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当期目录

    2017年, 第51卷, 第4期 刊出日期:2017-04-03 上一期    下一期
    机械工程
    发动机缸体多工序加工变形误差传递的建模与分析
    李贵龙,杜世昌
    2017,51 (4):  385. 
    摘要 ( 650 )  

    摘要:  定义了发动机缸体多工序加工过程(MMP)中涉及的4类坐标系,分析了基准误差、夹具误差和刀具误差等误差源在多工序之间的传递、耦合关系.采用有限元法对发动机缸体加工过程中由于切削力引起的变形进行仿真分析,将被加工表面的变形量与刀具误差进行耦合;利用多个特征点的微分运动矢量(DMV)来表征一个尺寸特征,对单点DMV误差流(SoV)的状态空间模型进行扩展,建立了基于点集DMV描述、考虑切削力所致变形的SoV模型.同时,通过B12型发动机缸体加工过程中的实测数据对理论模型进行验证.结果表明,所建立的变形SoV模型具有较好的实用性和有效性.

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    兵器工业
    基于误差椭圆理论与蒙特卡罗方法的圆直径测量不确定度评定
    朱梦瑞,吴兆勇,武剑,杜正春,杨建国
    2017,51 (4):  393. 
    摘要 ( 657 )  

    摘要:  利用三坐标测量机(CMM)测量圆几何特征的功能,建立了基于误差椭圆理论与蒙特卡罗方法的测量不确定度评定模型.以误差椭圆表征采样点的不确定度,结合蒙特卡罗方法仿真所得较少的测量样本数据快速得到了最小二乘拟合条件下的圆直径测量的不确定度.同时,与实验测量和文献公式计算的结果进行对比,验证了其有效性.结果表明,所建立的模型能够准确评定圆直径测量的不确定度.

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    基于多传感器信息融合的轮履混合移动机器人路况识别方法
    弓鹏伟1,费燕琼1,3,宋立博2
    2017,51 (4):  398. 
    摘要 ( 715 )  

    摘要:  针对未知环境下轮履混合移动机器人的路况识别问题,提出一种将支持向量机(SVM)与DempsterShafer(DS)证据理论相结合的多传感器信息融合路况识别方法.设计了一个基于超声波传感器和红外传感器的数据采集系统,以提取路况的信息特征;以Platt后验概率为基础,建立了多类SVM的后验概率模型,并构造DS证据理论所需基本概率分配(BPA)函数;同时,将SVM与DS相结合的信息融合识别方法应用于轮履混合移动机器人的3种典型路况识别实验.结果表明,所提出的方法能够满足轮履混合移动机器人识别平坦路面、斜坡和台阶等路况的要求.

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    基于模糊补偿的深海作业级远程操控潜水器#br# 自适应位姿控制
    霍星星,葛彤,王旭阳
    2017,51 (4):  403. 
    摘要 ( 522 )  

    摘要:  针对参数变化、流以及其他未知干扰对深海作业级远程操控潜水器(ROV)位姿控制的影响,设计了基于模糊补偿的ROV自适应位姿控制器.从大地坐标系下的ROV系统模型中分离出由于参数变化、流以及其他未知因素所产生的干扰力/力矩,并分析了干扰力/力矩的变化特性,利用模糊逻辑系统(FLS)进行逼近,设计基于干扰力/力矩模糊补偿的ROV自适应位姿控制器;同时,为了消除逼近误差的影响,设计了稳健自适应控制律.结果表明:FLS能够以较高的精度逼近ROV所受到的干扰力/力矩;所设计的基于模糊补偿的深海作业级ROV自适应位姿控制器具有良好的跟踪性能、抗干扰能力和稳健性.

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    工作水深对浮式平台波浪砰击影响的敏感性分析
    霍发力1,张健1,杨德庆2
    2017,51 (4):  410. 
    摘要 ( 533 )  

    运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑平台承受的风、浪、流环境载荷,及全尺度锚泊系统,以一典型半潜式平台为例,利用ANSYSAQWA软件对半潜式平台波浪砰击次数和砰击载荷进行了非线性数值分析.在300、400和500m工作水深,45°、90°和180° 3个载荷方向上建立9个工况,以及每个工况下的10个子工况,利用挪威船级社规范,研究了工作水深对平台的波浪砰击次数和砰击载荷影响的敏感性.针对各工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台气隙的结果.通过数值模拟研究表明:相同的环境载荷、锚链类型和预紧力的情况下,平台的工作水深对平台气隙和波浪砰击的影响非常敏感.因此,在平台设计过程中应充分考虑工作水深对平台气隙和波浪砰击的影响.

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    光束焦点位置对双相不锈钢光纤激光#br# 焊接焊缝成形和组织的影响
    赖睿,蔡艳,吴岳,华学明
    2017,51 (4):  418. 
    摘要 ( 474 )  

    通过焊接热模拟方法和现代材料组织分析技术,研究了光束焦点位置对于双相不锈钢2205光纤激光焊接焊缝成形和组织的影响.结果表明,激光焦点位置影响了接头温度场分布,随着激光焦点下移进入工件内,焊缝上部逐渐收窄变短,焊缝内气孔数量显著下降,热影响区尺寸无显著改变.此外,光束焦点位置对双相不锈钢焊缝组织具有影响.正离焦时,焊缝中部的奥氏体含量最高;当离焦量为0 mm时,焊缝金属上部、中部和下部的奥氏体分布最为均匀.

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    工艺参数对高强度钢冷冲压界面温度影响分析
    顾新建,于忠奇,宋洋
    2017,51 (4):  426. 
    摘要 ( 669 )  

    为探究先进高强度钢冷冲压成形过程中板料模具界面温度场变化,以DP590钢板U形件冷弯曲过程为研究对象,采用热力耦合有限元静力算法建立弯曲过程的数值仿真模型,完成了板料凹模圆角区界面温度场数值模拟,分析了相对圆角半径、压边力、拉伸速度和摩擦系数对界面温度峰值的影响.研究表明:随着模具相对圆角半径减小、拉伸速度增大、摩擦系数增大,板料凹模圆角区界面温度峰值明显增加;压边力对瞬态阶段界面温度峰值没有明显影响,而稳态阶段界面温度峰值随压边力增加而增大,当压边力压实变形板料后其峰值逐渐趋于稳定.

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    热镀锌先进高强度钢板摩擦耦合塑性变形行为
    郑先坤,王武荣,韦习成
    2017,51 (4):  432. 
    摘要 ( 511 )  

    采用自行研制的板带式耦合摩擦试验机,通过设置不同的下压量和载荷的组合获得摩擦过程中钢板的不同塑性变形量,以此来模拟实际冲压过程中在成形力作用下不同变形量板料与模具的相对滑动.通过比较3种不同变形量下的表面粗糙度、摩擦系数和动态演化过程来确定模具拉毛的萌生,研究了塑性变形量对拉毛磨损的影响规律.结果表明:在耦合变形的摩擦条件下,拉毛萌生一般会经历“锌层开裂”、“材料转移”、“积聚长大”3个阶段;而塑性变形量越大,拉毛萌生越早,板材损伤越严重;拉毛产生的表面损伤是黏着磨损和犁沟效应共同作用的结果.

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    感应回火对冷成形高强度钢方管力学特性的影响
    彭雪锋1, 韩静涛1,刘靖1,晏培杰2
    2017,51 (4):  438. 
    摘要 ( 568 )  

    针对直接冷弯成形工艺制备的高强度钢方管出现弯角力学性能下降、冷作硬化效应明显和残余应力集中等问题,提出了在线局部感应回火工艺.该工艺有效解决了冷成形高强度钢方管角部缺陷问题,并发现不同感应回火温度对弯角力学性能有较大的影响.结果表明:当回火温度在650 ℃时,方管弯角处强度和延伸率与原材料性能接近,在酸洗压扁实验中的压下量超过方管对角线1/2仍没有裂纹出现,残余应力大小和分布也得到一定程度的改善;当回火温度为700 ℃时,高强度钢方管弯角强度开始降低,热影响区变大,残余应力分布异常.

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    既有混凝土码头的时变氯离子扩散过程
    吴灵杰,寇新建,周拥军,蒋萌
    2017,51 (4):  444. 
    摘要 ( 405 )  

    为了研究不同暴露环境(大气区、潮差区和浪溅区)对氯离子在混凝土中传输的影响,以及氯离子扩散过程的时变特性,对北部湾某码头的混凝土现场耐久性进行了检测,得到了不同深度混凝土试样的自由氯离子浓度.结果表明,在同一侵蚀深度,浪溅区的氯离子浓度最大,潮差区的次之,大气区的最小,拟合得到的表面氯离子浓度和表观氯离子扩散系数亦表现出了相同特性;浪溅区是影响临海钢筋混凝土结构耐久性的最不利暴露环境;氯离子扩散系数随侵蚀时间递减,时间参数为服从正态分布的随机变量,大气区、潮差区和浪溅区时间参数的均值分别为0.19,0.36和0.43;在钢筋混凝土结构的耐久性分析中应考虑氯离子扩散系数的时变特性.

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    基于动变形控制法的软岩路基填筑材料回弹模量控制
    詹永祥1,龙小波2,姚海林1,张静波3,陈羽4
    2017,51 (4):  450. 
    摘要 ( 540 )  

    根据路基路面变形协调原理,结合国内公路相关规范对路面弯沉的控制标准,获得软岩路基顶面动变形允许值;利用传递反射矩阵方法和叠加原理推导了双轮胎振动荷载作用下弹性层状公路结构的动力响应解;采用Hankel数值逆变换技术计算出实例工程中典型软岩公路路基顶面的动变形,基于动变形控制法确定了不同软岩填筑区域对应填料的回弹模量临界值;根据现有公路规范规定的路基结构层厚度,提出满足动变形条件下的软岩填筑区域所需回弹模量控制要求,并以回弹模量为依据对软岩填料进行了分类.研究成果可为软岩填料分区优化填筑提供指导.

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    一种测试海底泥流强度的新型全流动贯入仪
    范宁1,赵维1,年廷凯1, 2, 3,吴昊1,鲁双1
    2017,51 (4):  456. 
    摘要 ( 650 )  

    针对当前缺乏低强度、高含水率的海底泥流强度的有效测试技术这一现状,基于全流动的测量机制,开发了一种新型全流动贯入仪;通过对仪器构造和测力元件的全面改进,实现不排水剪切强度、不同扰动程度下残余强度等参数的有效测量.通过在100g离心模型实验和1g常规重力实验条件下的不排水剪切强度测试,验证了新型全流动贯入仪的可靠性和稳定性;将开发的新型全流动贯入仪应用于模拟细粒土海底滑坡形成的海底泥流的循环强度测试中,取得了较好的效果.

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    多变量非高斯脉动风压模拟的非迭代法
    李锦华1,李春祥2,蒋磊2,邓莹2
    2017,51 (4):  462. 
    摘要 ( 478 )  

    基于多变量非高斯随机过程间的相关性,将发展的单变量非高斯过程的非迭代算法扩展至多变量非高斯过程的模拟.通过多变量高斯过程的相干函数来考虑多变量非高斯过程的互相关性,建立多变量非高斯过程的非迭代模拟算法.多变量非高斯风压的数值模拟表明:非迭代模拟算法能有效地模拟低、中、高斜度的多变量非高斯过程.

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    颗粒堆积床内两相流动阻力及相间摩擦力
    邹旭毛,李良星,孔刘波,王华胜
    2017,51 (4):  470. 
    摘要 ( 610 )  

    为了探究颗粒堆积多孔介质通道内两相流动阻力特性,使用不同尺寸的球形颗粒构建实验床,在碎片床冷却性实验装置(DEBECO)上进行了气水两相流动实验.基于实验数据,对比验证了多孔介质内两相流动阻力压降预测模型,重点分析了颗粒床内气液两相相间摩擦力对阻力压降的影响.结果表明:对小尺寸(如d=1.5 mm)颗粒堆积床,气液两相相间摩擦力对其两相流动阻力压降影响微弱,两相流动阻力压降随气速增大呈逐渐上升的趋势;对大尺寸(如d=6 mm)颗粒堆积床,在低速下气液两相相间摩擦力对阻力压降影响显著,随气速增大,其阻力压降出现先下降后上升的趋势.

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    考虑预应力分布的立管涡激振动特性分析
    陈炉云1,李磊鑫1,2,杨念1
    2017,51 (4):  476. 
    摘要 ( 468 )  

    针对立管结构中存在着复杂预应力分布的现象,提出了考虑复杂预应力的立管涡激振动问题.基于梁结构理论,从应力应变方程出发,建立了含复杂预应力的立管结构运动控制微分方程.对剪切流作用下典型顶张立管的涡激振动问题进行了数值计算,对比了复杂预应力对立管结构的自然频率、振型及典型节点振动特性的影响.计算结果表明,复杂预应力的存在对立管结构的动力特性有着重要的影响,特别是结构自然频率.文中所提出的方法可为复杂载荷作用下的立管结构动力特性问题的研究提供新思路.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    涡激振动对管道液固两相流流场的影响
    刘勇1,陈炉云2
    2017,51 (4):  485. 
    摘要 ( 598 )  

    采用以颗粒动力学为基础的EulerEuler双流体模型和计算流体动力学(CFD)技术模拟涡激振动下的管道内部液固两相流流动,研究了涡激振动对深海采矿矿物颗粒水利提升的影响.通过对3种涡激振动工况下液固两相流流场计算分析,发现管道的涡激振动会改变颗粒轴向速度分布和颗粒浓度分布.在涡激振动作用下颗粒轴向速度分布发生“波动”现象,颗粒浓度分布发生周期性的变化,局部浓度明显提高.

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    动态人工热电偶法
    董辉跃1,谢浚尧1,章明1,孟涛2,苏文龙3,樊新田3
    2017,51 (4):  490. 
    摘要 ( 597 )  

    结合半人工热电偶法和人工热电偶法的特点,提出了一种新的测量切削温度的方法——动态人工热电偶法.该方法具有人工热电偶法无需二次标定、能够测量绝缘体的切削温度以及半人工热电偶法能够直接测量切削区切削温度的特点.通过比较相同加工条件下新测量方法和半人工热电偶法分别测量的铝合金板铣削过程中切削区的温度值,验证了新方法的测量准确性.试验表明:动态人工热电偶法与半人工热电偶法的测量结果较为吻合.对于热电势,平均绝对误差小于2.5%,标准差小于0.9 mV;对于温度值,平均绝对误差小于3%,标准差小于14 ℃.此外,利用动态人工热电偶法测量了环氧树脂切削区的温度变化情况,证明该方法能够有效测量绝缘体切削区的切削温度.

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    复合材料立管涡激振动数值计算
    陈东阳1,ABBAS L K1,王国平1,芮筱亭1,陆卫杰2
    2017,51 (4):  495. 
    摘要 ( 482 )  

    基于尺度自适应模拟(SAS)和计算结构力学(CSD),对复合材料海洋热塑性增强立管(Reinforced Thermoplastic Pipe, RTP)涡激振动响应进行数值计算.数值计算了聚氯乙烯(PVC)立管涡激振动响应和复合材料层合板模态,并与实验数据对比,验证了文中双向流固耦合方法和复合材料建模的准确性.并且,分别计算了不同条件下的RTP立管和相同尺寸的钢制立管的涡激振动响应.计算结果表明:来流速度为0.1 m/s时,RTP立管都发生了频率锁定现象;RTP立管的来流向振动响应和横向振动响应同样重要,不可忽略;来流向振动响应及流场三维效应导致立管中部区域振动响应的轨迹比较杂乱;来流速度为0.2 m/s时,相同尺寸的钢制立管的来流向和横向振幅比RTP立管的小,且钢制立管主要是低阶模态振动;铰铰约束情况下的RTP立管的振幅相比固定固定约束情况下的整体上稍大,且主要是2、3阶振型运动.

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    高雷诺数时分离盘长度对圆柱绕流特性的影响
    高云1, 2,王盟浩1,宗智3,邹丽3,彭庚1
    2017,51 (4):  504. 
    摘要 ( 494 )  

    使用大涡模拟方法,研究了高雷诺数时分离盘长度对圆柱绕流特性的影响,对不同长度分离盘下作用在圆柱体上的升力系数、拖曳力系数以及尾部流场的无量纲漩涡泄放频率(strouhal数)以及漩涡泄放形态进行了对比分析.分析结果表明:依据升力系数以及拖曳力系数随时间历程的变化特性可以将分离盘长度大致划分为3个区间,分别为稳定区间I(分离盘长度L=0D时,D为圆柱直径)、非稳定区间II(L=0.5D-1.0D)以及再稳定区间III(L=1.5D-8.0D).当分离盘长度从区间I变化到区间II时,Strouhal(Sr)数出现突降;当分离盘长度从区间II变化到区间III时,Sr出现突升.随着分离盘长度的增加,圆柱尾部流场的漩涡泄放形式从2S模式(即从圆柱两侧每次只泄放单个漩涡)逐渐转化为2P模式(即从圆柱两侧每次同时泄放2个漩涡).

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