2012年第35卷第7期文章目次

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  • 1  轮毂电机嵌入式电磁驻车制动设计与仿真
    陈齐平 舒红宇 瞿飞俊 谢鑫 谢安源
    2012, 35(7):1-6. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.001
    [摘要](1791) [HTML](0) [PDF 3.12 M](1031)
    摘要:
    根据电磁理论和电磁制动器的工作原理,设计了一种能耗低、嵌入式轮毂电机内部的电磁断电制动新型结构,并且提出了分析计算方法。对电磁制动器进行了磁路分析,建立了数学模型。通过Ansoft软件建立了三维有限元模型,对电磁制动器的电磁性能和工作特性进行分析,并对电磁制动器工作过程进行动态仿真研究。分析了电磁制动器内部复杂的磁场强度分布和电密分布等,得到了激励绕组电流、电磁力与工作气隙以及衔铁位移等变化曲线。电磁吸力的实验结果与仿真计算结果一致,表明电磁有限元方法分析电磁制动器的电磁性能是准确可靠的,能满足电动代步车驻车制动系统的灵敏性、可靠性和特殊要求。
    2  粒子群优化的多尺度形态滤波器消噪方法
    董绍江 汤宝平 陈法法
    2012, 35(7):7-12. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.002
    [摘要](1057) [HTML](0) [PDF 2.11 M](770)
    摘要:
    针对传统的形态学滤波器难以适应机械设备振动信号的冲击、非线性和背景噪声较大等特点,提出了基于粒子群优化的多尺度形态滤波器构造方法。根据形态学算法的特性,构造了多尺度形态学滤波器,对于形态学滤波运算中的重?问翁峁顾阕樱捎镁哂腥钟呕阅艿牧W尤核惴ǜ菪藕诺奶氐阕允视ρ∪。迪至俗钣怕瞬ㄆ鞯墓乖?将噪声信号通过不同尺度的形态学滤波器进行滤波,将获得的多个滤波信号根据权值运算获得最终的去噪信号。通过仿真实验和轴承故障信号的分析表明,该形态学滤波器能够实现较好的滤波效果,可以有效地对机械设备的故障信号进行消噪。
    3  混联式混合动力客车发动机优化控制策略
    林歆悠 孙冬野 尹燕莉 郝允志
    2012, 35(7):13-18. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.003
    [摘要](1185) [HTML](0) [PDF 2.77 M](872)
    摘要:
    以提高发动机工作效率为目标,根据一款新型混联式混合动力客车的结构特点,划分发动机的工作区域,采用一种功率均衡的控制策略,以电池功率为控制变量对发动机的工作点进行优化,并且引入了电池荷电状态PI控制函数。基于Matlab/simulink平台建立前向整车仿真模型,通过仿真结果表明:其燃油经济性与基于等效燃油最小控制策略相比提高6.74%,同时电池SOC能够控制在预定的范围内运行。
    4  汽车ESC系统主环伺服环分层结构控制策略
    张为 王伟达 丁能根 李春里
    2012, 35(7):19-24. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.004
    [摘要](1119) [HTML](0) [PDF 2.04 M](2228)
    摘要:
    针对提高车辆操纵稳定性的电子稳定控制系统(ESC)的控制问题,提出了主环〖XC半字线.tif,JZ〗伺服环分层结构的ESC控制策略。主环控制器采用一阶滑模控制算法,设计了滑模面和滑模控制律,其输出为保持车辆稳定性所需的车身附加横摆力矩。伺服环控制器采用近似模拟人类思维的九点五态控制算法,通过控制制动压力实现期望的制动滑移率,从而产生附加横摆力矩。设计了具有实时视景反馈功能的驾驶员在环仿真平台,对分层控制策略进行了在线测试。测试结果表明,提出的ESC控制策略显著地提高了低附着路面或驾驶员过度操作车辆等工况的操纵稳定性和主动安全性,驾驶员在环仿真方法提高了测试的真实性和开发控制策略的针对性。
    5  新型双螺杆捏合机流场动力学特性数值模拟
    魏静 孙旭建 孙伟
    2012, 35(7):25-31. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.005
    [摘要](987) [HTML](0) [PDF 4.85 M](841)
    摘要:
    针对一种新型双螺杆捏合机流场动力学特性进行数值模拟,建立双螺杆捏合机流场数值仿真模型,依据计算流体动力学(CFD)理论,对非牛顿流体进行三维、等温稳态数值分析,研究其在不同转速及中心距条件下压力场分布、速度场分布、最大剪切应力、物料流动速率等特性。研究结果表明:随着转速不断提高,流场最大压力、流量流动速率、最大剪切应力都会随之增大;螺杆转子对流场的最大剪切应力值随中心距的增加先增大后减小,而流动速率随中心距的增加不断增加,但当中心距增加到一定值后,流动速率会出现负值,物料出现严重回流,导致捏合机无法正常工作。研究结果为双螺杆捏合机结构参数的设计优化以及性能预测提供理论依据。
    6  溢流阀环形槽抗气穴性能分析及优化设计
    刘顺安 杨嵩 陈延礼 胡卫国 谢丹彤 赵伟
    2012, 35(7):32-36. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.006
    [摘要](964) [HTML](0) [PDF 2.83 M](791)
    摘要:
    采用RNG k ε湍流模型数值模拟溢流阀环形槽口的气穴流动现象,并分析环形槽各结构参数对阀腔内气穴流场的影响。结果表明,结构参数θ越大,参数R1和R2取值最优时,抗气穴性能更明显。根据环形槽结构参数的数值模拟数据,利用kriging模型方法得出代理函数,即以阀腔内最大气体体积分数为目标函数,以Gauss函数为相关函数,采用常数回归模型的似然函数。利用改进PSO算法对代理函数进行优化计算,经对比得出优化参数的抗气穴性能显著。
    7  盾构机多级行星减速器箱体模态分析与试验
    肖正明 秦大同 武文辉 周志刚
    2012, 35(7):37-42. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.007
    [摘要](1040) [HTML](0) [PDF 2.84 M](940)
    摘要:
    建立了盾构机多级行星减速器箱体有限元模型,计算了其特征值问题,提取了箱体低阶固有频率及相应振型,并对其振动模式进行了分析。根据实验模态分析理论,采用脉冲激励法进行了减速器箱体的模态试验,运用最小二乘复频域法分析了模态数据,获取了箱体固有特性,并通过模态置信判据验证了实验模态参数。模态分析表明,理论结果和实验数据具有较好的一致性,相互检验了理论模型和试验方法的正确性,传动系统和箱体不会出现耦合共振现象,箱体高速端的局部振动较大,运行中箱体扭转振动模式较为突出。研究结果为盾构机减速器动态结构优化提供了理论依据和试验支撑。
    8  渐开线内啮合圆柱齿轮副的回差控制与补偿
    李俊阳 王家序 肖科 刘强
    2012, 35(7):43-48. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.008
    [摘要](1197) [HTML](0) [PDF 2.44 M](921)
    摘要:
    为控制渐开线内啮合圆柱齿轮副的回差,对设计及制造过程中影响齿侧间隙的各误差因素进行分析、归类并量化。在认识各相关误差的形成机理与周期变化规律的基础上,考虑对各误差因素进行控制、补偿的可行性与最低成本控制,提出了齿侧间隙控制与补偿方法。包括基于等效变位齿轮的齿厚偏差补偿方法,齿轮变形协调设计,以及考虑各误差因素的最小侧隙啮合中心距设计计算公式。最后采用模数为1,内外齿轮齿数为45、40,精度等级为7级和6级的两对齿轮进行实验验证,试验结果表明采用该方法可将齿轮副的空程回差控制在3′以内。
    9  大口径光栅拼接装置的微振动响应分析
    周忆 廖云飞 刘有海 罗跃飞 王逍 周海
    2012, 35(7):49-53. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.009
    [摘要](1148) [HTML](0) [PDF 1.99 M](950)
    摘要:
    针对2×2大口径光栅拼接装置在暖通空调振动影响下的稳定性问题,建立了有限元动力分析模型。以实测的震动功率谱密度为激励,运用ANSYS软件对其随机振动响应进行分析计算,并与实测结果进行了比较。结果表明,该装置在工作环境中满足稳定性要求。
    10  抑制局部放电混合干扰的浮阈值量化算法
    唐炬 吴冕之 李伟 周加斌 张晓星
    2012, 35(7):54-60. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.010
    [摘要](964) [HTML](0) [PDF 3.38 M](950)
    摘要:
    由于局部放电(PD)信号与含有的混合干扰(白噪和窄带)在能量分布频段上存在明显差异,根据小波包变换各节点分解系数能够有效反映被分析信号能量变化的特点,建立一种以反映PD信号分解系数中噪声能量为判据的浮阈值量化算法,使得最优基下各节点阈值随相应节点分解系数中信号噪声强度的变化而变化,自适应地决定各节点最佳阈值选择,以实现对PD信号分解系数更精细划分。通过对含有混合干扰的仿真与实测PD信号的小波包最优分解,分别用传统全局阈值量化算法与笔者建立的浮阈值量化算法进行了干扰抑制效果的对比,结果表明:后者具有更强的抑制混合干扰的能力,且混合干扰抑制前后PD信号波形相似度更高。
    11  考虑薄弱支路功率约束的静态电压稳定预防控制
    颜伟 户秀琼 余娟 李文沅
    2012, 35(7):61-66. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.011
    [摘要](1179) [HTML](0) [PDF 1.27 M](879)
    摘要:
    考虑到系统的静态电压不稳定往往是由局部薄弱支路的传输功率超过其功率传送能力所引起,提出了将薄弱支路有功功率约束作为静态电压稳定约束的预防控制模型。该模型首先采用局部性电压稳定指标,确定出关键预想故障、薄弱支路及其功率传送能力;而后结合基于直流潮流模型的静态安全分析方法,给出薄弱支路在关键预想故障下的有功功率非线性表达式,从而得到关键预想故障下的薄弱支路有功功率约束;最后,建立了包含该约束的全二次预防控制优化模型。IEEE14节点系统与IEEE118节点系统的仿真结果验证了笔者所提预防控制模型的正确性和有效性。
    12  AZ31镁合金表面纳米陶瓷涂层的组织与力学性能分析
    高正源 潘复生
    2012, 35(7):67-71. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.012
    [摘要](1262) [HTML](0) [PDF 2.03 M](827)
    摘要:
    为改善镁合金表面的耐磨性能,采用磁控溅射工艺在AZ31镁合金表面制备了纳米Al203陶瓷涂层。用XRD、SEM EDS等分析了涂层的结构和形貌,用正交试验讨论了温度、功率、时间对涂层表面硬度的影响规律。结果表明,影响纳米Al2O3膜硬度和耐磨性的因素是溅射功率和溅射时间,最佳的工艺为80 ℃,200 W,3 h。采用本工艺技术,材料表面主要为2~10 um厚、30 nm左右的粒状δ Al2O3致密层,表层硬度从基体767 MPa提高为1 360 MPa,提高了77.31%。
    13  氮含量对SWRH82B盘条组织和性能的影响
    盛光敏 吴莉莉 邓永强 魏福龙 李正嵩 张东升 杨茂麟
    2012, 35(7):72-76. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.013
    [摘要](1172) [HTML](0) [PDF 2.98 M](907)
    摘要:
    为了研究不同含氮量的SWRH82B盘条在组织和性能等方面的差异,利用液压万能试验机对盘条进行拉伸试验,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察盘条的微观组织、拉伸断口及第二相析出情况。结果表明:增氮使索氏体组织的层片间距更细小;增加1.38×10-4的氮可使盘条的屈服强度提高8 MPa、抗拉强度提高28 MPa、延伸率降低1.8%、断面收缩率降低5.8%;高氮盘条比低氮盘条的拉伸断口上有更多的夹杂物;高氮盘条中的析出物更多且分布较弥散,析出物主要集中在位错线或原奥氏体晶界上,经标定,析出物中含有细小的V(C,N)颗粒。
    14  金属薄壁圆管内翻口过程中应力与变形的解析
    牛卫中
    2012, 35(7):77-82. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.014
    [摘要](1274) [HTML](0) [PDF 1.65 M](853)
    摘要:
    拉应力内翻管法是一种用于将金属薄壁圆管成形为具有环形底部双层管状件的新工艺,它由内翻口、翻边、拉深翻管3个成形工序所组成。基于对圆管内翻口变形过程的研究,推出了管件成形中翻口区部分管壁起皱前后其应力、变形各参数与管坯尺寸、管材性能、模具尺寸、摩擦条件及比例因子m的解析关系式,并得出了翻口区管壁是否起皱及管件内翻口成形能否成功的判别式。实例表明,在m为0.7~0.8的情况下,根据解析式计算出的管件应力、变形参数与金属塑性成形仿真软件DYNAFORM模拟所得数据基本一致,而由判别式作出的结论也与模拟结果和文献中的实验结果相符。
    15  DFT/B3LYP方法探索C6H5(CH3)2SiOH的结构和化学键特性
    张正富 余秋雁 伍林 孙力军 彭金辉
    2012, 35(7):83-88. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.015
    [摘要](1326) [HTML](0) [PDF 1010.50 K](844)
    摘要:
    二甲基苯基硅醇易通过蒸馏的方法进行分离提纯,进而制备高纯硅,但其化学键特性的实验数据较为缺乏,笔者运用密度泛函理论DFT/B3LYP方法,采用6-311++G**基组进行计算,首先对二甲基苯基硅醇的初始构型进行完全开放的几何构型全优化,之后结合能量分析、电荷分析和自然键轨道分析(NBO)考察了二甲基苯基硅醇平衡构型的分子性质,得出二甲基苯基硅醇分子的化学键特性:1)苯基和甲基对羟基上的O-H键影响甚微,但使Si-O键有所增强;2)Si与苯环上C原子间的键强度较弱,Si-O键相对较强,O-H键最弱;3)苯环上C原子间电子离域化程度相对较高,O的孤对电子流向Si-C反键轨道,可略为削弱Si-C键强度。填补了其化学键特性方面的空白,为涉及二甲基苯基硅醇的化学反应提供了理论基础。
    16  中线法尾矿坝地下渗流场的数值模拟
    魏作安 陈宇龙 李广治
    2012, 35(7):89-93. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.016
    [摘要](979) [HTML](0) [PDF 2.46 M](928)
    摘要:
    利用2D FLOW计算软件,针对羊拉铜矿中线法尾矿库在不同条件下的渗流进行了模拟计算。其中,坝体按照设置排渗系统和不设排渗系统两种情况考虑,干滩面长度分别为70 m(洪水状况)、100 m和300 m(正常状况)3种情况考虑。通过计算获得了该尾矿库在不同条件下地下渗流的变化规律。计算结果显示,采取坝体排渗措施,能使坝体中的地下水顺利导出,从而有效降低坝体浸润线的位置,有利提高尾矿坝的稳定性。
    17  抗滑桩抗滑阻力的优化计算方法
    万玲 吴剑 魏作安
    2012, 35(7):94-98. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.017
    [摘要](935) [HTML](0) [PDF 1.36 M](861)
    摘要:
    针对传统抗滑阻力计算方法中存在的缺陷,以不平衡推力传递系数法为基础,提出了一种简便有效的抗滑桩抗滑阻力优化计算方法,即矩阵数组法,该方法不仅可用于单排抗滑桩的设计计算,获得最小的抗滑阻力和最佳设桩位置,而且可用于多(双)排桩的优化设计计算。通过工程实例比对,分析结果显示,矩阵数组法比传统方法更科学。在应用抗滑桩治理滑坡工程设计计算中,将矩阵数组法与有限元法进行结合,则计算结果更可靠、更合理。
    18  混凝土裂缝扩展单元能量演变分析
    黄耀英 郑宏
    2012, 35(7):99-106. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.018
    [摘要](992) [HTML](0) [PDF 2.15 M](827)
    摘要:
    假设材料为黏弹性材料时,带缝混凝土结构在荷载作用下,缝岸相对位移将逐渐增大,如果采用位移直接法计算缝端应力强度因子,该应力强度因子将逐渐增大,甚至可能大于混凝土的断裂韧度。基于信息熵理论对黏弹性材料的断裂问题进行了研究,分析表明,如果结构为黏弹性体,那么结构在流变过程中不涉及到能量的耗散和释放,结构信息熵为一常数,裂缝并不会失稳,即位移直接法不适用于流变断裂问题。对钝裂缝带模型进行了研究,认为裂缝扩展单元开裂时,将引起结构能量的释放,该释放能等于外力功与总弹性应变能的差值,也近似等于裂缝扩展单元开裂前后的总弹性应变能的差值。对于线弹性断裂力学问题,这2个能量差值与裂缝前沿的虚拟扩展长度(平面问题)或虚拟扩展面积(空间问题)的比值,通过简单的转化即可以获得缝端应力强度因子。分析还表明,钝裂缝带模型一定程度上不依赖于网格粗细,且相对分离裂缝模型而言,其剖分网格较方便。
    19  盐穴建造期夹层与卤水运移相互作用机理分析
    陈结 姜德义 刘春 邱华富 杜超 郭平
    2012, 35(7):107-113. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.019
    [摘要](1128) [HTML](0) [PDF 4.58 M](1035)
    摘要:
    以金坛层状盐岩能源地下储库群建造工程为背景,基于RNG kε湍流计算模型及物质输运理论,研究了盐穴建造期夹层与卤水输运相互作用关系。计算发现,建造期卤水在运移过程中受夹层影响会形成复杂的紊流,一般在夹层附近会产生涡流,其影响程度随腔体扩大而减弱,另外夹层对流场的影响程度还受注水循环方式、注水流量及套管位置等造腔工艺影响。同时卤水的非均匀流动对夹层也会产生不同程度的扰动水压力,一般建腔前期夹层主要受注入流产生的扰动水压力作用,而后期主要受边界质量流作用,卤水对夹层的扰动水压力大小同样受造腔工艺的影响,但无论哪个造腔阶段卤水流动产生的压力都不足以使夹层垮塌破坏。利用PIV技术监测物理模型中的卤水运移规律,实验中卤水运移规律与数值计算结果一致。
    20  含瓦斯煤体渗透率与煤体结构关系的实验
    吕闰生 彭苏萍 徐延勇
    2012, 35(7):114-118. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.020
    [摘要](1058) [HTML](0) [PDF 1.52 M](876)
    摘要:
    为了研究不同结构煤的渗透率差异,以焦作煤田为例,对I~V类结构煤进行了渗透率测试,结果表明:渗透率与不同煤体结构关系曲线近似呈正态分布,先是呈级数增大,随后呈级数减小,II类渗透率最大,V类煤体渗透率最小,I、IV、V类煤体渗透率差别不大。引入渗透率变异系数、渗透率级差概念,评价得出二1煤层的非均质性、各向异性较强,而单个类型煤体均质性较好。对饱含瓦斯煤体瓦斯分布的分区分带、矿井瓦斯涌出、煤与瓦斯突出作用机理进行了解释,渗透率变化是孔裂隙的发展过程,是控制瓦斯分布、涌出、煤与瓦斯突出的主控因素。
    21  三维空间传统方法资源储量可视化动态估算及应用
    陈国旭 张夏林 田宜平 吴冲龙
    2012, 35(7):119-126. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.021
    [摘要](1291) [HTML](0) [PDF 4.76 M](963)
    摘要:
    针对传统方法资源储量动态估算存在的可视化及分析程度低、估算精度有待提高等问题,以矿山日常勘探与开发工作流程为主线,运用三维可视化技术对传统资源储量估算实现方式、方法进行改造,借助真实的三维地质几何模型取代抽象的规则几何体,研究并实现了一种新的适合中国资源勘查及储量分类特点的资源储量三维可视化动态估算及分析方法,可使传统资源储量估算方法科学、可视地贯穿于矿山勘探与开采整个工作流程。经实际矿山应用对比表明:矿体动用储量估算结果较大程度上受矿体块段及采空区空间位置、形态及厚度分布影响,基于勘探工程实际空间位置构建三维矿体块段及采空区模型进行资源储量动态估算与核减可有效提高传统方法资源储量动态估算的科学性与估算精度。
    22  羊毛纤维填料对炔雌醇的吸附及在污水深度处理中的作用
    阳春 胡碧波 AndrewWheatley
    2012, 35(7):127-132. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.022
    [摘要](1146) [HTML](0) [PDF 1.90 M](857)
    摘要:
    雌情活力最强的炔雌醇(EE2)难于生物降解,且具有较强的憎水性,可通过吸附将其从水中去除。为研究羊毛纤维这一新型填料对EE2的吸附特性,比较了活性炭、二氧化锰和羊毛纤维3种吸附剂对EE2的吸附去除作用。含炔雌醇5.0 μg/L的溶液经分别填充有活性炭、二氧化锰和羊毛纤维的上向流反应器,活性炭反应器的去除率为99.8%,而且实验期间没有穿透饱和;二氧化锰反应器8 d后开始穿透。虽然羊毛纤维的吸附能力强于二氧化锰,但因羊毛纤维的容积密度远远小于二氧化锰,所以在实验后12 h开始穿透逐渐饱和。由于实际中EE2浓度远远小于实验浓度,所以采用羊毛纤维作为反应器的吸附剂不存在短时间达到饱和问题,这也在后续的中试实验中得到了验证。
    23  能耗实时监测的数据挖掘方法
    卿晓霞 肖丹 王波
    2012, 35(7):133-137. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.023
    [摘要](1309) [HTML](0) [PDF 2.30 M](819)
    摘要:
    针对能耗监测常用的设定能耗阈值方法和基于历史数据的数据分析方法在实时性和智能性方面的不足,提出了一种基于数据挖掘技术的能耗实时监测方法。该方法通过对历史能耗数据进行聚类分析识别耗能体特有的能耗模式集合,对数据分类后获得能耗模式判定树,在能耗实时监测过程中对动态采集的能耗数据进行模式匹配,与相同模式历史数据进行离群点分析,可判别当前能耗是否异常。结合某综合大楼能耗数据进行了实验,验证了该方法及时发现能耗数据异常的有效性。
    24  新建人工湖沉积物磷形态分布及其影响因素实验
    范功端 张智 任丽平 罗静 向平 杨冬雪
    2012, 35(7):138-144. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2012.07.024
    [摘要](1354) [HTML](0) [PDF 2.68 M](904)
    摘要:
    通过采用连续分级提取法研究了某新建人工湖沉积物磷的形态分布,并研究了环境因素(溶解氧、温度、pH值和光照)对人工湖中的沉积物磷的影响。结果表明新建人工湖沉积物中无机磷含量在总磷中占绝对优势,其中“活性磷”占总磷的12.0%~15.1%,其质量浓度分布为:缓流区>出湖口>湖心区>入湖口>滞流区;有机磷含量占总磷的3.4%~8.5%,其质量浓度分布为:出湖口>湖心区>滞流区>缓流区>入湖口。新建人工湖中的沉积物磷表现出先吸附后释放的规律;较高的温度和pH以及较低的溶解氧都会促进沉积物中磷的释放,且磷的释放量在无光照下明显高于有光照。

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