• 2013年第36卷第8期文章目次
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    • 混合动力车用镍氢电池组散热系统CFD仿真分析与实验验证

      2013, 36(8):1-8. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.001

      摘要 (1638) HTML (337) PDF 9.62 M (1690) 评论 (0) 收藏

      摘要:以混合动力车用镍氢电池组为研究对象,利用Fluent软件对散热系统进行流场分析,以所得电池组流量为边界条件进行镍氢电池组温度场稳态仿真分析。通过仿真结果给出电池组温度场实验所用传感器的布点方案,并进行汽车行驶工况下镍氢电池组的温度场实验,以实验监测的电流数据计算电池组单位体积的发热功率,以此为输入条件对电池组温度场进行了瞬态仿真分析。结果表明:仿真值和实验值吻合度良好;电池组散热性能良好,满足混合动力汽车对动力电池的使用要求。

    • 椭圆锥齿轮的强度计算与分析

      2013, 36(8):9-15. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.002

      摘要 (2044) HTML (461) PDF 7.68 M (1196) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于目前对椭圆锥齿轮的研究主要是进行传动原理及特性、齿形设计、加工制造分析以及传动实验等研究,而对其轮齿承载能力的研究相对较少。结合微分几何理论和齿轮啮合原理,在椭圆锥齿轮平面当量节曲线的基础上,获得传动过程中的压力角变化关系。对啮合过程进行受力分析,并推导轮齿所受切向力及法向力的计算公式。建立椭圆锥齿轮强度的连续计算方法,讨论齿面接触应力和齿根弯曲应力随主动轮转角的变化规律。判断啮合过程中最薄弱轮齿的位置,分析了模数、齿数和偏心率3个基本参数对接触应力及弯曲应力的影响,并通过与传统直齿锥齿轮强度计算法的对比分析,验证了椭圆锥齿轮强度连续计算法的正确性。

    • 采用STFT Wigner变换抑制Wigner Ville分布交叉项

      2013, 36(8):16-18. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.003

      摘要 (1836) HTML (239) PDF 5.30 M (1293) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于多分量非平稳信号分析,维格纳时频分布Wigner-Ville(WVD)存在严重的交叉项干扰。而GWT避免了Wigner-Ville分布的交叉项干扰而且具有良好的时频聚集性。但由于Gabor变换的时频聚集性不佳,当多分量信号进行Gabor变换时如果信号中各分量频率混叠,Gabor Wigner transform(GWT)就不能得到理想的结果。提出一种改进的STFT-Wigner算法,可以有效的抑制交叉项,并保持较高的时频聚集性。通过分析仿真信号和实测振动信号表明该方法能够取得良好的效果。

    • 纯电动汽车起步控制策略

      2013, 36(8):19-25. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.004

      摘要 (2161) HTML (315) PDF 8.07 M (1561) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决纯电动汽车起步时冲击度大和坡道起步易发生倒溜的问题,在满足驾驶员驾驶意图的基础上,提出了纯电动汽车的起步控制策略。将纯电动汽车起步分为无油门起步和有油门起步2种模式,并制定了相应的控制策略。对采用该控制策略下的纯电动汽车的起步性能进行了仿真分析。结果表明,所制定的策略能很好的满足车辆起步时平顺性及安全性的要求。

    • FxLMS算法的实现及硬件在环仿真验证

      2013, 36(8):26-32. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.005

      摘要 (2113) HTML (362) PDF 10.36 M (2348) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前FxLMS算法多侧重于算法自身特性研究和改进方面的理论研究,很少涉及算法在实际应用中的问题,而算法的实现是其从理论到实际工程应用的关键环节。振动主动控制通过次级通道产生的反向主动力来抑制噪声和振动,广泛应用的是滤波-x最小均方根(FxLMS)自适应算法。采用Level-2 S函数设计了FxLMS自定义模块,将其应用在一主动控制仿真中,仿真算例验证了自建模块的正确性。在保证稳定的前提下通过调整算法内部参数对该算法进行了性能分析。将控制算法代码下载到dSPACE中作为控制器,与内置压电作动器的齿轮主动结构组成硬件在环系统进行实验验证。结果表明:经过主动控制后的齿轮传动系统振动有了明显衰减,进一步验证了在Simulink环境下用Level-2 S函数实现FxLMS算法的正确性和用于振动主动控制效果的有效性。

    • 重庆主城区水源水质特征综合评价及聚类分期分析

      2013, 36(8):33-39. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.006

      摘要 (1705) HTML (312) PDF 7.67 M (1217) 评论 (0) 收藏

      摘要:对三峡库区内长江、嘉陵江(重庆主城段)近年来水源水质研究发现,两江水源pH值偏高,高锰酸钾指数(CODMn)值多数时期超过4.5 mg/L,小分子量的溶解性有机物(DOM)比重较大,且在夏季洪水高浊期,有机物污染较严重。采用模糊加权水质质量系数法和系统聚类法对两江原水水质进行了综合评价和水质聚类分期,在研究期内,长江原水水质按类别分为夏季高浊污染期、春秋中温微污染期、冬季低温微污染期;嘉陵江原水水质按类别分为低浊水质期、初春高藻水污染期、夏季高浊污染期。两江水源在不同时期水源水质差别较大,属于难以通过常规处理达到《生活饮用水水质标准》(GB 57492006)水质要求的水体,因此应对不同时期重庆主城段的水源进行适宜的强化处理研究。

    • 云自适应遗传算法有能力约束的车辆调度优化

      2013, 36(8):40-46. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.007

      摘要 (1764) HTML (418) PDF 6.46 M (1601) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对与车辆调度成本密切相关的运输量和车辆利用率,建立油耗费用和固定费用最小的车辆调度模型。根据车辆调度问题实时性和复杂性的要求,提出云模型理论与遗传算法相结合的云自适应遗传算法,利用云模型云滴的随机性和稳定倾向性改进标准遗传算法中固定设置交叉和变异概率的方式,克服了标准遗传算法搜索速度慢及易早熟的缺陷,设计基于最大保留机制的交叉和变异算子,提高了算法的收敛性和鲁棒性。最后,结合算例对模型和算法的有效性进行验证。

    • 粒子滤波在锂离子电池剩余寿命预测中的应用

      2013, 36(8):47-52. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.008

      摘要 (1938) HTML (326) PDF 7.35 M (2562) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效预测锂离子电池剩余寿命,引入了粒子滤波算法。对粒子滤波的基本概念和算法实现步骤进行介绍,在给出锂离子电池寿命统计数据的基础上,应用粒子滤波算法计算其剩余寿命,解决了锂离子电池剩余寿命预测的问题。对相同的锂离子电池统计数据,利用扩展卡尔曼滤波方法计算进行对比实验。分析结果表明:粒子滤波算法比扩展卡尔曼滤波算法可靠,能较好地预测出锂离子电池的剩余寿命,误差小于5%。

    • 用于非接触式局部放电检测的盘锥天线的研制

      2013, 36(8):53-60. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.009

      摘要 (1748) HTML (194) PDF 9.73 M (1555) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现非接触检测一定范围内电气设备局部放电(PD),研究并设计了宽频带、高增益和水平面(H面)全向性的超高频(UHF)天线作为PD信号检测传感器。通过分析盘锥天线的辐射特性和特性阻抗,确定其设计为UHF信号接收天线具有优势,再通过仿真计算,对天线结构进行了优化,据此制作出离散化加工的盘锥天线,该天线频带为200 MHz~2 GHz以上,平均增益4 dB以上,达到设计要求,在对较远距离外模拟放电信号和变电站实际放电信号的接收试验中表现出良好的UHF信号接收能力。基于该天线可以开发出固定式或车载式PD监测系统,该系统可以监测整个变电站设备PD情况并且其工作不同设备发生接触。

    • 无刷双馈电机稳态数学模型和运行特性分析

      2013, 36(8):61-67. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.010

      摘要 (1854) HTML (204) PDF 9.42 M (961) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入研究笼型转子无刷双馈电机(brushless doubly-fed machine,BDFM)的稳态特性,从耦合电路出发,给出了BDFM的基本方程式,进而分析并得到了BDFM电流、有功功率、无功功率、电磁转矩和功率因数的数学模型。在此基础上,通过Matlab对1台样机进行了仿真,获得了BDFM的矩角特性、矩频特性、功角特性、无功特性、功率因数特性和V形曲线,并利用数学模型分析了BDFM的能量转换。结果表明:BDFM的各种稳态特性均可表示为控制绕组电压、频率和功角这3个变量的函数,所提出的模型简化了BDFM稳态特性的分析方法,为进一步研究BDFM的稳定性和控制策略奠定了理论基础。

    • 光声光谱技术应用于SF6局部放电分解组分检测

      2013, 36(8):68-75. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.011

      摘要 (1669) HTML (264) PDF 7.82 M (1036) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对SF6局部放电下分解组分传统检测方法存在的消耗被测气体多、检测时间长、不适用于在线监测等不足,利用光声光谱技术具有检测气体灵敏度高、不消耗被测气体等特点,研究了用于SF6局部放电分解组分检测技术,给出了局部放电下SF6分解特征组分SO2、CO2、CF4的特征频谱,利用研制的光声光谱实验平台获得了气体的光声信号与气体体积分数关系,得到了SO2、CO2、CF4的最低检测限分别为3.8×10 -6、3.1×10 -6、4.7×10 -6,建立了用于降低SO2、CO2、CF4混合气体的光声信号交叉响应的RBF神经网络算法,使3种气体平均检测误差分别降为5.6%、1.6%、3.3%,提高了检测准确度,并用气相色谱法和检测管法的对比测量验证了其可信性,为解决交叉响应的影响问题提供了一种技术手段。

    • 直驱式永磁同步风力发电机不对称故障下的改进控制

      2013, 36(8):76-84. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.012

      摘要 (2304) HTML (3038) PDF 13.26 M (8514) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析直驱式永磁同步风力发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)全功率变换器功率特性基础上,推导了直流侧电压、并网电抗器功率及网侧输出功率之间的关系,提出了不对称故障下系统的改进控制策略,以实现该型机组的低电压穿越。该控制策略基于电网侧变换器、电机侧变换器功率平衡协调控制思想,将电网跌落信息反馈给电机侧变换器,实现两个变换器的协调控制;同时,在直流侧电压维持在安全范围内的前提下,采用弱控制,以一定的直流侧电压波动为代价,达到消除网侧有功功率2倍频波动的目的。仿真研究结果表明,基于功率平衡协调控制的改进控制策略可较好的实现直驱式永磁同步风力发电机的不对称故障穿越。

    • 迭代算法的曲线插补进给速度控制方法

      2013, 36(8):85-90. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.013

      摘要 (1501) HTML (429) PDF 6.09 M (1501) 评论 (0) 收藏

      摘要:在数控加工中,为了满足较高的加工精度和保持恒定的进给速度要求,提高数控加工复杂零件的能力,数控系统插补器需?捎媒细丛拥牟宀顾惴ǎ浼扑懔看螅氖倍啵跋旒庸に俣取U攵哉庖晃侍猓莶问呤夭宀乖恚赋隽薚aylor展开算法和迭代算法,给定曲线,利用当前弦长和当前插补点,精确算出下一插补点。在迭代次数和迭代误差都小于设定值时结束迭代,即可算出下一插补点,且保持当前点和速度,否则继续迭代直到满足要求为止,给出了基于迭代算法的曲线实时插补进给速度的控制方法。仿真实例结果表明,提出的算法能够满足各种不同参数曲线的加工。与常规插补算法相比,该算法通用性强,计算量小,进给误差小,计算精度高,提高了加工效率。

    • 汽车空调风道改进及对乘员热舒适性影响分析

      2013, 36(8):91-96. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.014

      摘要 (1682) HTML (372) PDF 7.67 M (1761) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用计算流体动力学软件Fluent,对汽车空调风道中的气流进行数值仿真,其结果与试验对比误差较小,并得出驾驶员侧出风口风量所占比例较小,从而致使驾驶员热舒适性较差。为改善这一现象,利用响应表面法,以空调风道中所加导流片的3个结构尺寸为设计变量,以驾驶员一侧的出风量比例和空调总出风量为优化目标对空调风道系统进行优化改进,并将改进后的空调系统应用于驾驶员热舒适性的分析。结果表明:改进后的汽车空调使驾驶员一侧的空调出风量比例由原来的44.9%提高至51.3%,驾驶员的热舒适性得到明显改善。

    • 考虑张拉及剪切破坏的强度折减法在岩土工程中的应用

      2013, 36(8):97-104. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.015

      摘要 (1802) HTML (220) PDF 8.73 M (1520) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了岩(土)材料在不同应力情况下的破坏特征,指出对岩(土)结构起作用的强度指标除抗剪强度指标c、tanφ外,还应包含抗拉强度指标T,原强度折减法在强度折减过程中过高地考虑了抗拉强度,导致计算偏危险。因此,在有限元强度折减法计算岩土工程的安全系数时应保证抗拉强度指标与抗剪强度指标同等减少,即采用“抗拉剪强度折减法”。通过4个非常典型的算例模型:一般边坡、钟乳石、隧道、陡边坡验证了“抗拉剪强度折减法”提出的必要性和正确性。研究表明,改进的强度折减法在岩土工程中具有更加普遍的适用性。

    • 已知地震记录的多点地震动仿真

      2013, 36(8):105-110. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.016

      摘要 (1653) HTML (437) PDF 8.62 M (989) 评论 (0) 收藏

      摘要:为寻求大跨度结构分析所需的合理地震动输入,给出了一种基于已知地震记录的多点地震动合成法,该方法使用AR模型估计谱函数,利用多元线性预测对未知输入点地震动进行预测,通过高斯随机抽样来反应地震动的随机因素,并采用分窗叠加的办法反应时变特性。通过比较合成地震动与该处真实地震记录说明了该合成方法具有准确性和合理性,可以为大跨度结构抗震计算提供参考。

    • 角铺设复合材料层合板的后屈曲和模态跃迁

      2013, 36(8):111-117. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.017

      摘要 (1782) HTML (194) PDF 6.85 M (1172) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究双轴受压反对称角铺设复合材料层压板的后屈曲和模态跳迁性能,由渐近修正几何非线性理论推导其双耦合四阶控制偏微分方程(即协调方程和动态控制方程);通过采用广义Galerkin方法将层合板的耦合非线性控制偏微分方程转换为系列非线性常微分方程组;然后,采用解的延拓方法软件对层合板的后屈曲行为进行分析,确定面内直边边界下层合板出现屈曲模态跃迁的路径和临界载荷。通过对四层简支复合层合板算例计算表明:该方法数值结果与有限元分析(FEA)相比,在主后屈曲区域有很好的吻合性;而当解接近第2分岔点时,有限元分析失去收敛性,而所提分析方法仍具有深入探索二次分岔后屈曲区域和准确捕捉模态跃迁现象的能力。

    • 在役拉索索力识别的静力平衡法

      2013, 36(8):118-126. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.018

      摘要 (1483) HTML (231) PDF 10.60 M (1115) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现操作性强、精度高的在役拉索索力识别,考虑拉索的预应力刚化效应和静力平衡原理,提出了一种基于静态测试手段的在役拉索索力识别方法。通过对索力识别过程及其关键技术的分析,提出了内衬采用软金属的复合索夹型式,并采用显式非线性动态分析法分析了索夹与拉索之间的接触变形演化规律,研究了摩擦力随夹紧力的变化规律,从理论上阐明了该方法的科学性和可行性。因索力的获得只与施力点位移和施力大小有关。避免了常用索力测定方法测量精度受拉索边界条件及材料参数取值影响较大的问题,为柔性拉索的索力识别提供了一种新的思路。

    • 水泥土泥皮下土与结构接触面的单剪特性

      2013, 36(8):127-135. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.019

      摘要 (1780) HTML (278) PDF 12.71 M (1260) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在水泥土泥皮(粘土中掺入水泥)条件下的剪切试验,揭示泥皮条件下接触面的力学特性与机理。试验结果表明,峰值强度以及剪胀发生所对应的位置与法向应力大小有关,峰值强度所对应的剪应变滞后于产生剪胀的位置。剪切破坏时,在同一高度处,法向应力越大,切向位移也越大;同样的法向应力及高度处,切向位移随水泥含量的提高而增大。以单剪试验为原型,采用颗粒流模拟程序PFC建立水泥土泥皮条件下粗粒土与混凝土接触面的单剪模型,通过对接触面试验试样内部特征点在剪切过程中运动状态的追踪,分析了土体的扰动高度及其主要影响因素。研究发现,扰动高度与粗粒土的最大粒径、法向应力以及粗糙程度(有无泥皮)等有关。对粗粒土,靠近结构面3~4倍最大粒径的区域内土颗粒切向位移明显,形成明显的剪切错动带,因此,建议该剪切错动带厚度为有厚度接触面单元厚度。

    • 等效预张力大跨度弦支穹顶预应力施工过程的正算法

      2013, 36(8):136-144. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.020

      摘要 (1785) HTML (430) PDF 9.84 M (1115) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确模拟大跨度弦支穹顶预应力施工过程,建立符合实际施工顺序的结构施工初始态,对预应力施工过程的力学分析方法进行了研究。根据工程实践,总结了大跨度弦支穹顶预应力施工过程的特点,分析了状态变量叠加法、反分析法、生死单元法在其应用上的不足。结合非线性有限元分析方法,凝练了基于等效预张力的预应力施工过程正算法,并给出了具体的实施方法和步骤。以常州体育馆钢屋盖工程为算例,验证了正算法用于预应力施工过程力学分析的可行性和适用性。最后指出,基于等效预张力的正算法预应力施工过程力学分析,综合考虑了支撑与刚构的非线性接触、索力的相互影响、施工临时结构体系的转换、结构几何非线性等施工多因素耦合效应,能够准确跟踪结构在各施工阶段的状态。

    • 柔性梁颤振机理在压电式微型风能收集器设计中的应用

      2013, 36(8):145-150. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.021

      摘要 (1648) HTML (205) PDF 6.31 M (1542) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了基于颤振机理的微型风能收集器,采用颤振的柔性梁牵引锆钛酸铅(PZT)压电梁发生振动。通过风洞实验研究了柔性梁颤振发生的过程,发现颤振发生在切入临界风速与切出临界风速之间。分析了柔性梁的长和宽对器件性能的影响,发现随柔性梁长度增加,收集器的临界风速、颤振频率、输出电压和功率等性能都减小;随着宽度增加,临界风速基本不变,而颤振频率、输出电压和功率都增加。微型风能收集器的最低临界风速为6.4 m/s,最大输出功率为1.30 mW。结果表明柔性梁结构降低了PZT梁的切入临界风速,提高了输出功率,证实了基于柔性梁颤振结构的微型风致振动能量收集器的可行性。

    • 神经元轴突电刺激响应的有限元数值模拟

      2013, 36(8):151-155. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.022

      摘要 (2027) HTML (318) PDF 6.27 M (1670) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究神经元轴突的微观生理电传导特性,建立了神经元轴突的三维有限元模型,通过数值计算模拟神经元轴突对电刺激的动态响应。建立海马神经元轴突的三维几何模型并指定其生物物理参数,根据Hodgkin-Huxley方程和Maxwell方程,建立偏微分方程组,对神经元轴突有限元模型施加不同持续时间和不同脉冲幅度的电流脉冲并求解,获得神经元轴突的三维电势分布和动作电位曲线。数值模拟结果显示,该神经元轴突的静息电位约为-65 mV;对模型施加持续时间为2 ms,强度0.01 A/m 2的电流脉冲刺激未产生动作电位,施以(2 ms、0.2 A/m 2),(20 ms、0.01 A/m 2),(20 ms、0.2 A/m 2)脉冲刺激均产生动作电位,峰值分别出现在0.012 s、0.017 s和0.012 s,动作电位幅度约为100 mV,持续时间约为2 ms。神经元轴突电刺激响应的有限元模拟结果与实验结果吻合,表明所建立的神经元轴突有限元模型及数值模拟方法合理、可靠,为深入研究神经电生理特性提供了基础模型和仿真分析方法。

    • 结合改进非负矩阵分解的模糊网页文本分类算法

      2013, 36(8):156-162. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2013.08.023

      摘要 (1533) HTML (220) PDF 6.33 M (1062) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过构建向量空间模型可以获得表征网页数据的词文本权重矩阵,然而直接基于此高维矩阵进行分类学习效率较低,为此提出一种结合改进非负矩阵分解的模糊网页文本分类算法。首先,通过迭代的归一化压缩非负矩阵分解将高维的原数据映射到低维语义空间,以降低问题的复杂性。然后,将模糊逻辑引入分类模型,通过特征词与类别的模糊隶属度来生成文本的类别模糊集,以解决确定性矩阵难以判定语义模糊词所属类别的问题。实验结果表明,与其他方法相比,所提出的分类算法具有较高的分类准确度和较好的时间性能。

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