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第46卷,第8期
刊出日期:2018年8月
  • 加筋板面导纳的特性分析及实验研究
    江雯,黄辉,彭伟才,原春晖 p1-6
    基于传递点导纳方法和复功率法推导了无限加筋板面导纳的解析解,并采用有限元方法得到了有限加筋板面导纳的数值解,通过实验验证了解的正确性;研究了加筋条各参数对加筋板面导纳的影响规律,结果表明:加筋条距激励中心越远,对板面导纳的影响越弱;多加筋条对板面导纳的影响不能简化成各单筋的叠加,线性叠加方法会高估加筋对降低低频振动和增加高频振动的作用;加筋条截面尺寸与筋板模量比对无限加筋板面导纳的影响主要集中在低频,加筋条截面高度相比截面宽度对有限加筋板的影响更为明显,低频时面导纳随着加筋条截面高度增加而减小,筋板的不同模量比对面导纳的影响频段不一样,且模量比越高对低频段的影响范围越广.
  • 弧齿锥齿轮啮入冲击理论分析
    牟彦铭,方宗德,张西金 p7-11
    为了改善弧齿锥齿轮的振动与噪音,基于弧齿锥齿轮啮合传动特点,应用机械动力学理论,建立考虑轮齿受载变形的弧齿锥齿轮啮入冲击数学模型,结合齿面接触分析(TCA)和承载接触分析(LTCA)分析计算初始啮合点的位置,并根据齿轮受载变形和载荷分配系数拟合出啮入点的啮合刚度;进而推导出啮入冲击,并分析了齿轮副的负载和输入转速对啮入冲击的影响.研究结果表明:齿轮副的负载和输入转速都会对啮入冲击产生较大的影响;在不发生边缘接触的情况下,随着负载的增大,初始啮入点逐渐向主动轮齿根移动,冲击速度逐渐增大,啮入冲击也逐渐增大;输入转速的增大会直接增大冲击速度,进而使得啮入冲击增大;与负载相比,转速对啮入冲击的影响更大.
  • 高冗余类人双臂移动机器人运动规划
    王红星,李瑞峰,葛连正,曹雏清 p12-17
    将差速移动平台和固定类人双臂机器人组合成高冗余类人双臂移动机器人,针对该机器人高冗余、类人双臂和移动的特点提出一种整体性分解运动速度控制算法(wRMRCA)进行运动规划,将双臂末端执行点运动分解为该机器人移动平台左右轮和类人双臂各个关节的协调运动.通过对单双臂移动机器人仿真比较表明:类人双臂移动机器人具有更多的冗余,更好的平滑性和灵活性,更大的操作空间;在整个移动操作过程中差速移动平台和双臂之间有更好的协调操作特性,拥有更大工作空间.该算法在高冗余机器人系统中运动规划的有效性得到了验证.
  • 受迫横摇运动浮式立轴叶轮的水动力性能分析
    张万超,王凯,王树齐,国威 p18-23
    将浮式垂直轴叶轮在波浪中运动的水动力学问题简化为其在均匀流中受到强迫摇荡运动.通过二次开发ANSYS-CFX软件建立了这种强迫摇荡的水动力学模型,计算了垂直轴叶轮绕自身主轴旋转的同时发生单自由度受迫横摇运动时的水动力性能,分析了不同受迫横摇运动频率对叶轮推力和侧向力的影响,通过对计算的推力和侧向力进行傅里叶级数展开并进行最小二乘法拟合,得到了与水轮机受迫横摇运动速度和加速度相关的阻尼和附加质量傅里叶级数系数.计算结果表明:受迫横摇运动下的叶轮效率、推力和侧向力曲线的上下包络线明显按照横摇频率发生周期性波动;随着横摇频率的增加,推力和侧向力系数包络线波动幅值会随之增大,但平均值几乎不变;不同横摇频率下,在推力中阻尼项有较大的占比,而在侧向力中阻尼力和附加质量力几乎相当.浮式立轴叶轮在波流作用下的摇荡运动对潮流能装置的结构强度和疲劳特性有很大影响.研究结果对波流作用下的浮式潮流能装置水动力特性的研究有较大的工程和学术意义.
  • 启动阶段涡轮阻尼器流场特性数值仿真研究
    张成亮,欧阳斌,马名中,汪光森 p24-27
    为了研究启动阶段涡轮阻尼器的水力性能,基于动网格有限元分析方法,建立了涡轮阻尼器参数计算模型,分析了启动阶段涡轮阻尼器的内流场和转矩特性,并与试验结果比较.结果显示:涡轮阻尼器启动阶段内部流动和输出转矩具有显著的特性.启动阶段,流动首先形成布满叶片间隙的主漩涡,随着时间的进展主漩涡靠近外圆区域开始出现分离的小漩涡,进而发展形成多个漩涡群;泵轮叶片间压力梯度逐渐增加,开始在背流面叶尖部位形成低压带,而后低压带逐渐向叶片中部移动并形成低压区,具有典型的非定常过渡特性.涡轮阻尼器启动阶段转矩仿真结果和试验结果总体上符合较好,说明采用该计算模型来预测涡轮阻尼器启动阶段的动态特性是合适的.
  • 基于多元劣化失效的综合传动剩余寿命预测
    闫书法,马彪,郑长松 p28-33
    为实现多元劣化失效模式下的综合传动装置剩余寿命预测,并减少不同劣化失效模式间的相关关系不明确性和劣化监测数据的方差时变性对预测准确性的影响,达到对装置剩余寿命的准确预测与视情维护策略的合理制定的目的,提出了一种基于多元劣化失效的综合传动装置劣化建模与剩余寿命预测方法.定义了基于随机过程首中时间的装置剩余寿命的概念,实现了多元劣化失效模式相关性未知情况下的装置整机剩余寿命预测.实验研究结果表明:该方法得到的装置剩余寿命预测结果具有较小的相对误差,与综合传动装置的真实剩余寿命更为接近,能够客观描述装置的性能劣化规律,有利于深入了解综合传动装置的失效机理和规律,为综合传动装置视情维护策略的合理制定提供了基础.
  • SAE#2试验台湿式离合器摩擦转矩测试误差分析
    李和言,张恒,张国洪,刘继凯 p24-38
    为通过摩擦转矩试验准确得到湿式离合器真实传递的摩擦转矩,建立了SAE#2试验台动力学模型,并基于试验台两摩擦副和六摩擦副湿式离合器摩擦转矩测试对动力学模型进行了验证.随后提出了摩擦转矩测试误差系数以表征离合器真实传递摩擦转矩相对于测得转矩的增大程度,并对离合器主动端转动惯量和系统附加惯量对摩擦转矩测试误差系数的影响规律进行了研究.结果表明:转速转矩传感器测得的转矩并不是离合器真实传递的摩擦转矩,而是转速转矩传感器主动部分的惯性转矩,且小于离合器真实传递的摩擦转矩. 随着离合器主动端转动惯量的增大,摩擦转矩测试误差系数线性增大;随着系统附加惯量的增大,摩擦转矩测试误差系数逐渐减小且减小速度逐渐减缓.
  • 立式太阳能热气流电站双级涡轮机半径比研究
    周艳,郝凯,杨晨,王震 p39-44
    基于空气涡轮机的Wilson设计理论及参数化设计理念,设计了一种应用于立式太阳能热气流电站中的双转子空气涡轮机.实验结果表明:半径比对该双转子空气涡轮机的输出功率影响较大;当双转子空气涡轮机半径比r/R为0.75左右时(r为第一级风轮半径,R为第二级风轮半径),系统输出功率最大.据此采用数值模拟方法对半径比为0.65~0.85时空气涡轮机的性能进行了深入分析,结果表明:当r/R为0.65~0.85时,空气涡轮机的输出功率及两级转子前后的压力差均随半径比的升高先增大后减小,且当r/R为0.75时达到最大.此时,双转子空气涡轮机的叶片翼型周围速度场和压力场表明气动特性良好,且第一级转子叶片数目为7时,其输出功率比单转子空气涡轮机的输出功率提高了30%以上,能量转换效率大幅提高.
  • 各向异性材料流动应力模型研究
    刘国承,王超,宋燕利,薛鹏举 p45-49
    根据塑性应变的等效原理,基于Hill48屈服准则,建立各向异性材料等效塑性应变表达式,并应用于各向异性材料流动应力的建模.将Swift模型、Voce模型及Swift-Voce模型等流动应力模型应用于各向异性材料应变强化行为预测.结果表明:在材料均匀变形的小应变范围内,三种模型的决定系数高于0.998,均方根优于2.523,具有很高的拟合精度;在材料的大应变范围内,Swift-Voce模型的决定系数为0.967,均方根为11.973,预测效果最佳,能较好地预测各向异性材料大应变范围的流动应力.研究结果可为材料的数值模拟提供更准确的流动应力模型,提高计算精度.
  • 基于蚁群优化的非均匀分簇路由算法
    刘宏,李好威 p50-54
    针对无线传感器网络路由协议能耗不均的问题,提出一种基于蚁群优化的非均匀分簇路由算法.为改善簇首质量,提出基于熵权法的簇首选举策略.在簇间路由阶段,通过优化的蚁群算法建立簇间路由.首先,引入经济学中的阿特金森福利指数和改进启发函数以使下一跳簇首节点的选取更具针对性;其次,利用能量和变异系数提出路径优越度的概念,在全局信息素更新过程中引入路径优越度以优化路径质量.仿真实验结果表明:该算法延长了网络生命周期,提高了能量利用率,实现了进一步均衡能耗的目标.
  • 空基分布式协同探测定位精度分析
    王慧娟,周畅,张袁鹏,朱振波 p55-59
    为提高预警机战场自卫能力,大幅扩展其探测范围以提高预警反应时间,建立预警机与无人机协同的空基分布式探测系统是一种可行途径.针对该分布式协同探测的定位精度问题,以一发两收的典型分布式几何模型和分布式定位方程为基础,推导了多平台融合的定位精度数学表达式.结合仿真实验,着重分析了时间同步误差、俯仰角误差和方位角误差对协同探测系统定位精度的影响,结果表明时间同步误差、方位角和俯仰角误差等对目标的定位精度有较大的影响.通过分布式多平台数据的融合检测和估计提高了目标的定位精度,尤其是改善了基线区的定位精度,为空基分布式协同探测系统的研究提供理论基础.
  • 加权多尺度复合窗指纹方向场建立及分级平滑
    李海燕,王唐宇,赵征鹏,陈建华 p60-65
    为了有效重建低质量指纹图像的脊线信息及真实的奇异点位置,提出了一种加权多尺度复合窗的指纹方向场(orientation field,OF)建立及其分级平滑算法.方法包括加权多尺度复合窗的指纹OF建立和后续的分级平滑两步.a. 建立一系列不同尺度复合窗下的OF信息;通过平方梯度一致性指标确定各个尺度在整个系列中的权重;通过权重将一系列OF信息整合得到一个较为准确的粗OF.b. 将粗OF量化为两种方向模式,消去孤立的方向模式得到滤波掩膜,根据滤波掩膜对OF进行二方向模式滤波;将得到的OF量化为三种方向模式,消去孤立块得到掩膜,根据掩膜对OF进行三方向模式滤波;最后得到准确且平滑的OF.对提出算法和同类算法进行实验比较,实验结果表明:提出算法能有效重建低质量指纹图像的OF,修复错误的脊线结构并保证真实的奇异点位置不偏移.
  • 一种新型的MLC NAND Flash错误检测方法
    刘政林,胡爽,林木,龚明杨 p66-70
    针对多级电平单元(MLC)的可靠性问题,以及现有的MLC错误检测方法较少、且存在错误覆盖率不足、效率不高的缺点,提出了一种具有更高错误覆盖率、更高效率的错误检测方法——MLC NAND March错误检测方法.针对MLC将现有的检测方法进行了简化,提出了全新的棋盘式测试图案和错误检测流程,将错误检测范围覆盖至读干扰检测和边缘干扰检测.实验结果表明:利用提出的MLC NAND March错误检测方法,当读操作重复次数为5时,测试2 MB的MLC仅需0.583 s,可以在保证最大错误检测覆盖率的同时达到较高的效率.同时该错误检测方法也适用于封装完成后的MLC错误检测,可以更快速更大概率地触发所有错误,便于快速检测MLC芯片是否可用.
  • 半监督条件下的贝叶斯估计辐射源指纹特征识别
    眭萍,郭英,李红光,张坤峰 p71-76
    针对传统辐射源指纹识别过程中测试数据间的相关性往往被忽略,同时非合作条件下辐射源信号的识别训练标签数据不足的问题,提出了一种半监督条件下的贝叶斯估计辐射源指纹特征识别算法.首先,针对训练数据集不足的问题,在训练特征集提取阶段,利用半监督条件下的贝叶斯估计算法将有标签训练数据和无标签测试数据同时用于特征学习,以获取更为鲁棒的训练特征集.其次,为了有效利用测试数据之间的相关性,在测试特征集识别阶段,利用测试特征集与训练特征集的联合表征模型,将测试数据之间的相关性考虑在内,以提高识别算法的鲁棒性.实验结果表明:该算法在训练样本较少的情况下,依然可以获得较为鲁棒的分类识别效果.
  • 基于均衡约束的ADMM-LDPC译码算法
    夏巧桥,张迪科,王泉德 p77-82
    基于交替方向乘子法(ADMM)的改进型惩罚函数LDPC译码算法能够提升译码性能,但却存在优化参数数目过多的问题.针对该问题,提出一种基于均衡约束的ADMM-LDPC译码算法.首先将码字的0-1整数约束等价转化为连续的均衡约束,使得原有的整数优化问题转化为含均衡约束的非凸问题;然后采用惩罚函数的方法将该非凸问题转化为可求解的双层凸优化问题;最后采用迭代优化算法对该问题进行求解.仿真结果表明:相较于原有算法,所提算法大幅减少了所需优化的参数数目,且在低信噪比时能实现约0.05 dB的性能提升.
  • 三轴磁强计及其非对准误差校正算法
    陆欣,刘忠,张宏欣,张宏伟 p83-88
    针对非对准误差条件下的三轴磁强计校正问题,提出一种误差校正算法,基于椭球拟合原理,利用约束范数求解得到磁强计误差校正参数.在此基础上引入四元数对非对准误差矩阵进行参数化,并基于点积不变原理利用约束梯度下降法进行参数求解.该算法只依赖传感器本身测量值,能够估计出非对准误差参数,且对非对准误差尺度不做限制.仿真和实测数据实验结果证明了算法的正确性与有效性.本算法不仅能够用于加速度传感器与磁强计之间的非对准误差校正,也可用于阵列多传感器之间的误差校正,具有一定应用参考价值.
  • 移动传感器网络分布式节点部署优化算法
    诸燕平,蒋爱民,朱正伟,何可人 p89-92
    针对移动传感器网络中动态目标监测场景,提出了一种分布式传感器节点部署优化算法.该算法模仿鸟群行为将传感器节点驱动至目标附近的合适位置,并使得邻节点间的距离接近一个由实际通信模型确定的期望值.部署过程中节点运动遵循二阶动力学原理,系统的激励函数由势函数、节点速度共识项和导航反馈项组成,其中势函数用于控制邻节点之间距离,节点速度共识项用于表征相邻节点的群体行为,而导航反馈项则用于追踪目标的移动.仿真结果表明:该节点部署算法相比于传统鸟群算法,无论目标节点是否静止,均可更均匀地实现传感网节点部署.
  • 一种水下双目视觉测距方法研究
    盛明伟,周浩,黄海,秦洪德 p93-98
    基于改进的SIFT特征匹配算法,建立了一个水下双目视觉测距系统.围绕提高水下双目视觉测距的精度、速度和抗干扰度等,研究了图像预处理、SIFT特征匹配算法等关键技术.针对传统图像直方图均衡化结果过亮或过暗现象以及过增强的特点,提出了一种改进的结合了OTSU阈值算法的直方图均衡化方法;结合稀疏匹配搜索算法,提出一种改进的SIFT特征匹配算法对左、右目图像进行特征匹配.利用区域增长算法,分别生成了水下标定板和机械臂的伪彩色视差图像,由视差图获得了目标相应位置的距离.实验结果显示:水下标定板平均测距精确度为97.66%,利用所提方法也获得了水下机械臂的双目视差图像.
  • 支持向量机描述的无线传感网数据融合协议
    蒋文贤,张振兴 p99-103
    采用支持向量机数据描述方法,提出了一种无线传感器网络数据融合异常值检测的隐私保护协议.首先使用聚类算法对感知数据进行过滤,再对清洗后的数据使用支持向量机算法进行网络异常数据检测;其次分析异常数据检测结果、簇内的能耗与完整性检验结果,对分片-混合-融合算法在数据分片过程中的数量进行优化;最后根据网络的剩余能量和传输时延等资源度量指标确定安全策略,实现基于安全程度与资源消耗的动态调整.实验结果表明:该协议可以有效过滤并识别出异常数据,与经典算法相比,在提高隐私保护效果的同时节省更多的计算开销,达到网络安全、能耗和性能平衡的目标.
  • 多目标低碳并行机调度研究
    雷德明,潘子肖,张清勇 p104-109
    针对多目标低碳并行机调度问题,提出了一种新型帝国竞争算法(ICA),该算法利用字典序方法在最小化总延迟时间的同时兼顾总能耗的优化.为了提高求解质量,首先,采用新策略构建了初始帝国,引入了自适应同化影响因子和两次同化操作,实现了自适应殖民地革命;然后,增加了帝国联合和革新过程,并采用了新途径进行帝国竞争;最后,通过实验验证了ICA在求解低碳并行机调度方面的搜索优势.结果表明:新型ICA对于多目标低碳并行机调度问题收敛速度快且求解质量高.
  • 深埋隧洞板裂屈曲岩爆支护原则与关键技术
    徐荣超,周辉,房敬年,刘娉慧 p110-115
    基于板裂屈曲岩爆的发生机制,提出了防治(以抑制板裂化围岩结构形成、降低岩爆发生概率为目的)与防护(以吸收岩块冲击动能、降低岩爆烈度为目的)相结合的岩爆支护原则.在分析岩爆灾害下不同类型支护结构工作机制的基础上,结合板裂屈曲岩爆防治与防护支护的功能需求,提出了建立以高强预应力锚杆为主体的岩爆防治体系及以吸能锚杆为主体的岩爆防护体系.针对岩爆冲击荷载作用下支护结构的脆断特性,提出了通过设置弹性缓冲装置的技术方法,提高岩爆支护系统的可靠性.
  • 基于CLSVOF方法的两层液体晃荡数值模拟
    刘东喜,庄宿国,王晋,尤云祥 p116-121
    采用CLSVOF界面捕获方法对矩形舱两层液体晃荡问题进行了数值研究.首先,开展了数值自由衰减测试,验证线性势流理论得到的系统固有频率的准确性,并根据固有频率的计算值确定了模拟工况.然后,探讨了外部激励频率稍微偏离系统固有频率时,液液界面出现的拍频现象.最后,对比了计算和试验得到的液液界面形状以及高度时间历程,验证CLSVOF方法在模拟两层液体晃荡时的准确性.研究结果表明:数值方法可用于计算两层液体系统的固有频率并研究两层液体的晃荡特性;当液舱外部激励频率稍微偏离系统的固有频率时,液液界面也会像自由表面一样出现拍频现象,拍频波的频率取决于系统的固有频率以及液舱激励频率,频率值为二者差的绝对值.
  • 桥梁复合材料防车撞吸能结构碰撞性能分析
    潘晋,方涵,吴亚锋,许明财 p122-127
    针对在桥墩周围安装吸能结构可以降低车辆撞击对桥梁的情况,基于全尺寸复合材料吸能结构的台车撞击试验,通过对比试验和数值模拟结果验证有限元模型的有效性.在此基础上,考虑实际中更高撞击能量的情况,采用有限元方法分析不同撞击速度的吸能结构响应,并研究不同结构材料的耐撞性能.钢夹层结构能够吸收大部分动能并有效减小局部损伤,而复合材料蜂窝结构可以起到很好的支撑作用,同时把撞击力比较均匀地分散到整体结构,使更多结构参与吸能.计算结果表明钢夹层-蜂窝复合材料防车撞吸能结构具有良好的耐撞性能.
  • 半潜维修船下潜工况多功能浮力舱配置优化
    赵瑞嘉,谢新连,田聪 p128-132
    为了解决半潜维修船压载能力不足、难以实现安全下潜这一问题,以初稳性高度值为目标函数,建立了半潜维修船下潜工况下多功能浮力舱配置及压载优化模型,并设计了两阶段方法实现对模型的求解.以半潜维修船携带维修设备的同时实现下潜至浮装吃水为例,解得安全可行的多功能浮力舱配置方案及相应的最优船舶压载方案,证明了模型的有效性,并通过变参数分析法总结了维修设备质量系数与浮力舱压载扩展系数对初稳性的影响规律.

主管:教育部

主办:华中科技大学

主编:李元元

刊号:ISSN 1671-4512

   CN 42-1658/N

邮发:国内 38-9

   国外 M 487

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