目录信息
第45卷,第4期
刊出日期:2017年4月
  • 基于信息融合的刀具剩余寿命在线预测方法
    吴军,苏永衡,朱永猛,邓超 p1-5
    针对加工中心刀具剩余寿命预测的实际需求,提出了一种基于信息融合的刀具剩余寿命在线预测方法.通过在加工中心主要功能部件上安装传感器,实时采集加工中心运行过程中的动态信号,经信号预处理和特征参数提取,采用皮尔逊相关系数和残差分析相结合的方法进行特征降维,获得最优的特征参数集.建立基于自适应神经模糊推理系统的刀具剩余寿命预测模型,在线预测刀具剩余寿命.实例分析结果显示:该预测方法的预测结果平均准确率为95.21%,可以满足实际需求.同时,将该预测方法与BP神经网络及其变异模型进行了对比,发现该预测方法预测精度更高.
  • 直动式水液压溢流阀设计与试验研究
    杨友胜,卢青松,司传岭 p6-10
    结合水的理化性质,研发了一种插装式直动水液压溢流阀.该阀的阀芯采用箭头状补偿结构,阀口采用二级阀口.基于CFD(计算流体力学)方法,研究了阀口结构参数对其水力学特性的影响.建立了该阀的数学模型,研制出试验装置,对其静动态特性进行了仿真与试验研究.研究结果表明:箭头状补偿结构、合适的阀芯锥角及二级阀口能有效地提高溢流阀的性能,所研制的水液压溢流阀静动态性能良好.
  • 滚动接触作用下钢轨表面裂纹扩展机理分析
    曹世豪,李佳莉,杨荣山,江晓禹 p11-15
    为了分析车轮纯滚动接触作用下的钢轨表面裂纹扩展机制,建立含表面裂纹的轮轨滚动接触疲劳计算模型,获得15 t轴重作用下钢轨表面裂纹长度由0.1 mm扩展到2.0 mm全过程的裂纹尖端应力强度因子变化规律.基于复合型断裂准则和Paris疲劳扩展理论,分析钢轨表面裂纹扩展规律.分析结果表明:在微裂纹扩展至可见裂纹阶段,钢轨表面疲劳裂纹属于Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹;随着裂纹长度增加,应力强度因子KⅠ先迅速增加,然后逐渐减小,而KⅡ在裂纹扩展全过程中呈增加趋势;裂纹萌生与扩展初期以张开型为主,随着裂纹长度增加,其扩展形式向滑开型转变;当裂纹扩展至0.3~0.5 mm间时,倾向于向上扩展导致剥离掉块,该扩展趋势与现场服役钢轨剥离路径较为一致.
  • 基于偏置点寻优的弧面凸轮侧铣加工刀轨算法
    胡东方,郭建伟,张文博,赵雁 p16-22
    针对弧面凸轮的非等径侧铣加工存在法矢异向误差的问题,为寻求加工误差最小的刀具位置,分析了理论非等径刀轴曲线的性质,根据等距曲面的误差传递关系,结合偏置点寻优算法进行刀位优化,提出了一种以非等径刀轨曲面与拟合直纹面误差最小为目标的双向搜索刀轴优化算法.在此基础上,通过遗传算法得到较高精度的优化数值解,并将解算出的刀轴端点作为初始数据,利用NURBS(非均匀有理B样条)插值反算重构侧铣加工刀轨直纹面.数值计算和仿真结果验证了该算法的有效性.
  • 深水卡爪式连接器密封优化分析及试验研究
    运飞宏,王立权,刘军,刘通 p23-28
    针对深水卡爪式连接器的密封性能,以赫兹理论为基础,建立了透镜式密封的接触力学模型,得出半接触宽度、最大接触应力及压紧力之间的关系,指出透镜式密封圈的球面半径和法兰锥面角度是影响深水卡爪式连接器密封性能的主要结构参数.对深水卡爪式连接器的密封结构进行参数化建模,以最小压紧力为目标函数对其进行了优化,通过敏感性和相关性分析验证了设计参数对密封性能的影响,得到设计最小解.对优化前后的密封结构进行有限元仿真分析,证明优化后的结构可以有效地提高密封性能,最大接触应力增加了37.9%,接触宽度增加了36.0%.建立卡爪式连接器密封性能等效试验模型,对优化前后的密封结构进行静水压力试验,给出了相应的试验结果对比,证明了优化后结构尺寸的正确性和合理性.
  • 齿廓形状对谐波齿轮共轭啮合区润滑性的影响
    吴继强,王家序,蒲伟,曹伟 p29-33
    采用公切线双圆弧齿廓作为谐波传动柔轮齿廓,通过包络理论推导出刚轮与柔轮的共轭齿廓方程和共轭区域,同时运用最小二乘法拟合刚轮齿廓的离散点,得到刚轮的拟合圆弧曲率半径.在此基础上,综合考虑卷吸速度、啮合点法向载荷、真实表面粗糙度和轮齿接触几何等因素,建立了双圆弧齿廓和渐开线齿廓谐波齿轮在共轭啮合区的混合润滑数学模型,分析了不同转速下谐波齿轮共轭啮合区处齿根啮合点和齿顶圆啮合点的润滑状态.研究结果表明:齿廓形状对润滑性能影响显著,采用双圆弧齿廓能显著增加平均油膜厚度和降低最大油膜压力,使润滑性能得到改善;随着波发生器转速逐渐降低,共轭齿根啮合点和共轭齿顶圆啮合点的平均油膜厚度和膜厚比随之减小,接触载荷比随之增大,润滑效果变差.
  • 基于Al粉成孔作用制备多孔氧化铝陶瓷型芯
    唐世艳,樊自田,刘鑫旺,刘富初 p34-38
    采用热压注法制备多孔氧化铝基陶瓷型芯,研究了Al2O3粉粉末粒度分布、Al粉加入量和保温时间对陶瓷型芯性能的影响.研究结果表明: Al2O3粉粉末粒度分布显著影响陶瓷型芯的性能,当加入的Al2O3粉粉末粒径分别为80,58和45 μm,且三种Al2O3粉粉末的质量比为1∶1∶1时,制备的陶瓷型芯性能较好;当Al粉加入量(质量分数)为10%时,型芯的综合性能最好,其线性收缩率为-0.85%,抗弯强度为30.43 MPa,气孔率为46.99%,且保温时间对样品的性能影响很小,在1 500 ℃下保温5 h,样品性能稳定,该型芯有望满足陶瓷型芯的铸造要求.
  • 刚柔复合抗滑桩受力与变形特性数值模拟分析
    郑俊杰,吕思祺,曹文昭 p39-44
    基于某高速公路路堤边坡支挡工程,采用有限差分软件FLAC3D分别建立普通刚性抗滑桩和刚柔复合抗滑桩加固边坡的三维数值模型,对比分析两种抗滑桩结构的受力与变形特性,进而探讨柔性材料厚度、柔性材料弹性模量及抗滑桩弹性模量等关键设计参数对刚柔复合抗滑桩受力与变形特性的影响.研究结果表明:与普通刚性抗滑桩相比,刚柔复合抗滑桩可以明显减小桩身弯矩、剪力及桩侧土压力,但会在一定程度上增大桩身自由段和填土的水平位移;增大柔性材料厚度可在一定范围内减小抗滑桩内力和桩侧土压力,但减小程度有限,柔性材料弹性模量对抗滑桩受力特性影响较小;适当减小抗滑桩的弹性模量可以明显降低抗滑桩内力.
  • 考虑预应力筋拉应变滞后的混凝土梁刚度统一
    杜毛毛,苏小卒 p45-50
    根据裂缝间钢筋平均应变符合平截面假定,分别考虑预应力筋与非预应力筋处于相同和不同水平位置处,详细推导了裂缝截面处后张有黏结预应力筋的拉应变滞后系数.结合前期完成的刚度计算规范比较结果,借鉴精度较好的刚度计算模式,并通过大量挠度试验数据,提出了考虑预应力筋拉应变滞后特点的混凝土梁刚度计算公式.结果表明:不论对钢筋混凝土梁,还是对各类预应力混凝土梁,该刚度公式计算值与实测值均符合较好,从而将钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的刚度公式统一起来;特别是对后张有黏结和无黏结预应力混凝土梁,相比现行混凝土结构设计规范刚度公式,该刚度公式计算精度更高,可为规范修订提供参考.
  • 竖轴水轮机瞬态启动性能分析
    孙科,李岩,赵金辉,张亮 p51-56
    竖轴水轮机在瞬态启动过程中旋转角速度随时间不断变化,为了解决常规的定转速数值方法不能模拟上述过程的问题,利用开源软件OpenFOAM中SixDoFRigidBodyMotion模块的耦合算法实现了竖轴水轮机的瞬态启动过程.通过CFD(计算流体力学)方法着重分析水轮机转动惯量和阻尼值对启动过程的影响,发现两叶片竖轴水轮机的最佳启动位置角约为110°.通过对比须设置阻尼值的耦合模拟方法和定转速模拟方法,发现两者均可得出水轮机功率系数随转速变化的规律,而前者更接近水轮机的真实运转工况.
  • 舰船水下工频电场特性研究
    蒋治国,陈聪,谭浩 p57-60
    为掌握舰船外加电流阴极保护系统滤波不良引起的工频电场在浅海环境中的分布特征,采用三层媒质中的水平时谐电流元对其进行建模,并仿真分析了其在水下的近场空间分布特征.设计了一个在实验室条件下的工频电场测试方案,通过实验进一步研究其特性,并将实测值与仿真结果进行对比分析.研究结果表明:可利用水平时谐电流元对工频及其倍频电场进行建模,且在近场条件下工频电场通过特性明显,强度在可探测范围内,有可能成为一种新的目标信号.
  • 共线双裂纹应力强度因子计算方法
    陈景杰,范新帅,黄 p61-67
    为了在工程中快速准确地估算含共线双裂纹平板表面及最大裂纹深度位置的应力强度因子,提出一种基于裂纹表面最大张口位移估算三维体表面共线双裂纹沿表面及深度方向应力强度因子的新方法.该方法首先以三维体表面单裂纹沿表面和深度方向应力强度因子为基础,通过简单修正,提出了共线双裂纹应力强度因子的计算模型;然后基于有限元数值模拟,考虑了共线双裂纹的间距、裂纹形状比和裂纹长度比等因素对修正系数的影响,建立了多种情况下共线双裂纹应力强度因子的修正系数的量化模型;最后得到了适合工程应用的基于裂纹表面最大张口位移估算共线双裂纹应力强度因子的简便方法.
  • 沿面型介质阻挡放电氧化NO的试验研究
    孙路石,曾曌,袁旭东,王贲 p68-72
    针对空间型介质阻挡放电脱除NO效率低、能耗高的问题,试验采用螺旋形沿面介质阻挡放电反应器,研究其氧化NO的影响因素,并对反应产物分布和能耗进行了分析.研究结果表明:当O2体积分数很低或者为0时,NO主要通过还原途径转化为N2;随着O2体积分数的增加,NO通过氧化转化的途径逐渐占主导地位,总体的NO脱除率逐渐下降,NO2生成率逐渐上升;NO入口体积分数的增大和停留时间的减少都会使NO脱除率降低,同时NO入口体积分数的变化对NO2生成率的影响程度显著大于停留时间.NO在放电中的主要产物为N2,NO2和N2O. 当O2体积分数为6%时,螺旋形沿面介质阻挡放电能量收益值为6.16 g/(kW•h).
  • 污泥干化臭气控制方法对比试验研究
    王泉斌,成珊,黄经春,乔瑜 p73-77
    为减少污泥干化过程中所释放臭气对环境的影响,对比研究了不同碱性添加剂对污泥干化臭气释放的抑制效果,以及不同吸附剂对污泥干化臭气的吸附效果.研究结果表明:污泥在干化前添加碱可以有效抑制含硫臭气的释放,尤其是酸性气体H2S和SO2的释放,并且所添加碱的碱性越强、抑制效果越好,在250 ℃下释放的气态硫化物总量不到样品中总硫含量的1%.在污泥直接干化尾气条件下进行吸附试验,发现分子筛与菌液对含硫、含氮气体吸收效果优于水和Na2CO3溶液,不再与气体的酸碱性相关,对于多数气体的脱除率都能达到90%以上.相比添加碱抑制臭气释放的方法,臭气产生后利用不同介质吸附对臭气排放的控制效果更好.
  • 缸盖表面各振动响应信号耦合关系的分析
    王洋,程勇,纪少波,兰欣 p78-83
    实测的缸盖表面振动速度信号中包含较大幅值的低频成分,为了研究此低频信号的成因及其与燃烧激励响应信号的耦合关系,以195柴油机为对象,建立了缸盖机体虚拟样机仿真模型,对产生低频扰动的激励源进行了分析.研究结果表明:实测振动速度信号中的低频成分主要由往复惯性力和摩擦力引起;高通滤波方法对振动速度信号中与燃烧过程特征点出现位置有关的信息没有明显影响,但会造成与幅值相关信息的较大损失;300 ℃A之前的振动速度信号主要由往复惯性力激励和摩擦力激励响应信号构成.
  • 改进的地棚半主动控制算法及其性能分析
    张进秋,黄大山,刘义乐 p84-89
    针对开关型地棚半主动悬架系统控制算法中作用力转换时机不精确的问题,通过对车辆悬架系统状态量的分析,提出了以最小穿越速度为目标的改进的地棚控制算法,以降低悬架系统车轮动载荷指标,改善车辆的操纵稳定性.综合考虑悬置质量加速度和车轮动载荷指标,建立悬架系统综合性能评价准则,用以分析各改进算法对悬架系统改善的有效性.对标准地棚控制算法和改进的地棚控制算法的性能优化进行了仿真分析.仿真结果表明:所设计的以最小穿越速度为目标的改进的开关型地棚控制算法对操纵稳定性和综合性能指标分别提高了11.74%和10.50%,明显优于标准开关型地棚控制算法;通过对改进的开关型地棚控制算法的性能优化分析,可以将其综合性能指标提高11.40%.
  • 考虑噪声的电力系统低频振荡辨识方法
    张程,金涛 p90-96
    针对电力系统低频振荡辨识过程中广域测量信号经过滤波器产生色噪声干扰的问题,提出了一种基于矩阵协方差(COV)、二阶导数定阶法与总体最小二乘旋转不变技术参数估计(TLS-ESPRIT)算法相结合的电力系统低频振荡辨识方法.首先将采集的信号通过带通滤波器去除趋势项和高频噪声,然后构造样本矩阵的协方差矩阵作为新的样本去除色噪声的影响,再通过TLS-ESPRIT算法进行模态辨识,在定阶问题上采用提出的二阶导数法定阶,使定阶具有自适应性,无须人为指定阈值.仿真结果表明:COV-TLS-ESPRIT算法相比其他方法具有抗噪性能好、拟合精度高等优点,可从噪声环境中准确地辨识出系统的主导模态,具有较强的实用性,能够实现在线辨识.
  • 瞬态下基于MRAS的 DC-DC转换器参数辨识
    吕典,熊彩含,张宋泽,童乔凌 p97-101
    为了解决实际应用中电感和电容值漂移的问题, 提出一种瞬态条件下基于模型参考自适应系统(MRAS)的在线参数辨识算法,该算法可以同时辨识电感和电容.首先,介绍了基于MRAS的在线辨识系统结构;然后,根据MRAS基本原理和Boost转换器状态方程提出了一种基于MRAS的在线电感和电容辨识算法,并利用波波夫超稳定理论对辨识系统的稳定性加以证明;最后,对基于MRAS的参数辨识算法进行仿真验证.仿真结果表明:该算法的电容辨识误差在0.1%以内,电感辨识误差在0.2%以内.
  • 超高频雷达系统海面风向反演试验研究
    文必洋,李艳,侯义东,韩金柱 p102-106
    将超高频雷达用于海面风向反演,基于正负一阶峰比值与风向的半经验关系提取风向,采用数字波束形成进行方位信息提取,并利用最小二乘多波束法解决风向模糊问题,雷达反演结果与浮标数据相关系数为0.85,均方根误差为25°,在小风速下,超高频雷达风向提取结果与浮标相关系数达0.9,误差为26°.试验结果表明利用超高频雷达监测海面风向具有可行性和有效性.
  • 前列腺粒子植入机器人可变重力矩补偿研究
    梁艺,张永德,张为玺,许勇 p107-111
    针对临床上前列腺粒子植入常用的人体截石位操作方式,计算出一般患者截石位的机器人布局和可操作空间,研制了一种满足临床应用的悬臂关节式前列腺放射性粒子植入机器人.首先,为了改善机器人低速运动平稳性问题,研究了悬臂可变重力矩补偿机制,得到悬臂可变重力矩完全补偿的约束条件;其次,通过合理地配置弹簧的技术参数,设计了合适的大、小臂可变重力矩补偿装置;最后,完成了重力、重力矩补偿分配仿真试验和重力矩补偿性能定量评价试验.试验结果表明:设计的可变重力矩补偿装置能够实现悬臂在任意位置的完全平衡,改善了驱动扭矩幅值的波动,提高了粒子植入机器人操作的稳定性.
  • 基于马氏距离的相位噪声抑制算法
    许子杰,任光亮 p112-115
    针对未来长期演进上行链路中单载波频分多址(SC-FDMA)系统对相位噪声敏感的特性,提出基于马氏距离的残余相位噪声抑制算法.使用SC-FDMA系统中的导频序列对相位噪声进行初步估计补偿之后,残余的相位噪声服从高斯分布.该算法利用残余相位噪声的统计分布信息来计算接收符号到各个星座符号之间的马氏距离,再选取马氏距离取得最小值时对应的星座符号作为发送符号的估计.仿真结果表明:该算法能很好地消除残余相位噪声的影响,降低接收端恢复数据的误符号率,提高系统性能.
  • 大规模MIMO系统中软输出信号检测方法
    景小荣,李翱 p116-121
    为解决在上行多用户大规模多输入多输出(MIMO)系统中,迫零(ZF)检测算法可取得近似最优性能,但ZF检测算法涉及复杂度高达O(K3)的矩阵求逆运算(其中K为用户数)的问题,基于Lanczos算法提出一种软输出信号检测方法,避免了高阶矩阵求逆运算,使复杂度由O(K3)降为O(K2).该方法为了计算软输出信息——对数似然比(LLR),通过对基于Lanczos算法的迭代计算解向量的过程进行分析,给出了一种低复杂度的LLR近似计算方法.仿真结果表明:提出的软输出信号检测方法的误比特率(BER)性能与计算复杂度均优于基于Neumann级数近似的信号检测算法,同时,最多仅需5次迭代就可取得逼近于ZF检测算法的性能.
  • 基于人工噪声和SWIET的安全双向中继通信
    李安,付星群 p122-127
    针对基于解码转发的对称双向中继网络的安全传输问题,提出一种基于人工噪声干扰和信息、能量同时传输技术(SWIET)的物理层安全传输策略.系统采用两时隙传输方案,能量收集节点利用第一时隙收集的能量发射人工噪声干扰,而用户节点和中继分别通过功率分配技术将目的节点先验已知的人工噪声干扰添加到有用信息中,以降低窃听信道的传输质量.建立双向中继网络窃听信道下联合能量收集和无能量收集节点的两种数学模型,推导基于人工噪声干扰的系统保密容量的数学表达式,分别求解两种模型的最大化系统保密容量下最优功率分配因子,并分析了SWIET技术对系统保密容量的增益.仿真结果表明:对应于不同的窃听节点位置,所提出的联合SWIET技术的方案能使双向中继网络保密性能改善3%~90%,且能量收集节点越靠近窃听节点,系统性能越好.
  • 用序列文本动态参照协助生物分子3D结构观察
    王攀,何光源,杨广笑 p128-132
    为了克服Jmol等传统工具在序列信息参照方式方面存在的缺陷,提出并实现了一种利用序列文本动态参照协助生物分子3D结构观察的方法.该方法利用Javascript,Frame,DIV,CSS,PHP和MySQL等Web相关技术,在Jmol基础上进行功能拓展.首先,分子序列文本与3D结构同时显示,且随着各种针对局部片段的操作同步发生变化.通过对序列文本特定编排以方便对局部片段的查看和定位,且利用下划线、删除线、上划线等多种文本样式及其配色来直观地表示多种局部操作结果状态.此外,还提供了多个序列片段的集中显示、历史操作状态的切换、当前状态的服务器保存等辅助功能.该方法在实际应用中取得了较好效果,有助于提升生物分子序列和结构相关生物信息的整合、模拟和可视化水平.

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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