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当期目录

    2019年, 第53卷, 第6期 刊出日期:2019-06-28 上一期    下一期
    学报(中文)
    间歇激励条件下电液伺服系统的复合自适应控制
    郭秦阳,施光林,王冬梅
    2019,53 (6):  639-646.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.001
    摘要 ( 872 )   PDF(1030KB) ( 214 )  
    针对电液伺服系统在间歇激励条件下的高精度轨迹追踪问题提出了一种复合自适应动态面控制方法.通过引入一阶指令滤波器对控制器设计过程中的虚拟控制信号进行处理,可以避免对其进行复杂的偏微分计算.为了实现对液压系统中未知阻尼系数与未知刚度系数的估计与补偿,设计了一种复合自适律,松弛了传统自适应控制方法中严格的持续激励条件.利用Lyapunov理论对闭环系统的稳定性进行了分析,并基于MATLAB/Simulink对比仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.
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    基于热特性的凸轮转子叶片马达密封间隙优化
    张强,朱彦楠,陶建峰,王旭永
    2019,53 (6):  647-653.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.002
    摘要 ( 636 )   PDF(3028KB) ( 143 )  
    介绍一种采用间隙密封的新型凸轮转子叶片马达(CRVM)的工作原理.在不同密封间隙和工作状态下,CRVM密封处的局部温度存在明显差异.基于压差流动温升理论、平行平板间隙流动及平行圆盘间隙径向流动模型,研究CRVM密封处的局部发热机制,并建立针对凸轮与定子、凸轮与隔板2处主要密封部位的温升模型;通过模拟计算,分析密封间隙、工作压力和工作转速对密封处局部温度升高的影响规律;搭建实验平台,测量某型CRVM在工作状态下的温度变化数据,以验证模拟计算结果的有效性.研究结果表明,当密封间隙选取不当时,会出现局部温度明显升高的现象.基于此,从防止局部油液过热和提高CRVM工作效率的角度出发,提出CRVM密封间隙的优化指标.
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    曲线磨削砂轮廓形的原位视觉检测和误差补偿
    胡一星,许黎明,范帆,张哲
    2019,53 (6):  654-659.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.003
    摘要 ( 697 )   PDF(1880KB) ( 126 )  
    为了精确测量砂轮轮廓,分析了一种曲线磨削砂轮廓形快速原位视觉检测的工作原理,设计了砂轮廓形原位视觉检测系统,提出了砂轮廓形精度的测量和量化评定方法.基于自主研发的曲线磨削平台,通过实验验证了砂轮廓形原位视觉检测系统的测量精度.同时,为了提高工件的加工精度,进一步提出了一种砂轮廓形误差的分段量化表征和误差补偿方法,并进行了实验研究.结果表明,所提出的方法能够实时在线补偿砂轮廓形误差,有效提高零件加工轮廓的形状和尺寸精度.
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    基于Hertz接触理论的叶片-机匣碰摩模型
    赵洋,华一雄,张执南,柴象海
    2019,53 (6):  660-664.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.004
    摘要 ( 1126 )   PDF(1920KB) ( 129 )  
    针对航空发动机的叶片-机匣碰摩现象,考虑旋转效应以及摩擦热效应,建立Hertz碰摩模型,分析碰摩径向形变量的影响因素.通过对比现有法向碰摩力模型的实验结果,验证所建立模型的准确性,并分析了旋转速度、机匣刚度、摩擦因数等参数对碰摩径向形变量的影响.通过叶片热固耦合仿真分析发现,摩擦热效应对部件的径向变形和应力分布具有一定的影响.
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    基于绝对节点坐标法的压电驱动复合结构动力学特性
    易灿明,余海东,王皓
    2019,53 (6):  665-672.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.005
    摘要 ( 667 )   PDF(1150KB) ( 187 )  
    软体机器人的驱动一般由较硬的驱动元件与柔性介质复合而成,两相材料耦合大变形的精确描述是驱动部件结构设计与运动控制的关键.针对复合柔性板结构大变形的特点,基于绝对节点坐标方法,通过变形协调条件将梁和板单元进行耦合,同时引入压电驱动材料本构方程,建立带压电材料驱动器的复合柔性板结构动力学模型,并对其动力学特性进行分析,以研究不同参数对该动力学模型的影响.结果表明:柔性悬臂板结构在压电驱动作用下产生弯曲变形,变形量及板末端位移随驱动电压的增大呈近似线性增大规律,且板结构弹性模量越小则该变形量增大的程度越大;随着弹性模量减小,板结构产生的周期性振动幅度增大,周期变长.
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    非均布轴流风扇叶片力特性及其尖峰噪声特性预测
    潘丁浩,吴亚东,彭志刚,欧阳华,杜朝辉
    2019,53 (6):  673-680.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.006
    摘要 ( 919 )   PDF(4926KB) ( 161 )  
    采用数值模拟方法对汽车用冷却风扇的均布和非均布叶片分布的模型进行了研究.通过对叶片采用片条化处理,分析了叶片力与非均布角度之间的关系,建立了叶片力与叶片相位角之间的叶片力模型.基于非均布风扇叶片力的特性,通过Lowson点力发声模型提出了非均布风扇的噪声预测方法,并建立了基于风扇叶片力模型的低速轴流非均布风扇尖峰噪声预测模型.通过与基于计算流体力学(CFD)的Lowson模型预测结果、实验数据以及其他非均布叶片噪声预测模型的对比,验证了该预测模型的有效性.
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    一种不可压缩二维流动的显式逐次超松弛并行算法
    张晓慧,柏君励,顾解忡,马宁
    2019,53 (6):  681-687.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.007
    摘要 ( 769 )   PDF(1169KB) ( 131 )  
    提出一种有限体积显式逐次超松弛并行(FV-pSOR)算法,以提高逐次超松弛(SOR)算法求解不可压缩二维流动控制方程组离散所形成的代数方程组的效率.基于区域分解的思想,将计算域分割成4个子域,构造了离散的一般性代数方程组的显式迭代公式并规划了迭代路径;然后,通过数值求解典型二维方腔流,验证了FV-pSOR算法的有效性.结果表明:与SOR算法相比,所提FV-pSOR算法在计算精度相当的前提下的计算效率提高了数倍.
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    新型盾构隧道防水体系工程试验及数值分析
    张子新,肖时辉,刘曈葳,黄昕,何人
    2019,53 (6):  688-695.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.008
    摘要 ( 667 )   PDF(11905KB) ( 99 )  
    以珠海横琴新区马骝洲交通隧道工程为背景,通过设计和现场试验,研究了盾构隧道明挖段反应性丁基橡胶钢板止水带与诱导缝相结合的新型防水体系的实际应用效果;结合工程实例进行数值模拟,运用扩展有限单元法分析新型防水体系对于裂缝扩展的控制效果,并分析新型反应性丁基橡胶钢板止水带的作用效果,以优化实际工程应用.结果表明,与传统的混凝土自防水体系相比,新型防水体系对于裂缝扩展及渗漏水的控制效果显著,从而验证了新型防水体系设计的合理性和可行性,且其工程现场试验结果与数值模拟结果相符.同时,通过分析不同诱导缝布置间距下的裂缝扩展结果发现,诱导缝的最优布置间距为4~5 m.此外,在设计过程中应重点考虑温度和收缩作用等影响因素.
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    装配式水泥混凝土道面灌浆层的粘结特性
    朱懋江,翁兴中,张俊,杨博瀚,刘军忠
    2019,53 (6):  696-703.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.009
    摘要 ( 879 )   PDF(1218KB) ( 133 )  
    为解决装配式水泥混凝土道面应用中灌浆层的优选问题,设计了灌浆种类、板底粗糙程度、灌浆厚度和基层结构四因素三水平的正交试验方案,开展了竖向静态和疲劳加载试验以及侧向加载试验.结果表明:板底粗糙程度对灌浆层与面层粘结性能影响最大,灌浆种类对灌浆层与基层粘结性能以及道面结构承载性能影响最大;经疲劳加载后,面层的中性面会出现不同幅度的上移,挠度和压力与疲劳加载次数的关系曲线呈现出剧烈变化、线性变化和稳定3个阶段;侧向荷载作用下,高强无收缩灌浆料(CGM)与基层的粘结性能最好,侧向荷载与上层结构位移满足二次多项式关系.当灌浆材料为CGM、板底光滑、灌浆厚度为 2.0cm、基层结构为12%水泥稳定土时,道面灌浆层的粘结性最好.
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    镀锌Q&P980钢电阻点焊接头液态金属脆裂纹的形态及分布
    孔谅,凌展翔,王泽,王敏,潘华,雷鸣
    2019,53 (6):  704-707.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.010
    摘要 ( 1058 )   PDF(8265KB) ( 129 )  
    当某些固态金属或合金与特定的液态金属或合金直接接触时,在拉伸应力的作用下会出现强度与延伸率下降,以致提前失效的现象,这种现象被称为液态金属脆化.铁与液态锌接触时会出现液态金属脆化.对新一代高强热镀锌Q&P980钢板进行电阻点焊试验之后,在焊接接头表面发现了裂纹,裂纹内充满了锌金属,认为该裂纹的出现是由于点焊过程中镀锌层熔化,在应力的作用下使钢出现了液态金属脆化现象.液态金属脆化裂纹主要分布在电极压痕区的台阶及外周,且具有不同的深度及形态.
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    5052铝合金电阻点焊电极形状对电极寿命的影响
    杜慧敏,罗震,敖三三,张禹,郝志壮
    2019,53 (6):  708-712.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.011
    摘要 ( 768 )   PDF(7537KB) ( 77 )  
    利用ANSYS软件建立了直径分别为6和8mm的锥台电极和直径16mm的球电极所对应的5052铝合金电阻点焊过程的有限元模型,分析了在相同的焊接工艺参数下3种类型电极几何形状对5052铝合金电阻点焊的熔核形成过程及其焊接质量和电极自身磨损的影响,并通过连续点焊试验验证了模型的准确性.结果表明:对于锥台电极,在相同的焊接电流条件下,电极端面直径越小,所得到的熔核尺寸越大,点焊接头质量越好;球电极与工件的接触面积过小,将会使得电流集中、温度过高而发生严重的电极烧损.所建模型的模拟结果与试验结果的误差在4%以内,采用直径6mm的锥台电极进行5052铝合金薄板焊接时,电极寿命比球电极提高了20%.
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    板料成形快速模拟的中间构形构造方法
    刘永财,鲍益东,秦雪娇,刘玉琳,陈文亮
    2019,53 (6):  713-718.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.012
    摘要 ( 743 )   PDF(2959KB) ( 147 )  
    为了解决传统静力隐式增量算法收敛困难的问题,提出一种基于大步长静力隐式有限元算法的板料成形快速模拟算法,即将板料成形中的弯曲和拉伸变形过程分开计算,根据板料和模具的位置关系计算中间构形.同时,提出了一种基于预应力膜单元的中间构形的准确构造方法,其中采用接触判断算法确定板料与模具的接触状态,接触区的板料形状取决于模具形状,而非接触区的板料形状采用预应力膜单元的平衡迭代计算获得,并采用平衡迭代方法计算中间构形,通过实际算例验证其有效性.结果表明,所提出的算法能够快速计算理想的中间构形,符合快速模拟的计算要求.
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    铲旋工艺的有限元分析及试验研究
    李萍,代光旭,杨卫正,胡传鹏,吴超,薛克敏
    2019,53 (6):  719-725.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.013
    摘要 ( 805 )   PDF(3703KB) ( 133 )  
    针对含法兰盘双筒形零件内筒成形的铲旋工艺,设计了一种半封闭式双铲旋轮结构,基于Simufact软件平台建立三维铲旋刚塑性有限元模型,对铲旋工艺的成形效果进行分析,并采用CDC-60型旋压机床进行试模验证试验.结果表明,在铲旋成形过程中,变形区的金属始终处于受力不均、受挤压的状态,从而发生轴向、径向、切向的位移,并产生轴向长高、径向增厚的效应.在铲旋成形后期,底部金属所受小变形区的阻力作用增强,使其径向增厚受阻,从而在筒壁内侧出现了欠料缺陷,而且进给距离越大,其增厚效应和欠料缺陷越明显.试验所得旋轮内筒的有效高度和壁厚分别为350、6.9mm,超过铲旋厚度的15和3倍,试模试验结果与模拟结果的误差小于10%,从而验证了数值模型的可靠性和半封闭式铲旋轮结构的可行性.
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    三层钢板胶焊熔核形成过程的有限元分析
    沈洁,张延松
    2019,53 (6):  726-733.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.014
    摘要 ( 763 )   PDF(8998KB) ( 73 )  
    基于ANSYS有限元分析软件,将胶层引起的钢板间接触电阻进行参数化处理,建立了考虑胶层作用的三层钢板胶焊熔核形成过程的多物理场耦合模型,从结构场、电场、温度场分布等方面分析三层钢板胶焊熔核的形成特点,并通过实验验证了所建模型的可靠性.结果表明:对于厚度为 0.8mm DC04低碳钢、厚度 1.4mm DP600双相钢和厚度 1.8mm DP780双相钢的三层钢板胶焊,胶层使得相同电流下三层钢板胶焊熔核的形成时刻比无胶层的点焊熔核的形成时刻提前了约 40ms;在DP600双相钢与DP780双相钢接触面的熔核形成时刻比在DC04低碳钢与DP600双相钢接触面的熔核形成时刻提前约80ms.
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    儿童孤独症的高秩矩阵填充模型与方法
    李元超,陈峰
    2019,53 (6):  734-740.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.015
    摘要 ( 819 )   PDF(714KB) ( 70 )  
    针对儿童孤独症的临床数据填补,提出了一种基于交替方向乘子(ADMM)算法的高秩矩阵填充(HRMC)算法.该算法考虑到数据中的不同参数具有不同的重要性,在算法设计时将重要参数与非重要参数赋予不同权重.在案例分析中,利用生成的测试数据寻找最优的参数配置,并且将该算法应用到实际孤独症数据的填充中, 填充结果与参数化填充方法和低秩矩阵填充方法的结果进行对比.结果显示:所提出的算法在矩阵填充精度方面显著优于其他算法,并可应用于实际的数据清洗与处理过程中.
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    基于作战环和自信息量的装备体系贡献率评估方法
    罗承昆,陈云翔,胡旭,薛丁元
    2019,53 (6):  741-748.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.016
    摘要 ( 1060 )   PDF(1214KB) ( 219 )  
    针对信息化条件下作战体系中装备种类繁多、关系复杂的问题,从体系效能视角出发,提出一种基于作战环和自信息量的装备体系贡献率评估方法.将装备和关联关系抽象为节点和边,根据节点的战技指标确定边的度量指标,构建基于作战环的作战体系网络模型;根据各目标节点参与的作战环数量及其效能提出基于自信息量的作战体系效能评估方法,建立装备体系贡献率评估模型.以某反航母作战体系为例进行分析,结果表明所提方法充分考虑了各装备和关联关系的异质性与不确定性,能够全面客观地评估装备体系贡献率,为装备立项论证和作战体系优化提供方法支撑.
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    基于极限学习机的电力系统暂态稳定评估方法
    张林林,胡熊伟,李鹏,石访,于之虹
    2019,53 (6):  749-756.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.017
    摘要 ( 592 )   PDF(1033KB) ( 367 )  
    随着清洁能源替代和电力系统电力电子化的趋势增强,传统的基于理论模型的电力系统数值仿真方法将面临新的挑战,不依赖于元件模型的数据驱动型电网稳定评估方法逐渐受到重视.基于极限学习机(ELM)理论,提出适于在线应用的电力系统暂态稳定评估方法.首先,通过调节稳定和失稳仿真样本的比例进行样本筛选,减轻样本集中失稳样本较少而引起的样本不均衡现象,并引入递归特征消除法进一步处理样本集;然后利用交叉验证法优化ELM的网络结构,并用处理后的样本集进行ELM的训练;最后,根据神经网络的输出结果预测系统的稳定性,并改进泛化能力评价标准对结果的可靠性进行评估.算例分析表明,递归特征消除法可明显降低特征冗余度,改善模型性能,所提出算法的训练时间短且具有较高的预测准确度.
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    基于剪切稀化效应的血液流体-扩张血管耦合模型的血管损伤分析
    江旭东,李鹏飞,刘铮,滕晓艳
    2019,53 (6):  757-764.  doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.06.018
    摘要 ( 759 )   PDF(8526KB) ( 108 )  
    在考虑血液流体的剪切稀化效应的前提下,分析了人体血管支架、狭窄血管和血液的耦合作用,以及血管支架介入对血管损伤的影响,构建了S型与N型血管支架耦合系统的动力学模型,采用血管的斑块峰值应力、血管壁面的峰值切应力及峰值等效应力等参数来评价斑块易脆性和血管再狭窄等血管的损伤性能.结果表明,与S型支架相比,N型支架的血管斑块峰值应力、血管壁面峰值切应力及其峰值等效应力均较低,能够降低斑块脆性断裂的风险;在N型支架的血管扩张区域的低壁面切应力区域较小且通流截面较大,从而降低了血管再狭窄的发生概率.
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