2012, 35(1). DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.001 CSTR:
摘要:
2012, 35(1):1-6. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.002 CSTR:
摘要:建立了风电增速箱输出级斜齿轮副的三维接触有限元模型,计算了静载荷作用下齿轮副的应力应变;基于齿轮材料的疲劳试验常数,计算了材料的近似S-N曲线;对风电增速箱真实载荷谱20种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系。在FE-SAFE软件中,对斜齿轮副接触模型进行疲劳寿命分析,研究了载荷、表面粗糙度、残余应力以及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律。结果表明,齿轮副应力集中处有少数低寿命点,齿轮副寿命随载荷及齿面粗糙度的增大而减小,残余拉应力使疲劳寿命减小,而残余压应力可使疲劳寿命增大,适度修形可提高齿轮的疲劳寿命。
2012, 35(1):7-10. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.003 CSTR:
摘要:以采集的5台国产某型号数控机床1 a的现场故障数据为基础,通过参数估计、线性相关性检验和假设检验确定故障过程服从二参数威布尔分布;在有效性最大原则的基础上,提出一种在修复型维修状态下的最佳预防维修间隔时间模型,并求得此型号数控机床的最佳预防维修间隔时间;最后根据机床的最佳预防维修间隔时间建立相应的维修计划,最大限度保证了机床的使用性能并减少企业维修费用。
2012, 35(1):11-17. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.004 CSTR:
摘要:以CO2 激光焊接304不锈钢蜂窝状冷凝板为研究对象,针对出现焊接变形问题,研究了因激光焊接功率不同导致焊缝尺寸不同对蜂窝状冷凝板焊接接头最大承载载荷、焊接残余应力与应变的影响,采用小孔法测量不同工艺条件下焊接残余应力,并提出了控制蜂窝状冷凝板焊接变形的方法。研究表明:当焊接功率为1.4、1.8 kW时,两种工艺条件下纵向弯曲挠度和纵向收缩应力比与焊缝截面积之比相同为1.000∶1.328;测量所得焊接残余应力之比为1.000∶1.391,与计算所得值相近。分析发现焊缝最大承载能力与焊缝截面积有一定的关系,并提出了该新型函数关系表达式。提出了内外循环式焊接顺序,此方法能减少焊接变形的发生,又几乎不影响焊接生产效率,极大提高了蜂窝状冷凝板的生产质量。
2012, 35(1):18-23. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.005 CSTR:
摘要:针对湿式离合器试验过程中磨合状态的预测问题,结合试验过程中摩擦转矩信号的几何结构特征,提出利用多重分形谱及其参数来预测磨合状态的新方法。阐述了基于盒计数法计算多重分形谱的方法;给出了多重分形谱参数的定义及其与摩擦转矩信号之间的内在联系;利用多重分形谱及其参数对某型号湿式离合器磨合过程的摩擦转矩信号进行分形表征。分析结果表明:多重分形谱及其参数能够定量地刻画试验过程中摩擦转矩信号的几何特征,并且随着磨合过程的进行,谱宽、最大最小概率子集分形维数差及谱偏斜度都呈现逐渐减小趋势,而最小奇异指数则呈现逐渐增大趋势。因此,利用试验中摩擦转矩信号的多重分形谱能够有效地预测湿式离合器的磨合状态。
2012, 35(1):24-28. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.006 CSTR:
摘要:为了快速准确地对数控系统中的软件故障实施定位,提高数控系统可靠性,提出将改进的相似路径算法和模糊判断技术应用到数控系统软件故障定位领域。根据监控器记录的信息,生成失效路径;根据改进的相似路径算法,由程序控制流图和失效路径生成相似路径集;通过程序切片算法,将可疑代码的范围减少;同时采用模糊数学来判断可疑代码,进而对控制流类故障进行定位。为了验证该方法的可行性,事先在NURBS插补模块中植入故障,并对该模块进行故障定位实验。实验结果表明,该方法是一种行之有效的数控系统软件故障定位方法。
2012, 35(1):29-33. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.007 CSTR:
摘要:齿轮振动信号中存在大量非平稳信号,在用Gabor谱来进行齿轮振动信号时频分析的基础上,针对Gabor变换中窗函数选择的问题,采用熵度量法来选择最优的Gabor窗函数宽度,提高了Gabor变换的时频聚集性;利用谱图的具有特殊的交叉项机理,在自项支撑区域内做出信号的Gabor谱图,有效去除了分量间的交叉项,并在Gabor谱图上来分析齿轮振动信号的时频分布,且与传统的分析方法作了比较。实验结果表明,在优化的Gabor谱图上能很直观地反应存在异常的齿轮及能量随时间的变化,能较易地诊断出齿轮故障。
2012, 35(1):34-38. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.008 CSTR:
摘要:以二维有限元并结合一种基于梯度的优化算法——移动渐近线法来对简单膨胀腔消声器内部结构进行拓扑优化。在拓扑优化的基础上进一步研究了尺寸优化的方法。膨胀腔内部结构的变化会引起其传递损失的变化。联合COMSOL与MATLAB编程,数值计算结果表明在目标波数下优化后的消声器声学特性远优于简单膨胀腔消声器。
2012, 35(1):39-44. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.009 CSTR:
摘要:对油液减振器工作原理进行了剖析,对空化异响产生的机理进行了分析,并建立了相应的力学模型,对正常和空化异响减振器的活塞杆加速度的时域响应进行了仿真,仿真结果与通过减振器异响检测设备所测得的活塞杆加速度时域信号进行了比较,验证了理论仿真分析方法的正确性。研究结果表明,空化将引起减振器异响和异常振动,空化减振器活塞杆加速度的时域波形、功率谱、双谱等特征信号明显区别于正常减振器,并提出改善空化异响的对策。
2012, 35(1):45-51. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.010 CSTR:
摘要:在工业循环冷却水系统中,污垢的存在给换热设备的设计和运行造成了巨大的经济损失,并且传统的阻垢方法存在二次环境污染、成本高等缺点。而电磁场阻垢技术具有使用方便、无污染、成本低等其他方法不可比拟的优点。通过分析总结,为了适用于不同的水质,利用DDS技术和功率放大技术,设计了一套高频电磁阻垢装置,输出为0~1 MHz范围内连续可调的单一频率和扫频的方波信号。并在实验室搭建了动态循环水管道系统以便模拟工业循环水系统。研究表明:外加高频电磁场作用后,CaCO3的结晶速度变小。通过扫描电镜观察,处理后的CaCO3晶体结构一部分由原来的方解石变成了文石。此外,阻垢效果还与输出频率和Ca 2+浓度有关,输出频率并不是越高越好,而Ca 2+浓度不宜超过5 mmol/L。
蒋兴良 , 奚思建 , 刘伟 , 袁耀 , 杜勇 , 肖丹华
2012, 35(1):52-58. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.011 CSTR:
摘要:针对近年来我国输电线路频繁出现风偏闪络事故,分析认为暴雨是造成输电线路风偏闪络的原因之一。通过模拟降雨试验研究降雨强度、雨水电阻率、环境温度对棒板(棒棒)空气间隙交流放电特性的影响。试验结果表明:降雨强度、雨水电阻率均使棒板(棒棒)空气间隙交流放电电压降低,其中降雨强度对棒板空气间隙交流放电电压的影响最明显;降雨强度I=2~14 mm/min时,棒板间隙距离d=0.4、0.6、0.7 m的交流放电电压最大降低幅度分别为6.73%、6.54%、6.02%,而棒棒间隙的最大降低幅度分别为2.66%、3.22%、3.07%;降雨强度对棒板交流放电电压影响大,对棒棒影响小;暴雨情况下环境温度的升高使棒板空气间隙交流放电电压升高,其最大变化幅度为7.03%。
2012, 35(1):59-64. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.012 CSTR:
摘要:针对残疾人士不用手实现计算机操作的问题,提出了一种通过面部姿态的视觉分析手段控制鼠标操作的新方法。首先,由CCD摄像头获得人脸视频图像,采用Haar特征和基于AdaBoost算法的目标检测手段确定人脸区域,再通过图像分析手段提取2个眼角、2个嘴角和鼻尖共5个特征点;然后,以一幅正面图像的特征点位置为参考,对实时图像中人脸的空间姿态进行估计;最后,根据人脸的3个偏转角定义并生成人机交互信息,用于计算机人机界面中鼠标位置的移动和操作控制。实验表明,在良好的光照条件下,该方法可以快速准确完成人脸姿态估计并获得鼠标控制信息,帮助伤残人士实现人机信息交互。
2012, 35(1):65-69. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.013 CSTR:
摘要:在工业生产中,产品零部件的漏装普遍存在。它不仅降低产品质量,而且也影响了产品生产率。从电磁感应基本原理出发,提出通过感应监测金属零部件装配过程,对已装配零部件进行计数,实现对零部件装配过程中漏装检测的自动化,达到在线漏装监控的目的。理论分析了利用电涡流感应原理监测金属零部件运动的可行性,并利用MATLAB软件进行了仿真计算。在理论分析的基础上,设计了针对金属零部件的传感器、相应的信号处理电路及配套软件,建立在线检测系统并进行了模拟试验。此方法有效地解决了由人为因素造成的零部件漏装等问题,为工厂节约了成本,有效地提高产品的合格率。
2012, 35(1):70-75. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.014 CSTR:
摘要:对热轧H型钢热轧和焊接后的高应变低周疲劳循环应力响应曲线、循环应力应变关系和应变寿命关系进行了分析,通过Coffin-Manson公式得到疲劳寿命计算公式,计算出Nf=100周时的循环韧度值σa·Δεt。结果表明,H型钢焊接试样的循环韧度比热轧试样的循环韧度降低38%。热轧试样表现出明显的循环稳定特性,焊接试样表现出循环软化直接断裂的应力响应特征。焊接试样的断口扫描电镜观察发现,疲劳裂纹在焊接接头的粗晶区表面处萌生,断口瞬断区具有明显的韧窝特征,表明材料焊接后保持较高的韧性。
2012, 35(1):76-80. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.015 CSTR:
摘要:首先对钢包底吹氩气搅拌钢液系统进行分析,确定对搅拌效果有影响的诸多因素。采用量纲分析方法,得到描述底吹氩钢包内钢液混合效果的特征数方程模型。以某钢厂LF炉钢包为原型,应用广义相似原理进行水力学模拟实验研究。实验结果经逐步回归分析得出适用于描述与研究中几何相似的钢包炉内钢液受搅拌后混合效果的特征数方程。研究结果表明,本研究考虑的4个决定性特征数对被决定性特征数H0均有显著性影响,其中最为显著的是气液密度比πρ;进行钢包底吹氩搅拌钢液的水力学模拟研究时,若采用某种常规气体代替原型中的氩气,模型与原型间被决定性特征数的值会产生较大的差异。
2012, 35(1):81-85. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.016 CSTR:
摘要:为了解决高硫铝土矿马弗炉焙烧脱硫效率不高问题,采用微波加热方式对高硫铝土矿进行焙烧,考察了焙烧温度和焙烧时间对矿物中硫含量的影响。用XRD技术对焙烧矿物晶型结构进行了分析,结果表明,微波焙烧温度400 ℃、焙烧时间2 min时,焙烧矿中硫元素含量已低于0.7%;微波焙烧温度550℃、焙烧时间10 min时,焙烧矿中硫元素含量为0.23%。微波使黄铁矿分离出S 2-,并促使S 2-向表面扩散与氧反应生成SO2气体,加速硫的逸出,提高了脱硫效率。
2012, 35(1):86-92. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.017 CSTR:
摘要:为了揭示含泥量对聚羧酸减水剂分散能力的影响,试验选择净浆流动度和黏度两个指标,研究泥对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性质的影响,并利用IR、UV手段分析确定了泥的滤液对聚羧酸减水剂分子结构的影响及碱性环境中聚羧酸减水剂在泥颗粒表面的吸附规律。结果表明:当泥取代水泥质量的15%时,聚羧酸减水剂由于泥的存在已无分散效果;增大聚羧酸减水剂掺量可以提高含泥水泥浆体的分散性;泥的滤液不会改变聚羧酸减水剂的分子结构、对聚羧酸减水剂的分散能力无不利影响;在饱和石灰水模拟的碱性环境中,泥对减水剂的吸附很快,初始时间里(6 min内)泥就已经充分吸附了聚羧酸减水剂,泥对聚羧酸减水剂的吸附量为水泥的4倍左右。
2012, 35(1):93-98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.018 CSTR:
摘要:基于国内多层混凝土框架结构的试验数据,建立混凝土框架柱曲率延性与结构整体位移延性需求的定量关系。收集国内32组梁铰屈服机制和破坏机制为主的多层混凝土框架结构系统延性系数和相应楼层位移延性系数的试验数据,分析试验数据的统计特性;通过经典解析关系由楼层位移延性系数得到框架柱曲率延性系数,并建立了框架柱曲率延性与结构系统延性的函数关系。拟合的幂函数模型与样本试验数据的相关系数R=0.775,非线性数值算例结果表明建立函数模型能够指导混凝土框架柱单元的最大延性控制设计。
2012, 35(1):99-104. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.019 CSTR:
摘要:针对现有山体滑坡监测技术自动化程度低、系统成本高、实施难度大等问题,将RSSI定位技术用于山体滑坡监测,提供无需任何一次检测仪表的山体滑坡监测新方法。提出的RSSI定位改进算法引入加权调整因子,通过动态获取路径损耗模型参数和实时计算WSN节点间通信距离,可降低外部环境变化对定位精度的影响,从而提高山体滑坡定位精度。使用MATLAB对改进算法进行的模拟测试结果表明,与传统RSSI固定路径损耗模型定位算法相比,平均误差显著下降。
2012, 35(1):105-109. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.020 CSTR:
摘要:煤尘抑爆技术是防治煤尘爆炸的重要手段,抑爆技术核心是研究开发具有较好抑爆性能的抑爆剂。分析了煤尘抑爆剂的物理、化学、混合3种作用机理形式,并对现有抑爆剂进行了分类,提出了新型抑爆剂的基本特性,运用复配协同增效技术进行了抑爆剂的开发,选取Al(OH)3、聚磷酸铵和具有天然纳米孔结构的硅藻土为单体,通过合成得到3种复配型抑爆剂A、B、C;利用20 L球形爆炸测试系统以爆炸特性参数为指标,对新型抑爆剂的抑爆效果进行了爆炸实验;结果表明,复配型抑爆剂较传统抑爆剂有更优越的抑爆性能,实现了协同增效。
2012, 35(1):110-116. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.021 CSTR:
摘要:利用自行研制的“含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流系统”,进行固定瓦斯压力及不同围压和循环载荷情况下突出煤煤样变形渗透特性试验研究。结果表明:加载路径对煤样的力学特性影响显著,循环载荷试验和全应力应变曲线总体趋势相同,循环荷载作用下煤样的峰值应力比全应力应变的低;煤样在周期性循环荷载作用下的卸载应力应变曲线与加载应力应变曲线不相重合,形成封闭的滞回环。渗透率与煤样的损伤变形进程密切相关,在循环荷载下,渗透率在卸载过程中逐渐增大,加载过程中逐渐减小;卸载时渗透率应变曲线和加载时渗透率应变曲线会围成封闭环,与煤样的轴向应力应变封闭滞回环相对应,其所围面积随着围压和应力水平增加而减小。
2012, 35(1):117-124. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.022 CSTR:
摘要:引入Johnson-Holmquist-Concrete岩石非线性本构关系,利用光滑流体粒子动力学方法,模拟了脉冲射流在破岩过程中应力波形成、传播及衰减过程,得出了高速脉冲射流作用下岩石表面不同位置处应力值随时间变化曲线,以及应力波峰值强度与离射流作用点距离的关系曲线,根据计算结果分析了岩石在应力波效应下的破坏行为以及射流速度、岩石性质对应力波效应的影响。分析结果表明:脉冲射流的应力波效应具有较强的局部性,应力波峰值强度随与射流作用点距离的增大而急剧减小;脉冲射流应力波强度、作用范围与射流速度呈正比例关系,其对岩石的体积破坏存在一个门限速度;不同岩性岩石在脉冲射流应力波作用下的破坏形式有所不同,砂岩等强度较低岩石的破坏形式主要为应力波对岩石加卸载过程中的拉应力下的裂纹扩展,而石灰岩、花岗岩等脆性硬岩的破坏形式主要为应力集中导致的纵向破坏。
黄廷林 , 魏巍 , 王春燕 , 黄卓 , 苏俊峰 , 智利
2012, 35(1):125-131. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.023 CSTR:
摘要:在扬水曝气条件下,模拟原位条件进行了贫营养生物膜技术净化微污染原水的试验研究,分析测定其对氮源污染物及有机污染物的去除效果。试验结果表明,扬水曝气-贫营养生物膜组合技术用于净化微污染原水是可行的;在水温为10~23 ℃,溶解氧浓度为4.0~6.0 mg/L、NH +4-N 0.230 mg/L、NO -2-N 0.010 mg/L、NO -3-N 1.125 mg/L、TN 2.010 mg/L、CODMn 3.140 mg/L、TOC 3.012 mg/L和BOD5 1.540 mg/L的条件下,系统稳定运行时的氨氮、硝氮、总氮及TOC去除率范围分别为82%~100%、62%~79%、71%~80%和73%~80%,亚硝氮已基本检测不到,BOD5/CODMn比值在0.05~0.20之间,说明该组合系统的脱氮效果可满足地表水环境Ⅲ类水体的质量标准要求,且生物稳定性可得到明显提高。另外,还考察了运行过程中生物膜上贫营养反硝化细菌数量及生物相的变化情况,并探讨了贫营养生物膜系统的净水机理。
2012, 35(1):132-140. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.024 CSTR:
摘要:锦屏二级地下洞室群围岩处于埋深大、高地应力状态,开挖卸荷后围岩变形破坏引起的工程问题十分突出。根据锦屏二级交通辅助洞所取得盐塘组大理岩的层状及白山组大理岩均质的特性,利用SEM高温疲劳试验系统,开展了对盐塘组大理岩不同层理方向受力及白山组大理岩的变形破坏特征及断裂机理的三点弯曲试验。试验过程中,将岩样加工成盐塘组大理岩平行层理、垂直层理及白山组大理岩3组试件。研究结果表明:盐塘组大理岩的层状特性是由于其矿物成分的方解石矿物颗粒及白云石矿物颗粒呈条带状相间分布所致,而矿物颗粒单一的白山组大理岩试件则较为均质;层状大理岩的断裂机理取决于对层理的作用力方向及矿物组成,并且表现出力学参数上的差异,而受矿物颗粒间的胶结能力及颗粒大小的影响,白山组试件强度则最小;盐塘组大理岩两组试件变形破坏过程表现出明显的3个阶段,而白山组试件变形破坏特征则划分为峰前及峰后阶段,受不同断裂机理的影响盐塘组荷载平行层理方向较之垂直方向试件的塑性变形特征明显,且白山组试件峰后阶段较为完整的表现出了其变形破坏过程。
2012, 35(1):141-146. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.01.025 CSTR:
摘要:为探讨教室照明对生理节律的影响,研究采用汉语双字词卡片和“学习再认”实验模式,借助信号检测论中辨别力d作为指标,测试和分析了3种典型色温T5荧光灯在4种不同照度水平下对学生短时记忆再认能力和脑疲劳的影响。结果表明,受非视觉效应影响,在一定时间长度内,学生在不同光谱、不同照度光环境下的汉语双字词短时记忆再认能力和脑疲劳各不相同,低色温、低照度对大脑具有“唤醒”作用,可提高短时记忆能力;中间色温为最适宜光环境,可使大脑保持适度兴奋,但该色温高照度下,脑疲劳相对较重,学习效率较低;高色温下脑疲劳最重;“时间累积”效应对短时记忆能力的影响显著,应予以重视。