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第47卷,第1期
刊出日期:2019年1月
  • 基于罗宾边界条件的脉冲涡流检测解析模型
    张卿,武新军 p1-6
    针对经典截断区域展开式(TREE)法一般使用狄利克雷边界条件导致其计算精度不高的问题,提出基于罗宾边界条件的带包覆层铁磁构件脉冲涡流检测解析模型.首先推导该模型的场的积分表达式;然后分析构件和保护层中磁场方向与构件相对磁导率、保护层材料和激励电流角频率的关系,指出罗宾边界条件更适合模型求解;最后比较基于罗宾边界条件的级数解和经典TREE法级数解的计算误差,结果表明提出的模型计算精度更高.
  • 面向柔性机器人的串联式变刚度驱动器设计
    孙剑韬,周江琛,郭朝,肖晓晖 p7-12
    为了提高柔性机器人的动力学性能,设计了一种基于变支点杠杆原理的旋转式串联变刚度驱动器.设计中心对称式刚度调节机构,降低了驱动器内部的摩擦力;通过双层轨道设计,克服了支点与其他受力点间的几何约束,实现零到无穷大的刚度变化范围;引入对称式阿基米德螺线凸轮槽机构保证了两个支点同步运动.在此基础上,建立驱动器动力学模型,设计积分比例(PD)控制器并对驱动器的性能进行了评估.实验结果表明:在-100°~100°运动范围内,驱动器的位置跟踪误差均方根值为0.25°;在10~110 N•m/rad刚度调节范围内,刚度跟踪误差均方根值为0.55 N•m/rad.
  • 非接触式磁致伸缩扭转导波传感器研制
    徐江,陈广,刘志伟,武新军 p13-17
    针对钢管非接触式扭转导波检测的需求,基于Wiedemann效应设计了一种新型导波传感器,该传感器由永磁铁、回折线圈和屏蔽层组成.首先,采用ANSYS仿真软件研究了钢管中静态偏置磁场分布,并分析了传感器的工作原理,通过实验验证了传感器在钢管中激励和接收扭转导波的可行性.然后,分析了检测信号中噪声信号的产生原因,利用铜皮作为屏蔽层对回折线圈轴向段激励产生的周向动态磁场进行屏蔽,提高了检测信号的信噪比.接着,通过实验研究了传感器的频率特性,结果表明传感器的最佳激励频率与回折线圈的设计频率一致.最后,将传感器应用于钢管缺陷检测,结果表明该传感器能够识别出横截面积损失3%的周向刻槽缺陷.
  • 双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性研究
    张健 p18-21
    针对双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性对衔铁受力响应影响问题,采用有限元技术,利用CST软件建立了力矩马达电磁特性仿真模型.设置不同线圈匝数和不同磁流体层厚度等边界条件,分别研究了力矩马达在基本结构组件条件下和对力矩马达内加入磁流体条件下的电磁特性.结果表明:在相同电流条件下在力矩马达内引入磁流体或增大线圈匝数都可增大衔铁所受电磁力,提高力矩马达电磁性能.
  • 可移动式柔索驱动下肢康复机器人设计及分析
    邹宇鹏,王诺,刘凯,耿小虎 p22-26
    为了帮助下肢功能障碍患者开展康复训练,设计了一种可移动式柔索驱动下肢康复机器人.通过对小腿进行位姿控制和负载力控制,协助不同康复阶段的患者开展以任务为导向的被动、助力和主动模式的康复训练.在进行运动学建模、静力学建模及工作空间分析基础上,对机器人的构型进行分析和优化,并通过仿真验证了运动学模型的准确性.最后,使用基于2-范数的柔索拉力优化算法得出连续的柔索拉力.
  • 基于AHN的轮毂电机轴承故障特征提取方法
    薛红涛,殷苏群,李仲兴,陈震宇 p27-31
    针对间歇性强干扰下轮毂电机用深沟球轴承常见的机械故障,提出一种基于人工碳氢网络(AHN)技术的故障特征提取方法.该方法将监测信号分割成多个窗口以模拟碳氢分子,构建人工碳氢混合物网络模型.基于有机化合物及其分子对信息的封装特性,实现局部信号中高低频信号的分离,滤除干扰信号,并基于正态分布3σ原则选取间歇性强干扰下微弱的非平稳瞬态冲击信号,提取故障特征.通过仿真信号和轮毂电机综合台架实验,验证了该方法可有效提取轮毂电机用深沟球轴承的故障特征.
  • 柔性基和柔性关节空间机器人双重自适应控制
    陈志勇,李振汉 p32-38
    为实现参数未知柔性基和柔性关节空间机器人的刚性运动控制及柔性振动抑制,提出一种基于非确定性等价原理的双重自适应控制方案.结合拉格朗日法、动量守恒原理及奇异摄动法,导出基座姿态受控模式下的系统动力学方程及其在双时间尺度下的快、慢变子系统.利用一类新型低通滤波信号对系统回归矩阵进行修正,针对慢变子系统设计一种可多参数调节的非确定性等价自适应控制策略,以实现参数未知工况下基座姿态及关节的轨迹跟踪.针对具有不确定性快变子系统,设计一种可使快变子系统渐近稳定、抑制基座和关节柔性振动的自适应控制策略.仿真结果验证了所提双重自适应控制方案在系统刚、柔性运动控制上的有效性.
  • 引入模糊参数的结构Info-Gap可靠性模型
    李昆锋,杨自春 p39-43
    基于Info-Gap理论,在Minkowski范数中引入模糊参数,建立了一种具有模糊属性的Minkowski范数Info-Gap模型.进一步将其应用于Info-Gap可靠性分析,提出了二态失效假设情况下的结构模糊Info-Gap可靠性模型.应用模糊集理论,研究了可靠性指标的计算方法.新方法有效融合了区间凸集模型和椭球凸集模型,调和了在进行结构非概率可靠性分析中两种凸集模型产生的差异.算例分析验证了新方法的适用性和合理性.
  • 木质素基聚氨酯的制备及吸附性能分析
    陈凤贵,陈相杨,黄露,张明忠 p44-49
    将刚性结构木质素作为单体与柔性的二异氰酸酯逐步加成聚合合成木质素基聚氨酯,通过调节反应物比例及反应物溶液质量浓度等调控材料成型,控制备薄膜或凝胶状材料.将所制备木质素基聚氨酯应用作污染物的吸附材料,可有效吸附罗丹明B染料等污染物,通过调控形貌可改进吸附材料对污染物的吸附性能;同时通过脱甲基反应增加了木质素分子内的酚羟基数量,显著提高了木质素基聚氨酯材料对污染物的吸附性能,吸附容量提高13%.
  • 基于H&R土拱模型的桩承式加筋路堤分析
    郑俊杰,罗先国,付海平,曹文昭 p50-54
    在H&R土拱模型的基础上,通过引入拱顶或桩顶土单元状态系数,对土拱效应分析方法进行了改进.改进的分析方法不仅考虑拱顶或桩顶土单元的弹塑性状态,而且满足路堤荷载平衡条件,同时也考虑了路堤顶面超载的影响.通过计入筋-土界面摩擦作用,改进了张拉膜效应分析方法,推导了桩承式加筋路堤荷载传递效率计算方法.最后采用现有文献中模型试验及数值模拟结果与所提计算方法进行了对比验证,结果表明:该方法计算结果与实测及数值模拟数据均较为符合,可为工程实践提供理论参考.
  • 连拱隧道复合式曲中墙受力现场监测分析
    杨果林,葛云龙,彭伟,刘悟海 p55-59
    依托岳宁大道何家大岭复合式曲中墙连拱隧道,通过现场监控量测数据,分析了复合式曲中墙墙身应力及墙底压力的发展与分布规律.结果表明:中墙荷载主要由主洞上台阶的开挖产生,且后行洞山台阶的开挖产生的荷载大于先行洞上台阶;强度不是中墙设计的控制因素;主洞初次衬砌拱脚作用于中墙墙肩的荷载以水平分力为主,此荷载在非对称开挖阶段使中墙向后行洞方向发生偏转,偏转趋势在主洞的对称开挖阶段得到一定程度的缓解;中墙最不稳定状态出现在主洞的非对称开挖阶段.
  • 预拉纤维复合板增强梁抗弯性能研究
    周芬,陈小晔,杜运兴,徐文 p60-66
    采用四点弯曲试验研究了预拉纤维复合板板材加固钢筋混凝土梁的抗弯性能.设计了一个对比工况试验和两个加固工况试验,两个加固工况采用的预拉纤维复合板的纤维网格层数及其预拉力程度不同.试验过程中同步记录了荷载、挠度、跨中应变、纤维应变及裂缝的开展.结果表明:随着纤维网格层数的增加及纤维网格上预拉力的增大,梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有明显提高,加固梁的极限承载力最大提高达41.5%,但延性有一定程度的下降.最后,基于截面极限平衡理论提出了一种复合板加固梁受弯承载力的计算方法.
  • 附设侧向支撑的基础隔震建筑的抗震性能研究
    周年强,施卫星,单伽锃 p67-72
    提出了一种采用附设系统外的侧向阻尼支撑和基础摩擦隔震的混合控制形式进行隔震设计.以三自由度体系的顶层绝对加速度和隔震层位移反应作为主要研究目标进行抗震性能分析,结果表明:在地震中两参数的反应与支撑阻尼系数、侧向支撑的位置、结构的动力特性、地震波的强度和频谱特性等参数有关.分析了三自由度体系以固结形式、滑移隔震形式以及带侧向支撑的隔震形式的反应谱特性,发现后者的隔震性能略弱于滑移隔震结构,但具有更小位移反应.最后以一个实际工程为例进行分析和优化设计,得到了比原方案更好的设计方案.
  • 高烈度区临近断层桥梁的减隔震设计
    李晓莉,石岩,王东升,孙治国 p73-78
    解决高地震烈度区受速度脉冲效应的近断层地震动作用的桥梁抗震问题,提出铅芯橡胶支座和拉索限位器以及与钢筋混凝土桥墩延性抗震相配合的组合减震系统.在性能抗震设计框架下,分别提出了组合减震系统在多遇地震、偶遇地震和罕遇地震下的多级性能目标量化设计准则.对近断层地震动作用下实例桥梁进行非线性时程分析,验证了性能设计方法的可行性.为确保减隔震桥梁在地震作用下发生预期性能,从桥墩配箍率、伸缩缝间隙、盖梁支承长度和竖向限位等方面提出相对量化的构造细节设计,初步实现高烈度区临近断层公路桥梁基于性能的减隔震设计.
  • 小面积高兼容性RSA&SM2的硬件实现方法
    邹雪城,周家乐,刘文超,刘政林 p79-84
    设计了一种小面积高兼容性的夏米尔•阿德曼(RSA)&SM2加密协处理器.模运算层设计了基-32蒙哥马利模运算电路,支持任意位宽下的双域运算,具有可配置的流水线结构;核心运算层设计了统一结构的模幂&标量乘电路,具有可配置的抗SPA攻击功能.通过模运算层和核心运算层电路的功能复用来减小整体硬件结构面积.实验测得本电路支持2 048 bit内任意域RSA运算、768 bit任意域任意曲线和位宽的标量乘运算以及SM2国密规定的所有曲线.在0.13 μm工艺下流片,电路总面积为0.32 mm2,约8.7×104个等效门,芯片最高工作频率为250 MHz,具有极高的面积利用率和兼容性.
  • 基于手性超材料的双频带线偏振转换器设计
    程用志,赵铭茜,陈浩然 p85-90
    设计了基于平面复合手性超材料(CCMM)不对称传输效应的高效双频带线偏振转换器,并通过仿真和实验进行了验证.结果表明:仿真测得在谐振频点9.6和10.8 GHz处,正入射的y(x)轴线偏振波沿着-z(+z)轴方向通过CCMM板时交叉偏振透射系数超过0.9,共偏振透射系数小于0.2,与实验结果符合较好.线偏振不对称传输系数以及沿着-z轴传输的x轴偏振波总的透过率在谐振频点附近都达到0.9.进一步计算得到:入射的y(x)轴线偏振波沿着-z(+z)轴方向通过CCMM板后仍然为纯度较高的线偏振波,但偏转了90°.通过CCMM单元结构电场分布特性进行了进一步验证.
  • 超密集部署下基于双向干扰图的资源分配算法
    尼俊红,陈莉佳,郭浩然 p91-96
    针对超密集部署时小小区用户之间在资源复用模式下将产生强烈干扰的情况,提出采用双向干扰图的方法建立小小区用户间的干扰模型,并在此基础上设计了基于势博弈的资源分配算法.为减小资源分配过程中的计算开销,同时进一步抑制干扰,提出了资源分配效用矩阵和效用值更新方法,在算法执行过程中对资源块状态进行分类,减少小小区用户在博弈策略空间中的尝试次数.仿真结果表明:与原博弈算法相比,提出的算法在保证蜂窝用户服务质量的条件下,进一步提高了系统容量,同时明显提升了边缘用户可获取的速率,大幅降低了计算复杂度.
  • 基于雷达波形设计的抗C&I干扰方法
    周畅,王慧娟,朱振波,汤子跃 p97-102
    针对C&I干扰利用线性调频信号距离-多普勒耦合特性形成多移频假目标的原理,基于模糊函数理论设计了一种新型多普勒稀疏敏感波形.该波形破坏了干扰信号经匹配接收后在多普勒域上的输出连续性,仅输出零多普勒的主假目标.采用聚类方法对主假目标进行特征模式分析,并结合最小二乘估计干扰参数,实现C&I干扰中的真实目标检测.仿真结果表明该方法能够在抗C&I干扰的同时完成目标检测.
  • 基于压缩卷积神经网络的交通标志分类算法
    张建明,王伟,陆朝铨,李旭东 p103-108
    针对车载计算系统很难满足大型卷积神经网络对计算资源和存储空间需求的问题,提出了一种基于压缩卷积神经网络的交通标志分类算法.首先挑选原始VGG-16和AlexNet在GTSRB数据集上进行分类训练;然后对网络模型进行基于泰勒展开的通道剪枝删除冗余的特征图通道;接着使用三值量化方法对剪枝后的网络模型进行参数量化;最后进行了通道剪枝、参数量化和组合压缩的实验.结果表明:本算法有效地压缩了网络模型,减少了运算次数.最终组合压缩的VGG-16网络模型的存储空间减少一半,参数数量为原始模型的9%,每秒浮点运算次数减少为原始模型的1/5,模型加载速度提升了5倍,测试速度提升了2倍,精度为原始模型的97%.
  • 基于自适应趋近律的滑模控制方法
    李永恒,刘陵顺,胡云安,闫红广 p109-113
    为了提高系统的动态性能和稳态精度,在幂次趋近律和变速趋近律基础上提出一种自适应趋近律.当系统状态变量距离滑模面较远时,幂次项起主要作用,保证趋近速度足够大;当系统状态变量距离滑模面较近时,变速项起主要作用,随系统状态变量自适应调节滑模面参数,直至系统状态轨迹运行到稳定点.趋近律具有二阶滑模特性,可在有限时间内到达滑模面.当系统出现有界外部干扰时,系统状态及其导数可快速收敛到平衡点附近的邻域内.仿真结果表明:提出的自适应趋近律能够有效提高系统动态性能和稳态精度,增强系统鲁棒性.
  • 异重流在不同粗糙底床上运动特性的实验研究
    林颖典,熊杰,刘雅钰,韩东睿 p114-119
    进行一系列开闸式异重流水槽实验,考虑三种不同底床粗糙度对异重流运动特性的影响.通过高速摄像机拍摄异重流的运动过程,并利用粒子图像测速技术(PIV)记录局部流场结构.结果表明:异重流运动过程分为滑塌阶段和自相似阶段,底床粗糙度可以改变异重流的运动状态,尤其是通过底床附加阻力降低异重流头部速度并迫使其更早进入自相似阶段,但是对滑塌阶段速度影响不显著.异重流的弗劳德数在滑塌阶段变化不显著,而在自相似阶段呈现递减趋势;掺混系数随头部位置和理查德森数增大均呈现递减趋势,而粗糙底床可以加强掺混,增大掺混系数.异重流上界面与环境水体掺混形成正涡度带,下界面由于底床无滑移条件和底床流场结构的多方向性形成正负涡度带交错的现象,并且异重流剖面速度峰值会出现抬升现象.
  • 浅海地震波波动成分及传播规律分析
    罗夏云,孟路稳,程广利,刘雁春 p120-126
    为获取浅海环境下海底地震波的波动成分和传播规律,基于浅海声场模型推导了浅海地震波各波动成分的复积分表达式,并利用围道积分以及鞍点法对复积分表达式求解,得出了相应波动成分的传播规律.利用高阶交错网格有限差分算法对浅海低频脉冲声源激励的海底地震波场进行数值计算,得到了海底地震波场的全波场的数值解.理论推导与数值计算结果表明:浅海海底地震波的波动成分包括直达波、反射波、折射波、Scholte波以及侧面波,按沿海底界面的传播速度可分为四组子波系;直达波、反射波和折射波的波阵面为球面,振幅与 (r为虚源到上层流体介质的距离)成正比;表面波的波阵面为圆柱面,振幅与 成正比;侧面波的波阵面为圆锥面,振幅与 成正比.
  • 基于VOF的非对称剖面自由入水数值模拟
    谢行,任慧龙,邓宝利,曲森 p127-132
    基于纳维-斯托克斯(N-S)方程建立了入水冲击的两相流模型,应用流体体积(VOF)法对同时考虑横倾角和横向速度两种非对称性的外飘剖面自由入水问题进行了数值模拟.讨论了剖面以不同横倾角和水平速度入水时物体速度的变化,并对入水过程中的流体形式和砰击压力特性进行了分析.结果表明:随着横倾角的增加,水平速度变大而垂向速度减小.随着速度比的增加,水平速度下降而垂向速度几乎不变;过大的水平速度和横倾角会出现流动分离、气穴等物理现象,进而影响了砰击压力的分布.

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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