上海交通大学学报

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袁镭，余海东，丁晟，李建军

2013,47 (05): 687-691.

摘要 ( 853 )

基于几何耦合模型和齿轮结构的刚度特性，建立多齿轮同步驱动内啮合齿轮系统的齿圈几何中心位移与各啮合对的位移扰动量之间映射关系；分析弯扭耦合作用引起的齿轮啮合中心距、原始啮合角以及中心线产生的偏斜角的变化特性，并给出由此而产生的附加啮合力的数学表达式.同时，以某型盾构机回转系统的多齿轮驱动系统为例，分析了弯扭耦合载荷作用下各啮合对的载荷传递的均匀性.结果表明：不同的小齿轮安装位置，使弯扭耦合载荷作用下各齿轮对的附加啮合力在变化初期呈现出正弦或余弦规律的波动，但其相位角不同步；不同的电机排布方式，使系统的总附加啮合力不同，合理布置电机位置，可有效地减少载荷不均匀性所造成的堵转或断轴事故的发生.

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偶极子噪声在均匀流管道中传播的声学模型

胡彬彬a，欧阳华a，吴亚东b，杜朝辉a

2013,47 (05): 692-696.

摘要 ( 1378 )

通过建立对流FW-H方程与薄壁边界元法相结合的混合声学模型，研究偶极子噪声在均匀流管道中的传播与散射问题.计算均匀流中的声源及其在管道中的传播，采用对流FW-H方程确定均匀流中的声波传输，采用计算流体力学方法所得流场数据确定气动噪声源，采用薄壁边界元法计算声波在管壁上产生的散射声压，并将数值计算结果与Tyler-Sofrin管道声学理论方法及声学实验所得结果进行对比.结果表明，对流FW-H方程与薄壁边界元法相结合的声学模型可用于偶极子噪声在均匀流管道中传播特性的预测，并可准确预测风扇偶极子噪声在机匣内的传播.

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车身检测数据的多元贝叶斯建模与质量监控

邹景明，金隼，储国平

2013,47 (05): 697-702.

摘要 ( 843 )

提出了一种融入动态干预算法的多元经验贝叶斯（MEB）模型，并用于评价车身尺寸的均值、标准差等质量参数.该模型采用较为平稳的历史测量数据和相关性较强的多元测点信息进行误差修正，显著减小了由系统误差而导致的MEB模型的评价误差.构造了一组基于模式识别的动态干预算法、用于自动识别制造过程中的系统误差模式.同时，以某车型车身测量数据处理为例，验证了所提出方法的有效性.

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数控机床进给系统装配误差建模及特征分析

赵飞a，梅雪松a,b，姜歌东a,b，陶涛a,b，史建强a

2013,47 (05): 703-708.

摘要 ( 985 )

摘要：
通过建立几何模型，分析了数控机床进给系统运动过程中由装配引起的误差特征，提出了表示其误差特征的综合表达式，将装配误差分为周期性分量和累积性分量.通过仿真分析，研究了装配误差在数控机床内置传感器中的信号特征，以及对进给系统运动精度的影响规律.结果表明：装配误差的周期性分量不影响进给系统的定位精度，但会导致进给系统在运动过程中产生周期性波动，且在频率调制的条件下其周期性波动幅值将增加；装配误差的累积性分量影响进给系统的定位精度，当与运动方向发生交叉时将产生累积方向的变化.同时，对某数控机床内置传感器的信号特征进行分析，并基于分析结果进行装配调整，从而降低了由装配引起的运动误差，提高了被测数控机床进给系统的精度.

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球面磨削表面粗糙度的仿真研究

罗睿，许黎明，查体建，杨子琦，时轮，胡德金

2013,47 (05): 709-714.

摘要 ( 1064 )

在未变形切屑厚度模型的基础上，考虑多磨粒轨迹叠加作用对磨削表面质量的影响，建立了球面磨削表面粗糙度的预测模型，并对影响球面磨削表面粗糙度的因素进行了理论分析和实验研究.结果表明，基于球面粗糙度数学模型的理论分析结果与实验结果较吻合，从而验证了所建立的球面磨削表面粗糙度模型的正确性.

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等速万向节驱动轴总成圆周间隙分析

杨洪兴1，郭常宁1，石宝枢2，刘祥明1

2013,47 (05): 715-722.

摘要 ( 1360 )

基于球笼式等速万向节的空间立体模型，推导了球笼式等速万向节在任意摆角和转角下的圆周间隙角计算公式；利用MATLAB软件分析了驱动轴总成最优的装配位置；基于最小的圆周间隙波动，提出了驱动轴总成的装配要求.结果表明：在输入轴与输出轴存在夹角的情况下，驱动轴两端的圆周间隙随着转角的变化而波动；合理的装配方式可以有效地减小等速万向节驱动轴总成的圆周间隙值和间隙波动，进而降低汽车行驶过程中的振动和噪声.

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成组生产条件下考虑学习和遗忘效应及设备维护的调度策略

王桂娜，俞秉昊，潘尔顺，杜世昌

2013,47 (05): 723-727.

摘要 ( 849 )

以成组生产的单机系统为对象，将学习和遗忘效应及维护策略融入调度模型，以使建立的调度模型更加符合实际.在考虑学习效应时，既考虑了同种零件本身的学习效应，又考虑了同一零件族内各零件间相互的学习效应，并采用相似度表示加工零件类型的转换对学习程度的影响，即遗忘效应；在考虑维护策略时，采取完美预防维护策略来减少设备发生故障的概率，预防性维护仅在加工完一个批量后进行，并采用小修处理批量中出现的设备故障.在此基础上，以总完工时间最短为目标，建立了调度和预防维护决策的整合模型，并通过算例分析验证了模型的有效性.

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液压混合动力挖掘机动力系统的参数匹配方法

林添良1,2,刘强1

2013,47 (05): 728-733.

摘要 ( 1054 )

根据液压混合挖掘机动力系统的驱动结构、工作原理和负载特性，提出了其参数匹配方法.以蓄能器安装空间最小、蓄能器使用寿命最长和发动机工作点的稳定性为约束条件，从最大限度地发挥辅助驱动单元削峰填谷功能和降低系统装机功率的角度，对液压蓄能器的工作压力和体积、发动机功率、泵/马达的排量等参数的设计依据及其匹配进行分析，利用AMEsim软件建立仿真模型，以用于节能驱动系统中蓄能器的工作压力和额定体积的仿真.结果表明，进行参数匹配后，发动机的工作点切换满足稳定性的要求，且蓄能器的压力波动满足工况的要求.相对于原始驱动系统，其节能效果显著，节能比率为11.21%.

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数控运动相邻加工段拐角的平滑转接方法

黄建，宋爱平，陶建明，尹玮中

2013,47 (05): 734-739.

摘要 ( 1229 )

为了实现数控运动相邻加工段的高速平滑转接，采用可调形的3次插值样条转接曲线进行平滑拐角过渡.在拐角过渡的过程中，保持运动速度不变，采用改变样条转接曲线的调形系数来调整其曲率半径并控制加速度.结果表明，采用可调形的3次插值样条转接曲线控制的平滑拐角转接方法可以保证运动路径的平稳、进给速度的连续并提高加工效率，能够有效降低加速度突变，减轻加工过程对机床的冲击.

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钛合金表面稀土碳纳米管薄膜制备及其摩擦磨损性能分析

方磊1，徐颖1,2，程先华1,3

2013,47 (05): 740-743.

摘要 ( 1146 )

使用稀土对碳纳米管进行表面修饰，采用自组装技术在医用钛合金表面制备稀土改性碳纳米管复合薄膜,采用扫描电子显微镜（SEM）及X射线光电子能谱仪（XPS）对稀土改性碳纳米管复合薄膜的形貌及组成进行表征，并使用UMT-2MT型动-静摩擦系数精密测定仪评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明：在钛合金表面能够制备出硅烷薄膜及稀土改性碳纳米管复合薄膜；稀土元素能显著改善碳纳米管的表面活性，并作为基底与碳纳米管的联接介质；稀土改性碳纳米管复合薄膜的摩擦系数约为0.13，减摩效果显著，且薄膜具有良好的耐磨性能.

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基于误差分解的数控机床热误差叠加预测模型及实时补偿应用

姜辉，杨建国，李自汉，姚晓栋

2013,47 (05): 744-749.

摘要 ( 1078 )

针对数控机床热误差变化复杂而难以用常规方法预测的问题，将温升过程的热误差按不同的误差因素分解为静态基准误差和温升影响误差2个部分，分别建模并叠加生成热误差整体预测模型；利用所建模型对一台典型三轴数控铣床进行热误差预测；同时，结合自主研发的误差实时补偿系统，采用模型预测值对机床热误差进行实时补偿.结果表明：所提出的模型可以准确预测温升过程中任意温度的变化状态和坐标位置的热误差；模型预测值对机床热误差的补偿效果显著，可大幅降低热误差对加工精度的影响.

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基于主成分分析与BP神经网络相结合的机床主轴热漂移误差建模

杨漪1，姚晓栋1，杨建国1，张余升2，袁峰2

2013,47 (05): 750-753.

摘要 ( 924 )

为提高数控机床热误差模型的预测精度，提出了将主成分分析与BP神经网络相结合的主轴热漂移误差的建模和预测方法.使用主成分分析法对多个温度变量进行降维处理或重新组合，将处理后所得较少的主成分变量作为样本输入BP神经网络进行训练而得到主轴热漂移误差模型，并与经过测点优化后以关键点温度作为输入的BP神经网络模型进行对比分析.结果表明：基于主成分分析与BP神经网络相结合的主轴热漂移误差模型的拟合精度较高，残差较小；由于BP神经网络的输入变量较少而使所提出的模型训练速度快、迭代次数少.

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基于预拉伸与数控渐进成形复合的轿车翼子板样件制造技术

宋修成，陆彬，陈军

2013,47 (05): 754-759.

摘要 ( 918 )

针对轿车白车身样件开发周期长和费用高的问题，以轿车翼子板为典型零件，设计了板料数控渐进成形工作台；在数控加工中心，通过一次装夹板料实现了轿车翼子板等比例模型的预拉伸、渐进成形和切边的集成加工；利用激光扫描技术测量成形件的轮廓形状并与原始CAD模型进行对比，以改善成形件的尺寸精度；通过改变工具的成形轨迹，采用基于形状特征层切法的成形轨迹来提高零件细节部分的成形精度和表面质量.结果表明，在拉伸阶段，提高压边压力，可以有效改善成形件的减薄.

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高强度双相钢薄板拉弯成形试验及数值模拟

谢震，李萌，王武荣，韦习成

2013,47 (05): 760-765.

摘要 ( 969 )

在不同凸模圆角半径下对800 MPa级双相钢板进行了拉弯成形试验，观察了不同凸模圆角半径下板材极限拉弯深度及板材的断裂位置和断口形貌，对试验结果进行数值模拟，并分析了采用屈服准则Hill、Barlat和BBC的模拟结果.结果表明：对于较大凸模圆角半径（Rp≥2.5 mm）的拉弯试验，在经典成形极限曲线（FLC）判据下，采用Hill准则能够准确预测800 MPa级双相钢板的极限拉弯破裂情况；而对于较小凸模圆角半径（Rp=1.0 mm）的拉弯试验，在FLC判据下，3种屈服准则都无法准确预测双相钢板的破裂情况.

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基于连续谱修正的标准温度法的钨极惰性气体保护焊电弧温度场分析

肖笑，华学明，李芳，吴毅雄

2013,47 (05): 766-769.

摘要 ( 986 )

基于光谱学理论分析氩原子谱线波长为794.8 nm的特征谱发射系数、连续谱发射系数和总发射系数与温度之间的关系，以及连续谱对标准温度法的影响，并对标准温度法的曲线进行修正；利用具有高速摄影的电弧光谱采集系统拍摄氩原子波长为794.8 nm的特征谱的电弧图像；根据修正后的标准温度法计算直流钨极惰性气体保护焊的电弧温度场分布，对修正前、后的电弧温度场加以比较.结果表明，考虑连续谱时，电弧的温度有所升高.结合光谱仪拍摄的电弧谱线强度分布规律表明，连续谱对氩原子波长为794.8 nm的特征谱的温度计算结果影响较小.

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双相钢板成形界面压力数值仿真及对板料表面损伤影响

高晶1，刘克素2，于忠奇1，林忠钦1

2013,47 (05): 770-774.

摘要 ( 913 )

借助于有限元软件建立弯曲过程接触界面压力的仿真计算模型，并用于计算双相钢与模具接触界面的压力.结果表明，在整个冲压行程中，板料上界面的压力分布可分为瞬态阶段和稳态阶段.在瞬态阶段，板料上界面压力的分布不连续并存在2个明显的峰值，其界面压力峰值显著高于稳态阶段；在稳态阶段，板料上界面压力的分布均匀连续，分为高压力区和低压力区，板料刚流入凹模圆角处的界面压力大于流出凹模圆角处的界面压力.钢板强度和成形压边力影响稳态阶段的界面压力和接触区域宽度，且呈现出正比例变化关系，从而对钢板表面的损伤带来不利影响.

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一种获取焊缝偏差的图像处理方法

叶震，余焕伟，陈华斌，陈善本

2013,47 (05): 775-778.

摘要 ( 991 )

对图像进行开窗处理，从背景中分离熔池区域和焊缝区域，基于焊接图像的分析结果以及焊接过程的先验知识，提出了一种获取焊缝偏差的图像处理方法，用于提取焊丝在工件表面投影点的位置以及表达焊缝中心线，并给出了焊缝位置偏差的计算公式.结果表明，所提出方法的整个图像处理时间小于30 ms，适用于对焊接图像的实时处理.

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裂纹方向对脉冲涡流激励热成像的影响

常东1,2，左宪章1，田贵云3，钱苏敏1

2013,47 (05): 779-785.

摘要 ( 836 )

摘要：
通过建立不同方向裂纹的有限元模型,对利用脉冲涡流热成像技术检测铁磁和非铁磁金属材料的裂纹缺陷进行分析,讨论了不同方向裂纹对裂纹附近涡流场和温度场的影响,并提取试件表面温度最大值作为特征量来对裂纹方向角与几何尺寸的关系进行分析.同时,通过实验对数值分析结果进行验证.结果表明:在铁磁材料中,具有各种方向角的裂纹都可以检测到;而在非铁磁材料中,当方向角较小时难以检测出其裂纹.根据试件表面温度分布的对称特点,可对裂纹的走向进行初步判断;根据试件表面最大温度随着裂纹方向角的增大而呈线性增加,可进一步识别裂纹方向角.

关键词：
脉冲涡流热成像；裂纹检测；裂纹方向

中图分类号： TG 115.28
文献标志码： A

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复杂形状管件液压成形工艺的稳健性优化

马菖宏1，刘克素2，陈新平3，于忠奇1

2013,47 (05): 786-790.

摘要 ( 909 )

以某形状复杂的管状副车架成形为例，借助数值模拟方法和稳健优化技术获取多工序加工的管件液压成形的稳健最优工艺参数.敏感性分析表明，影响管状副车架厚度减薄率的关键工艺参数分别为数控弯曲中的压块速度和润滑条件以及液压成形中的内压力；工艺稳健性优化结果表明，通过控制上述关键工艺参数，可以获得控制管状副车架厚度均匀性的最优工艺参数.

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基于三维Hill’48屈服准则的液压成形本构模型及数值验证

卢健，陈军，张飞飞，陈劼实

2013,47 (05): 791-794.

摘要 ( 1580 )

基于三维Hill’48屈服准则建立了内高压成形的力学模型，将半隐式向后Euler应力更新算法与显式有限元方法相结合，通过用户自定义子程序UMAT将本构模型嵌入有限元软件LS-DYNA中，通过单个单元的拉伸试验对其进行验证，并将本构模型应用于液压胀形过程的数值仿真模拟，与各向同性Mises屈服准则进行了对比分析.结果表明，二次开发的本构模型正确，能够较好地反映管材胀形的变形规律.

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聚多巴胺对氧化处理后钛合金表面沉积羟基磷灰石的影响

刘斌1, 2，冉海琼1，李章朋2，王金清2，杨生荣2

2013,47 (05): 795-799.

摘要 ( 1220 )

利用阳极氧化法和微弧氧化法分别对医用钛合金表面进行处理，再经聚多巴胺薄膜表面修饰后，利用仿生溶液矿化法制备羟基磷灰石生物活性涂层，并研究聚多巴胺对经不同氧化处理的医用钛合金生物诱导沉积能力的影响；采用场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和X射线衍射仪对经不同氧化处理及其生物诱导沉积羟基磷灰石涂层的表面形貌、元素组成和相结构进行表征分析.结果表明：阳极氧化和微弧氧化处理后的钛合金表面分别形成了纳米管和微米孔结构；再经聚多巴胺修饰后，可以显著提高羟基磷灰石涂层的生物诱导沉积能力，而且使得羟基磷灰石的排列致密、规则.

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硬态车削轴承钢GCr15切屑形成机理分析

合烨1，王昌赢2，陈小安1，张勇1，刘星1

2013,47 (05): 800-805.

摘要 ( 955 )

使用有限元仿真软件ABAQUS对硬态车削淬硬轴承钢GCr15（62HRC）的切削过程进行仿真，从切屑形态出发，结合切削力和切削温度等场量对切屑的形成过程进行分析.结果表明：在低速（60 m/min）切削时，没有形成明显的绝热剪切带而形成了连续切屑；在高速（181 m/min）切削时，形成了锯齿状切屑和绝热剪切带，且因绝热剪切区的热软化效应而使材料的承载能力下降，切削力发生波动；在高速切削时，工件与切屑自由表面处出现了微裂纹，并在一定程度上沿绝热剪切带而向刀尖方向扩展，使得锯齿更加明显，导致切削力“二次下降”并推迟了下一锯齿节块的形成；硬态车削淬硬轴承钢GCr15的绝热剪切是形成锯齿状切屑的前提，而周期性微裂纹的出现和扩展则是源于绝热剪切作用下材料发生的韧性断裂.

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柠檬酸基聚酯/聚乳酸共混物的力学性能

徐媛媛，桂宗彦，杲云，陆冲，程树军

2013,47 (05): 806-810.

摘要 ( 1202 )

通过缩聚反应制备一种可生物降解的柠檬酸基聚酯（PEGCA），采用转矩流变仪将不同反应程度的PEGCA与聚乳酸（PLA）共混，制备出一种可完全生物降解的柠檬酸基聚酯/聚乳酸共混物，考察了共混物的拉伸、冲击和弯曲性能，并采用扫描电子显微镜观察其形貌.结果表明：PEGCA对PLA的增韧效果明显，使得共混物的断裂伸长率可达316%，冲击强度提高了近7倍；在不同的应变速率下，PEGCA/PLA共混物的力学性能不同，增大应变速率，将使共混物的拉伸强度提高，断裂伸长率降低；不同反应程度的PEGCA在PLA基体中的分散性不同，低反应程度的PEGCA的分散性较差，其共混物在较高变形速率下表现出更优异的韧性和延展性.

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石墨烯杂化钛酸管复合光催化剂的制备与表征

翟茜茜，胡国新，唐波

2013,47 (05): 811-816.

摘要 ( 1095 )

以化学法还原的石墨烯和纳米TiO2为原料，采用水热法制备出一系列具有良好可见光活性的石墨烯钛酸管复合光催化剂，并研究石墨烯含量和水热温度对其光催化性能的影响.结果表明：当石墨烯质量分数为5%时，复合光催化剂的催化活性最佳；采用较低水热温度制备出的复合光催化剂具有更大的比表面积和更优异的催化性能，其比表面积为一般石墨烯TiO2复合光催化剂的10倍；在可见光照射条件下，其降解罗丹明B的速率常数可达8.76×10-2 min-1，远高于文献报道的TiO2类光催化剂降解的速率常数；其可见光活性来源于石墨烯的敏化作用.

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滚动轮胎接触摩擦行为的实验研究与数值分析

李钊，李子然，夏源明

2013,47 (05): 817-821.

摘要 ( 1129 )

利用LAT 100型室内磨耗和牵引实验机测试橡胶轮试件在不同接触压力和滑动速度下的摩擦系数，得到表征胎面橡胶摩擦行为的摩擦定律.为验证所得摩擦定律的有效性，使用ABAQUS软件模拟考虑橡胶摩擦行为的橡胶轮试件稳态侧偏滚动过程，并将胎面橡胶摩擦定律应用于轮胎在较大侧偏角范围内侧偏滚动的
显式有限元模拟，考察了轮胎在不同侧偏角下的接地压力分布.结果表明，轮胎稳态侧偏响应的计算与实测结果吻合，且数值震荡控制在较小范围内.

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镁合金表面MoS2/树脂杂化涂层的制备及其摩擦磨损和电化学性能研究

单小鹏，郭兴伍，王渠东，丁文江

2013,47 (05): 822-826.

摘要 ( 917 )

以水作为分散介质，制备了含丙烯酸树脂和MoS2颗粒的分散液，以阳极氧化为前处理，采用电化学共沉积法在镁合金表面制备了MoS2/树脂杂化涂层；采用MR060型多功能摩擦磨损试验机考察涂层的摩擦磨损性能，并分析其磨损机制；采用PARSTAT2273型电化学工作站测试涂层的电化学阻抗谱及极化曲线；利用扫描电子显微镜和能谱仪分析涂层的表面形貌及结构.结果表明：所制备的涂层厚度高达50 μm，在质量分数为3.5%的NaCl溶液中表现出优异的耐腐蚀性能；MoS2的加入，能够有效降低涂层的摩擦系数，提高其耐磨性.

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聚己内酯型聚羟基氨基甲酸酯的合成

陆跃，饶炬，龚飞荣，陈建定

2013,47 (05): 827-833.

摘要 ( 1007 )

以聚己内酯二元醇(PCLDiol)、丁二酸酐以及碳酸甘油酯为原料，合成了端基为五元环碳酸酯的聚己内酯功能性大单体(PCL2GC)；以PCL2GC、己二胺及硅烷偶联剂为原料，研究了反应条件对合成线性聚羟基氨基甲酸酯(PHU)相对分子质量及其分布的影响，以及交联密度和交联方式对PHU/SiO2热力学性能的影响.结果表明：线性PHU的相对分子质量随PCL2GC浓度和反应温度的升高而先增后减，随反应时间、胺用量的增大而降低；PHU的耐热温度相比于类似结构的传统聚氨酯提高了30~40 ℃，PHU/SiO2交联聚合物的结晶度及热稳定性随交联密度的增大而降低；交联聚合物中无定形SiO2的分布较为均匀.

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基于两种不确定的稳健设计方法及其在车身轻量化设计中的应用

章斯亮1，朱平1，陈卫1,2

2013,47 (05): 834-839.

摘要 ( 770 )

针对传统基于近似模型的稳健设计方法中近似模型预测误差易导致优化解约束失效的问题，综合考虑参数不确定和近似模型预测不确定的影响，建立基于2种不确定因素的稳健设计方法，并通过数学测试案例验证所提方法的优化效果.同时，针对车身轻量化问题进行应用研究，选取非线性程度高、近似模型不确定影响大的耐撞性指标作为稳健约束.结果表明，基于2种不确定因素的稳健方法可以有效保证高维、强非线性问题优化解的可靠性，并在满足碰撞性能指标的前提下，达到车身减重11.06%的轻量化效果，从而验证了所提方法的可行性.

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基于高斯映射的多误差源复杂结构匹配分析与优化

许川，吴昊，王华，高翔

2013,47 (05): 840-845.

摘要 ( 706 )

为了提高汽车尾灯区域的匹配质量，以高斯映射和数理统计为基础，并借鉴Hausdorff距离的概念，在高斯尺度空间量化匹配状态，建立匹配优化的目标函数和辅助检验目标参数，通过编程计算而寻找最佳匹配调整方式.同时，在对所建优化方法的有效性进行验证和分析的基础上，将其用于工程实际中.结果表明，所提出的优化方法的可操作性较强，能够有效提高轿车尾灯区域的匹配质量.

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基于贝叶斯网络的非常规突发事件灾情评估

徐磊1，李向阳1，黄湘岳2

2013,47 (05): 846-850.

摘要 ( 748 )

非常规突发事件的发生往往给人民生命财产和国民经济造成巨大损失，由于传统的突发事件评估系统大多是基于历史数据或专家经验的静态系统，使得应对非常规突发事件时无法动态地有效融合多源信息，而且大量的变量和数据往往造成评估系统计算效率偏低.因此，针对以上问题，提出了基于贝叶斯网络的非常规突发事件灾情评估方法，并且通过对贝叶斯网络模型的拓扑结构进行优化进一步提高了系统的计算效率.通过简化的核电站机组外部电网震后评估算例对所述方法进行了验证.结果表明，基于贝叶斯网络的非常规突发事件评估方法具有多源信息表示、融合以及全局更新的能力，并且可以有效地提高计算效率，适用于非常规突发事件的灾情评估.

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