2011年第34卷第1期文章目次

秦大同 , 周保华 , 胡明辉 , 胡建军 , 王熙

2011, 34(1):1-6. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.001

[摘要](2832) [HTML](0) [PDF 7.35 M](2547)

摘要:
在一款采用固定速比减速器的电动汽车的基础上，改用两挡变速传动方案，对驱动电机进行参数匹配设计，并设计了不带离合器的两挡自动变速器。为了提高电机工作效率，对传动系统的速比进行了以整车动力性要求为约束、以ECE(欧洲城市经济)循环工况下电机能量消耗最小为目标的优化设计，制定了以电机高效运行为原则的换挡控制策略，并与采用固定速比减速器的电动汽车进行了ECE运行循环下的能耗和续驶里程的对比。结果表明，整车能耗降低了6.6%，续驶里程延长了7.1%。

2 湿式双离合器自动变速器换挡控制与仿真分析

刘振军 , 郝宏伟 , 董小洪 , 刘飞

2011, 34(1):7-14. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.002

[摘要](2039) [HTML](0) [PDF 8.86 M](1651)

摘要:
建立了湿式双离合器自动变速器(dual clutch transmission， DCT)换挡过程系统动力学模型，针对湿式双离合器系统的高度非线性、难以建立精确数学模型等特点，设计了多规则因子模糊控制器。制定了湿式双离合器换挡过程控制策略，该控制策略通过综合控制发动机和离合器压力来完成换挡过程中的动力切换。基于Matlab/Simulink软件平台，建立了湿式DCT传动系统的仿真模型，对换挡过程进行了仿真。结果表明，该控制策略能够满足DCT换挡过程的要求，并且控制器的跟踪性能良好。最后，讨论了换挡控制的影响因素。

3 谐波小波解调法在齿轮箱故障诊断中的应用

刘小峰 , 彭永金 , 李慧

2011, 34(1):15-20. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.003

[摘要](2138) [HTML](0) [PDF 6.62 M](1354)

摘要:
在研究谐波小波频段分解与Hilbert解调分析的基础上，提出了基于谐波小波包变换的解调分析法，并详述了其具体实现过程。该方法根据齿轮箱频谱特征与齿轮箱故障特征频率的理论计算值，确定所需提取的特征啮合分量，并在此基础上选择谐波小波包分解层数与所需提取的频带带宽；通过傅里叶变换及其反变换提取出相应的特征啮合分量，然后借助Hilbert算子对提取出的啮合分量进行包络解调分析。采用这种方法对存在磨损及点蚀故障的齿轮箱振动信号进行了分析，结果表明，基于谐波小波包的包络解调法具有精确提取任意频段调制信息的能力，能够为齿轮箱故障源的准确定位及故障程度提供可靠的判断依据。

4 大型高功率激光装置下装系统的碰撞检测

谢志江 , 刘其南 , 袁晓东 , 李诚

2011, 34(1):21-25. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.004

[摘要](1749) [HTML](0) [PDF 5.62 M](1243)

摘要:
分析了大型高功率激光装置在线可替换单元装校过程的特殊性，建立了基于区域划分的下装系统的方向包围盒，在包围盒的计算中引入闵可夫斯基和的概念，并在其基础上对分离轴的选择进行优化组合，结合碰撞的局部性原理，构建了一种动态的OBB(Oriented Bounding Box)层次树检测方法，经过中国大型高功率激光装置下装系统的装校仿真实践，结果表明这种划分区域的连续检测方法高效可靠。

5 面齿轮传动系统参数激励振动特性分析

杨振 , 王三民 , 范叶森 , 刘海霞

2011, 34(1):26-35. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.005

[摘要](1587) [HTML](0) [PDF 16.88 M](2595)

摘要:
为研究各参数对面齿轮传动系统动态特性的影响，建立了包含齿侧间隙、传动误差、时变啮合刚度、阻尼、支承和外激励等参数的系统弯扭耦合非线性动力学模型，结合非线性动力学数值分析理论求解并得到了系统在不同参数下的分岔特性。计算结果表明，增加齿侧间隙、时变啮合刚度和传动误差会导致系统动载荷明显增大，而增加啮合阻尼则能有效降低系统的动载荷。

6 数控装备质量的模糊物元综合评价方法

张根保 , 庞继红 , 陈国华 , 葛红玉

2011, 34(1):36-41. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.006

[摘要](1663) [HTML](0) [PDF 5.36 M](1179)

摘要:
针对数控装备质量多层次指标评价问题，提出了一种基于模糊物元模型的综合评价方法。该方法利用模糊物元理论分析多个质量特性及其属性特征，并建立了数控装备质量综合评价模型。采用层次分析法和信息熵确定评价指标权重，建立基于最小二乘法的优化组合权重模型计算组合权重，并运用模糊物元法给出评价结果。实例研究表明该方法可行、合理。

7 驾驶员疲劳状态监测中的彩色图像光照补偿技术

朱淑亮 , 王增才 , 王保平

2011, 34(1):42-46. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.007

[摘要](2009) [HTML](0) [PDF 5.54 M](1385)

摘要:
为增强图像质量，提出了一种具有鲁棒性的图像光照补偿算法。首先基于空间梯度的方法将原始图像分解为高频、低频图像，光照信息完全包含在低频图像中；然后对低频图像应用Retinex算法进行光照补偿，使得较暗区域变亮；接着将补偿后的低频图像和高频图像合成；最后将合成后的图像进行光照均衡得到新图像。实验证明，与传统算法相比，该算法具有较好效果，新图像受光照影响小。

8 铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限的预测

刘郁丽 , 李佳佳 , 赵刚要 , 杨合

2011, 34(1):47-52. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.008

[摘要](2159) [HTML](0) [PDF 7.21 M](1027)

摘要:
失稳起皱是铝合金薄壁矩形波导管绕弯成形过程中的主要缺陷之一，严重制约着薄壁矩形管绕弯成形极限的提高。笔者采用有限元数值模拟结合正交回归分析的方法，建立了薄壁矩形管绕弯成形起皱波纹度回归预测模型，并通过实验验证了该模型的可靠性；在此基础上推导出了基于失稳起皱成形极限的解析模型。研究获得了芯头个数、防皱块与管坯间隙及芯模与管坯间隙对起皱极限的影响规律，并获得了铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限图。该研究为提高实际生产中薄壁矩形管绕弯成形质量提供了依据和指导。

9 连铸二冷区喷嘴布置方式优化方法

靳星 , 陈登福 , 龙木军 , 张健 , 陈嫚丽

2011, 34(1):53-59. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.009

[摘要](1878) [HTML](0) [PDF 10.37 M](1208)

摘要:
对现有连铸二冷区喷嘴布置进行分析，根据布置优化原则提出采用喷嘴水流密度数值叠加的方法，在拉坯方向和铸坯横断面方向上对喷嘴布置方式进行优化。其中，在铸坯横断面方向上，考虑了横向水流密度分布的不均匀性对铸坯凝固过程的影响，建立二维铸坯传热数学模型，仿真得到不同位置的铸坯断面凝固形貌，并比较了优化前后铸坯温度分布、凝固情况和铸坯质量。结果表明喷嘴布置方式优化后，二冷区铸坯在拉坯方向和断面方向上喷淋水区域内均匀冷却，周期性温度回升变小，表面温度能够均匀下降，保证了较好的铸坯内部质量。

10 钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

刘松利 , 白晨光 , 胡途 , 吕学伟 , 邱贵宝

2011, 34(1):60-65. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.010

[摘要](1782) [HTML](0) [PDF 5.76 M](1250)

摘要:
采用高温实验炉，在1 350 ℃，氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验，通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究。结果表明，钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4)·Fe2TiO4、Fe3O4·Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5；在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段，钛铁矿与新生成的浮士体发生“钛铁晶石化”，最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石。

11 B2O3对高铝钢连铸保护渣理化性能的影响

于雄 , 文光华 , 唐萍 , 王欢

2011, 34(1):66-71. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.011

[摘要](1849) [HTML](0) [PDF 5.67 M](1247)

摘要:
高铝钢连铸过程中，为了避免或减轻钢液中Al与保护渣中SiO2发生反应，设计了低SiO2、高Al2O3含量的高铝钢连铸保护渣，通过添加适量的酸性氧化物B2O3协调熔渣酸碱性，利用实验分析了B2O3含量对高铝钢保护渣熔融特性、黏度特性及渣膜传热特性的影响。结果表明，B2O3含量在4%~10%时，随着B2O3含量增加，保护渣熔化温度、黏度、黏流活化能均降低，渣膜热流密度增加；保护渣的等温转变曲线(TTT曲线)向孕育时间增加的方向移动，晶体生长速率降低；实验条件下，增加B2O3含量可抑制保护渣中CaF2的析出。

12 锋利度持久刀剪用4Cr10Si2马氏体不锈钢的研制

李远睿 , 邓丽萍 , 辉志强 , 王书珍

2011, 34(1):72-76. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.012

[摘要](1833) [HTML](0) [PDF 5.91 M](1165)

摘要:
在简介了国内外刀剪材料的发展现状后，根据钢的合金化原理和Schaeffler图设计出了4Cr10Si2钢的化学成分。试验制备出6 mm厚的4Cr10Si2钢板材并进行了退火。在对此板材进行了硬度、金相组织、室温拉伸、EBSD分析等测试后，进行了热处理工艺试验，确定了制作厨用切刀的热处理工艺参数范围。以其较佳热处理工艺制度处理出的试样作了抗弯强度及抗电化学腐蚀性能的对比试验，用该钢制成了厨用切刀。对刀具进行质量检测和试用结果表明，除抗电化学腐蚀性能指标Ecorr和Icorr略低于4Cr13钢外，其余各项性能均优于此钢种。

13 超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺设计及优化

张旭 , 周杰

2011, 34(1):77-81. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.013

[摘要](1764) [HTML](0) [PDF 5.49 M](1505)

摘要:
安装在车门内的防撞梁是提高轿车侧碰撞安全性的关键部件，国外高安全性轿车都采用超高强度钢板制造防撞梁，但超高强度钢板成形困难，普遍采用成本高的加热成形方法。笔者介绍了采用有限元分析软件Dynaform对某高级进口型轿车超高强度钢防撞梁热成形改冷冲压工艺过程进行模拟仿真，并优化成形工艺，主要研究了温度对超高强度板内部组织变化起的作用。通过模拟和实际对比研究工艺补充面对零件成形及回弹的影响，并设置凸顶得到了优化的工艺型面，为同类相关高强度钢零件的生产起到了指导作用。

14 基于粒子群优化算法的电阻抗图像重建

陈民铀 , 杨艳利 , 何为 , 张聪誉 , 李冰

2011, 34(1):82-87. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.014

[摘要](1446) [HTML](0) [PDF 5.88 M](1109)

摘要:
电阻抗成像的实际应用具有许多优越性，但电阻抗图像重建是一个严重病态的非线性逆问题。目前电阻抗成像的静态算法大多采用Newton-Raphson类算法，这类算法需要计算Jacobian矩阵、使用正则化技术等，算法复杂且稳定性较差。针对该问题，采用了一种新的求解逆问题的方法：粒子群优化算法(PSO)。PSO是一种基于种群搜索策略的自适应随机算法，具有算法简单、调节参数少、收敛速度快、易于实现等特点。给出了电阻抗成像的建模模型，并对粒子群优化算法做了适当的改进以适应电阻抗问题的求解。与牛顿类算法相比，它可以省去繁复的雅可比矩阵计算过程，而采用自适应搜索来求取最优解。仿真结果表明，应用PSO进行图像重构时，能够对突变区域进行准确的定位，图像分辨率较高。

15 汽车点火系统传导电磁干扰仿真

俞集辉 , 贾晋 , 汪泉弟 , 李旭

2011, 34(1):88-93. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.015

[摘要](1591) [HTML](0) [PDF 7.28 M](1556)

摘要:
汽车点火系统工作时产生的电磁干扰具有能量大，频带宽等特点，被认为是汽车电磁兼容最主要的电磁干扰源。笔者提出了一种预测点火系统传导电磁干扰模型建立方法：建立系统中每个部件的电路模型，利用测量、解析法或有限元方法确定模型中的分布参数，集成为点火系统等效电路模型进行系统仿真计算。时域与频域实验测试结果证实了该模型的正确性与方法的可行性。

16 变压器油纸绝缘沿面放电特性及其产气规律

陈伟根 , 杨剑锋 , 凌云 , 陈曦

2011, 34(1):94-99. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.016

[摘要](2366) [HTML](0) [PDF 7.04 M](2170)

摘要:
基于油纸绝缘沿面放电模型，在实验室模拟变压器油箱内进行局部放电试验，研究油纸绝缘沿面放电发展特性及其特征量的变化规律，并着重研究放电发展过程中油中溶解气体的变化特性。实验结果表明，油纸绝缘沿面放电幅值在放电起始阶段呈上升的趋势，放电2～3 h幅值达到最大，然后放电强度开始慢慢减弱；随着油纸绝缘局部放电的发展，CO的绝对产气速率以一个值为中心上下波动，变化幅值较小；而油中沿面放电H2和CH4的绝对产气速率先增加再减少，放电谱图变化与油中溶解气体绝对产气速率变化表现出较高的相似性。

17 三峡库区土壤铁异化还原及其对铁形态影响

王图锦 , 吉芳英 , 何强 , 叶姜瑜 , 黎司 , 曹琳

2011, 34(1):100-104. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.017

[摘要](1764) [HTML](0) [PDF 5.88 M](1286)

摘要:
采用三峡库区紫色土和黄壤在N2覆盖下进行淹水恒温(25 ℃)厌氧培养，对土壤淹水铁异化还原及其对铁形态转变的影响进行研究。实验结果表明，土壤淹水厌氧培养过程，pH向中性转变，体系从氧化环境转入还原环境，黄壤氧化还原转换趋势更为明显。黄壤Fe(Ⅱ)增加趋势明显，Fe(Ⅱ)含量达到3 495.21 mg/kg，紫色土为536.44 mg/kg，而无菌对照土壤Fe(Ⅱ)含量无增加趋势，证实铁的异化还原过程是受微生物活动驱动。土壤铁从Res-Fe向Oxide-Fe活化，同时土壤Fe(Ⅱ)的含量与Oxide-Fe含量呈显著正相关，说明铁形态的改变是受铁的异化还原作用所导致的。

18 充填料浆沉降规律研究及输送可行性分析

张钦礼 , 谢盛青 , 郑晶晶 , 王新民

2011, 34(1):105-109. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.018

[摘要](1432) [HTML](0) [PDF 5.88 M](1103)

摘要:
通过分析充填料浆在管道自流输送系统中的运动形式与充填骨料固体颗粒的沉降规律，得知充填料浆能否稳定地输送到采空区跟输送速度及水平管道的长度有关。结合孙村煤矿的煤矸石似膏体充填料浆的特点，利用Fluent流体分析软件对料浆的管道输送过程进行了模拟，并从理论上分析了以煤矸石作为主要骨料的似膏体利用管道自流输送的可行性。模拟分析表明，料浆的自流压差能够克服在管道自流输送过程中的沿程阻力损失，并且在3.82 m/s的水平管道输送速度下，料浆垂直脉动速度分量38.3 cm/s大于煤矸石的干涉沉降速度0.99 cm/s，因此，似膏体能够自流输送到采空区。

19 不同泥皮粗粒土与结构接触面力学特性实验

彭凯 , 朱俊高 , 伍小玉 , 张丹

2011, 34(1):110-115. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.019

[摘要](2063) [HTML](0) [PDF 6.84 M](1188)

摘要:
进行了粗粒土与结构面分别在夹膨润土泥皮、粘土泥皮以及无泥皮条件下的大型单剪试验，揭示了不同泥皮情况下接触面的力学特性与机理。试验结果表明，不同泥皮种类对粗粒土与结构面的强度有重要影响，夹有膨润土泥皮时，粗粒土与结构面的剪切强度显著减小，最大减幅可达45%，而夹有粘土泥皮时其最大减幅只有10%，远小于膨润土泥皮；试验测定的夹有膨润土泥皮时的摩擦角仅为夹有粘土泥皮时的60％左右。剪切破坏时，同一高度处，切向位移随法向应力的增大而增大；同样的法向应力及高度处，夹有膨润土泥皮时的切向位移小于夹有粘土时的切向位移，而法向位移相对要大些。此外，无泥皮低法向应力下，出现明显的剪胀现象，而泥皮条件下均表现为剪缩。

20 螺旋管换热器同轴环形通道流动特性实验

赵振兴 , 杨震 , 郭琴琴 , 刘宏 , 曹子栋

2011, 34(1):116-120. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.020

[摘要](1512) [HTML](0) [PDF 6.55 M](1537)

摘要:
对S/d0=2.0，S/d0=2.5和S/d0=3.0的同轴环形通道螺旋管换热器分别进行了流动特性及阻力特性的实验研究，并和圆形管道的理论值进行比较。得出流体流速、压力、流量及同轴环形通道的几何参数等对同轴环形通道流动特性的影响。结果表明：在环隙宽度S和螺旋管外径d0相同的条件下，随着雷诺数Re的增加，环形通道的进口阻力系数ξin、出口阻力系数ξout和总阻力系数ξz逐渐减小并逐渐趋于一定值；外圈环形通道的ξin、ξout、ξz均比中圈和内圈环形通道的大，但中圈和内圈环形通道的ξin、ξout、ξz相等；相同雷诺数条件下，S越小，流体在环形通道流动时，流体的进出口压力降ΔP就越大。

21 有机垃圾两相厌氧消化氨氮累积模型的建立及验证

贾传兴 , 彭绪亚 , 刘国涛

2011, 34(1):121-127. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.021

[摘要](2671) [HTML](0) [PDF 8.00 M](1283)

摘要:
为解决消化液回用带来的氨氮累积问题，寻求关键控制参数，在序批式水解UASB两相厌氧消化体系中对有机垃圾中各种氮素转化特性进行了试验研究；基于上述研究分析结果建立了消化液回用时有机垃圾两相厌氧消化氨氮累积模型，找出了消化液回用中氨氮累积的关键控制参数——回流比；并通过试验验证了当回流比为0.85时，系统内UASB出水氨氮浓度最终趋于一定值，约为1 900 mg/L；此氨氮浓度并未对产甲烷反应器产生负面影响，反而提高了系统对酸碱的缓冲能力，保证了系统的稳定运行；从而为有效预防厌氧消化中“氨抑制”问题提供技术参考。

22 不连续问题的无网格分域算法

柳军 , 严波 , 姜乃斌 , 孙英学

2011, 34(1):128-133. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.022

[摘要](1360) [HTML](0) [PDF 6.24 M](1157)

摘要:
提出一种无网格方法中采用分域的思想处理材料和位移不连续问题的方法。该方法将求解域沿不连续面进行分域，通过使用两种转换矩阵使子域交界面上的位移连续性得到满足；采用分块矩阵法计算转换后的刚度矩阵，所得刚度矩阵仍具有稀疏、带状性。可采用与有限元耦合的方式施加本质边界条件。编制了该算法的计算程序，通过对材料不连续悬臂梁弯曲问题的分析和单边裂纹板裂纹张开位移的计算，验证了该算法的正确性和有效性。

23 T-型微流控通道中微液滴形成机制的CFD模拟

董立春 , 吴纪周 , 任桂香 , 谭世语 , 黄大富 , 李文平 , 黄少建

2011, 34(1):134-139. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.023

[摘要](1766) [HTML](0) [PDF 6.26 M](1381)

摘要:
采用计算流体力学(CFD)方法，对宽型微米级T-型微通道中微液滴形成机制进行了数值模拟。通过与已有文献实验结果的对比，证明了数值模拟的准确性；发现液滴在微通道中的形成过程可分为液滴形成和成长、液滴与分散相的脱离和液滴从通道壁的脱落3个阶段。首次系统分析了通道壁的润湿性对液滴形成的影响，发现当分散相在通道壁上的接触角小于90°时，才能形成微液滴；通道壁越疏分散相，微液滴越容易形成，并且从通道壁上脱离的时间也越短。通过分别改变连续相的黏度、流速以及两相间界面张力，研究了毛细准数Ca对微液滴的形成机制及液滴大小的影响。发现在T-型通道中能形成液滴的范围内，Ca越大，则形成的微液滴体积越小；当Ca大于0.067时，微液滴的直径与连续相Ca的倒数之间存在明显的线性关系。

24 FeS热分解动力学的热分析

赵声萍 , 蒋军成 , 郑洁

2011, 34(1):140-144. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2011.01.024

[摘要](1875) [HTML](0) [PDF 4.43 M](1143)

摘要:
FeS诱发含硫油品自燃的事故受到了业界的日益关注。通过在不同升温速率(2, 5, 8, 10, 15 ℃/min)下的热分析实验，应用模型和非模型拟合研究了FeS的热分解动力学机理，结果表明：FeS受热氧化是FeS与氧气物理吸附、化学吸附和化学反应过程，对FeS的模型拟合结果不稳定，可靠性较差；采用等转化率法得到FeS热分解的表观活化能E=(135.81±8.27)kJ/mol；通过Satava-Sestak方程确定了FeS的受热分解符合成核和生长模型函数A2：g(α)= ［-ln(1-α)］1/2，其表观活化能E=148.43 kJ/mol，表观指前因子A=3.82×109 K/s。

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