒙特卡罗算法,提出了计及公差和配合的平面连杆机构优化设计方法,预测了制造后机构运动的误差.优化设计了含间隙连杆角位移机构,与经典的模糊稳健优化设计及稳健优化设计相比,误差的均值和标准差变化一致,说明了所提方法的有效性;将其拓展应用于不同配合的间隙模型优化,实现了设计阶段对机构运动误差范围的预测,为机构优化设计提供了一套可量化的评价体系.
  • 非零开口的阀控非对称缸系统不变性补偿控制
    曾乐,杨俊,谭建平,许文斌 p29-34
    针对比例控非对称缸正反方向运动响应不一致的问题,建立了非零开口的阀控非对称缸系统的线性负载流量模型,根据数学模型分析了系统的负载流量特性,定义了非对称系统的基本状态,并将其设为非对称系统的不变结构.提出了融合负载、结构、非对称叠合量等影响因素的不变性补偿控制方法,将系统的任意非对称状态通过不变性补偿控制等价于基本状态,使得非对称系统得到对称的负载流量特性.实验结果表明:通过不变性补偿控制,比例阀控非对称缸系统在阀线性区域,非对称系统负载压力不超过泵压的1/2时,负载流量与基本状态时的负载流量误差不超过11%;非对称系统在基于不变性补偿的基础上,采用统一的比例-积分-微分(PID)控制器,使得正反向运动响应能达到基本一致.
  • 多片离合器恒定及稳态热流分配系数计算方法
    熊涔博,马彪,李和言,于亮 p35-39
    建立了多片离合器有限厚摩擦元件在滑摩过程中热流分配系数的有限元计算模型,揭示了热流分配系数随滑摩时间变化并最终达到稳态值的过程.使用解析法获得了单一材料摩擦元件之间热流分配系数保持恒定的临界厚度比条件,通过摩擦元件的材料热导率等效,提出了稳态热流分配系数的计算方法及其解析解,通过与有限元计算结果对比,验证了该解的正确性.研究结果表明:稳态热流分配系数只与摩擦元件的厚度比和材料的热容量有关,与材料的热导率无关.
  • 新型海底管道连接器密封性能的优化
    魏宗亮,王立权,关雨,李绍凯 p40-45
    为了改善新型海底管道连接器的密封性能,给出了一种连接器关键结构参数的优化方法.论述了连接器的结构形式和工作原理,建立了以连接器接触压力方差最小化和最大塑性应变最小化为目标的多目标优化模型,运用径向基函数法建立了目标函数、约束变量与设计变量之间的数学模型,给出了连接器关键设计变量的确定方法,推导了临界接触压力均值的表达式.以某连接器为例,计算得到临界接触压力均值为370 MPa,给出了影响密封性能的重要结构参数偏距与过盈量的优化方法,优化结果与有限元结果基本相同.最后对优化前后的连接器进行了对比实验,结果表明:优化后的连接器具有较高的承受内压与外载荷的能力,连接器的密封性能得到明显提高.
  • 被动自适应机器人机构学与运动机理研究
    张明路,李凡,吕晓玲,田颖 p46-50
    针对复杂地面环境提出一种具有被动自适应能力的轮履复合移动机器人,该机器人主要由车体模块和轮履复合模块组成.轮履复合模块由平面连杆机构演化而来,具有一个自由度,在单驱动力作用下可根据环境中的约束表现为不同的运动模式.通过分析机器人各构件间运动关系,建立了轮履复合模块的数学模型,并对机构各参数进行了优化.对机器人的爬坡、翻越台阶等运动能力进行了分析,并使用多刚体软件进行仿真实验,验证结构设计和参数选择的合理性.
  • 车用飞轮储能系统能量回收特性
    李洪亮,储江伟,李宏刚,段超 p51-57
    通过分析飞轮储能系统的传动特性,研究能量回收过程中储能飞轮的动态响应过程,提出了一种新型电动式飞轮混合动力系统结构.揭示了配备飞轮储能系统的车辆制动过程中动力传递路线及能量流关系,并确定了飞轮储能装置的能量回收效能评价指标.在此基础上,通过搭建的台架系统完成了能量转换特性试验.试验结果表明:采用小功率的调速电机进行齿圈调速,可降低能量回收过程中传动系统的冲击度,提高储能飞轮能量回收率,净能量回收率趋于稳定值33%,为车用飞轮储能系统的开发提供理论依据.
  • 基于不同啮合原理的谐波传动齿廓研究
    王家序,袁攀,李俊阳,肖科 p58-64
    为了研究双圆弧齿廓和S形齿廓在空载状态下的啮合性能差异,对采用包络啮合理论设计的双圆弧齿廓进行共轭齿廓拟合分析,并根据齿条近似原理给出S形齿廓的完整表达式,对基于不同啮合原理设计的谐波传动齿廓的运动轨迹、啮合侧隙进行对比分析.结果表明:双圆弧齿廓和S形齿廓都存在啮合侧隙,但是由于S形齿廓在凸齿廓共轭区啮合侧隙更小,侧隙分布更均匀,因此其啮合性能比双圆弧齿廓更好.此外,双圆弧齿廓的齿顶高系数对其啮合侧隙和啮合范围均有很大影响,而S形齿廓的齿顶高系数对其啮合侧隙没有影响.
  • 振荡翼改进模型的水动力性能分析
    马鹏磊,王勇,刘海宾,谢玉东 p65-69
    为了改善水翼的水动力性能,提高振荡翼的能量转化效率,基于传统运动模型提出了改进模型.利用Fluent建立了翼型的网格模型,并从水翼在运动过程中攻角(AOA)的变化及漩涡结构等方面分析了改进模型在不同运动参数下的水动力性能及能量转化效率.结果表明:改进模型在较长时间段内维持较大的升力系数,提高了水翼的水动力转化效率.与传统运动模型相比,在相同的最大攻角下,提出的改进模型有更好的水动力性能,且其能量转化效率超过40%.
  • DP980钢激光拼焊接头动态拉伸力学性能研究
    夏卫生,马湘,韦春华,田文扬 p70-73
    针对DP980双相高强钢激光拼焊接头进行动态拉伸实验,对比分析不同应变速率下接头的力学性能和变形规律. 结果表明:接头热影响区存在明显马氏体回火软化,接头抗拉强度与母材相当,屈服强度稍高于母材,但断后延伸率降低50%左右.在1×10-3~1×103 s-1应变速率范围,接头强度随应变速率增加而增大,断后延伸率呈先上升后下降趋势;在1×10-3~1×101 s-1应变速率范围,接头拉伸断裂位置位于热影响区外边缘;在1×102~1×103 s-1高应变速率范围,断口位于软化区,接头不同分区组织性能差异是主要原因.
  • 分布式MIMO雷达优化布站研究
    费太勇,谭贤四,林强,曲智国 p74-78
    针对分布式多输入多输出(MIMO)雷达各发射站和接收站的优化布站问题,提出了一种分布式MIMO雷达布站的优化模型.首先给出了分布式MIMO雷达的信号模型;然后分析了收发天线位置对分布式MIMO雷达的空间分集能力和信道电压散射系数方差的影响,在此基础上提出了用空间分集度和空间分散度指标对分布式MIMO雷达的空间分集能力和天线分散程度进行量化评估;接着提出了在空间分散度一定的条件下,使空间分集度最大的布站原则并给出了相应的目标函数;最后仿真分析了信号频率、探测距离、探测方位、信道数目等因素对分布式MIMO雷达布站的影响.研究结果对分布式MIMO雷达的系统配置和实际应用具有重要的参考价值.
  • DEM辅助的InSAR零中频处理基线估计方法
    刘辉,靳国旺,张红敏,徐青 p79-84
    为了提高无地面控制点信息和精密轨道数据时合成孔径雷达干涉测量(InSAR)基线估计的精确性和实用性,借鉴零中频矢量滤波的思想,提出了数字高程模型(DEM)辅助的InSAR零中频处理基线估计方法. 该方法利用卫星轨道法估计基线参数初值,并根据该基线参数值,由低精度DEM模拟覆盖区的干涉图,将模拟干涉图与原始干涉图做差分处理得到差分干涉图.以零中频为判别依据,对差分干涉图进行快速傅里叶变换(FFT)基线估计,获取基线参数初值的改正量,并修正基线参数初值,通过迭代直至差分干涉图的二维中心频率接近于0. 利用甘肃兰州地区和伊朗BAM地区ENVISAT ASAR数据进行了验证,实验结果表明:利用该方法能有效进行基线估计,可得到与精密轨道基线估计方法相近的结果,具有不依赖于精密轨道参数和地面控制点的优势.
  • 一种避免串通电流产生的交叉耦合电荷泵设计
    来新泉,杜宇,钟龙杰,刘公绪 p85-88
    针对传统电荷泵的串通现象,提出了一种采用非交叠时钟控制的输入范围宽、输出纹波小、能有效避免串通现象产生的高压交叉耦合电荷泵,从而提高电压增益和效益;同时,设计出一种具有负反馈调节能力,可以跟随输入电压调节的移位电平产生电路,输出纹波约15 mV,具有较高的抗干扰能力.基于0.35μm BCD (bipolar CMOS DMOS)工艺进行电路设计,Spectre仿真结果表明:该电路的工作电压范围为4~24 V,可驱动1 mA的负载电流,最大升压效率高达99.89%,并且电压增益可以调节.
  • 强海洋混响环境下的移动多目标检测方法
    于歌,朴胜春 p89-93
    提出了基于同轴环形阵列的强混响环境下的移动多目标检测方法:通过对接收的线性调频信号进行模态分解以及传统的波束形成,得到特定方位的空间信息;之后采用分数阶傅里叶变换获得包含回波信号的多普勒偏移、距离和方位角的信息.所提方法利用目标回波信号与混响之间多普勒的不同来进行多目标的检测.仿真结果显示:与传统的方法相比,在没有任何先验信息的情况下,所提方法在较低的信混比和信噪比环境下仍然可以取得较高检测概率.
  • 1 000 W超超临界二次再热机组火用分析
    苏胜,司宁宁,赵志刚,向军 p94-98
    针对国内某电厂1 000 MW超超临界二次再热机组的火用分布情况进行了研究.利用ASPEN PLUS软件建立机组模型,根据火用平衡方程,计算火用损失和火用效率,确定系统中能量损失的主要部位,为该电厂的运行优化和节能技术改造提供科学依据.研究结果表明:锅炉炉内燃烧火用损最大,其次是炉内换热面;汽轮机火用损主要集中在超高压缸和低压缸;该机组回热加热系统的火用效率较常规机组火用效率高约2.8%;低压缸更低的排汽参数使该机组凝汽器火用损约是常规一次再热机组的50%,能级利用更加合理.
  • 工程车辆翼型热管式散热器性能研究
    刘佳鑫,秦四成,蒋炎坤,何书默 p99-104
    为了提升散热器综合性能,保持车辆工作性能稳定,根据生产商提供的几何参数,应用计算流体力学对管片式散热器单元性能进行数值计算,将结果与试验数据对比,以验证仿真模型的准确性.以尽量保持散热面积为前提,提出以NACA0018翼型作为热管特征,计算并对比两者的JF因子,进一步讨论其与NACA0012,NACA0021间的换热系数和压力损失差异.仿真结果表明:通过对散热器单元体的数值模拟,可在一定误差范围内获取散热器冷侧换热系数和压力损失;与扁平管翅片结构相比,仿真区间内翼型热管翅片的JF因子略高,当流速达到12 m/s时,JF评价因子高出约15.97%;与NACA0018相比,NACA0021具有较高的换热系数和压力损失,设计时应根据相对厚度酌情选择.
  • 液力调速风电机组变速恒频双模控制
    马文星,刘浩,刘春宝,才委 p105-110
    针对液力调速风电机组应用常规控制方法难以实现恒转速精确控制问题,提出了基于模糊PID控制的双模控制方法.根据液力调速系统的传动原理、设计参数和特性,建立了其动态数学模型,给出基于该传动方式的变速恒频(VSCF)控制方法.结合开环及闭环控制,设计了双模控制系统并给出了频率切换策略.以2 MW风电机组为例,利用Matlab/Simulink对机组恒功率工况进行仿真分析.仿真结果表明:基于模糊PID控制的双模控制系统能够准确控制同步发电机恒转速,具有更高的控制精度.
  • 液力缓速器关键工作参数全流道数值模拟研究
    孔令兴,魏巍,闫清东 p111-116
    为探究液力缓速器工作时其关键参数的变化规律,针对某液力缓速器的特殊结构,通过合理设置交互面,构建了带入出口边界的全流道流场仿真模型.在不同的转速与系统流量下进行仿真计算,根据仿真结果确定了反馈压力与出口压力随转速与系统流量的变化规律,并从束流理论的角度对结果进行解释.结合部分充液稳态流场仿真以及充液过程瞬态仿真,得到了充液过程中充液率的变化以及制动转矩、反馈压力随充液率的变化规律,能为液力缓速器制动转矩特性以及入出口压力、反馈压力等特性的建模与运用提供依据.
  • 变速移动载荷激励浮冰层的位移响应特性
    李宇辰,张志宏,丁志勇,刘巨斌 p117-121
    基于弹性薄板假设和势流理论,利用薄板振动微分方程以及运动学边界条件建立了变速移动载荷激励浮冰层位移响应的理论计算模型.采用傅里叶拉普拉斯变换的方法进行求解,通过数值计算获得浮冰层的位移响应.将退化到匀速情况的计算结果与实冰实验数据进行比较,发现临界速度的值以及临界速度下冰层位移响应的波形特征与实验结果相一致;此外,以匀加速载荷为例,通过改变加速方式、冰厚、水深等参数,分析了不同加速方式下浮冰层位移响应的特征,明确了水深、冰厚等因素对浮冰层位移响应的影响,揭示了移动载荷加速度与破冰效率间的关系.
  • 爆炸荷载下高强钢筋加强混凝土梁抗弯性能
    唐德高,廖真,薛宇龙,郑如良 p122-126
    为研究爆炸荷载作用下高强钢筋混凝土梁的抗弯性能,对不同钢筋强度的钢筋混凝土简支梁进行了爆炸试验,从构件的破坏形态、受力和变形特征分析了高强钢筋对试验简支梁抗弯性能的影响.结果表明:高强钢筋强度高的优势在爆炸荷载超过普通RC梁的屈服荷载后才能充分发挥.爆炸荷载较大时,裂缝数量较多的高强RC梁比普通RC梁具有更好的变形恢复能力,损伤程度显著减小.采用高强钢筋使得RC梁裂缝分布区域增大,在塑性变形阶段形成了梁长约60%的塑性区域,改变了RC梁塑性变形阶段的振型.
  • 保护层胀裂前钢筋通电锈蚀特性影响因素研究
    徐港,张瑞,彭艳周,徐丽丽 p127-132
    研究了保护层锈胀开裂前通电方式、氯盐浓度和负极布置方式对钢筋锈蚀特性的影响规律.基于通电锈蚀试验和微观测试,对比分析了不同锈蚀方式下钢筋锈蚀效率、锈蚀形态以及锈蚀物形貌和成分的异同.结果表明:保护层锈胀开裂前,不同通电锈蚀方法的理论锈蚀率均远高于试验锈蚀率,且二者相关性不强,钢筋沿纵向和环向均为非均匀锈蚀;在相同条件下,全浸泡通电方式下钢筋的锈蚀效率最高,其次是半浸泡通电方式,电迁移通电方式锈蚀效率最低;相同电流密度下,不同通电锈蚀方式所得锈蚀物的成分相似,主要为β-FeO(OH),γ-FeO(OH)和Fe2O3,但微观形貌结构组成、膨胀率有所差异,电迁移锈蚀物结构最为松散且膨胀率最大;保护层湿润状态下,氯盐浓度对钢筋的通电锈蚀效率和锈蚀产物组分的相对含量并无明显影响;钢筋的锈蚀形态受负极位置、形状及其浸入电介质溶液的高度等因素影响显著.

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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