• 2020年第43卷第10期文章目次
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    • 计及能耗经济性和电池寿命的PHEV能量管理策略优化

      2020, 43(10):1-11. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.10.001 CSTR:

      摘要 (680) HTML (872) PDF 1.30 M (1210) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对一款混联式双电机插电混合动力汽车,建立了整车动力学模型和电池寿命衰减模型,同时为反映电池温度对电池寿命的影响,建立了电池温度模型;考虑能量管理控制对能耗经济性和电池寿命衰减的影响,制定了一种多模式逻辑规则能量管理策略,并分析了控制参数变化对能耗经济性和电池寿命的影响。建立包含等效油耗和电池寿命衰减的多目标优化模型,基于多目标改进遗传算法对能量管理策略控制参数进行优化,优化结果表明:基于本文插电式混合动力汽车能量管理策略的优化方法得到的控制参数Pareto最优解集兼顾了插电式混合动力汽车的能耗经济性和电池寿命,可以得到多组不同的控制参数优化解,为能量管理策略的设计应用提供了多种可供选择的方案。

    • 生产者/消费者模式在剪切机检测系统中的应用

      2020, 43(10):12-19. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.10.108 CSTR:

      摘要 (391) HTML (790) PDF 5.93 M (827) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有剪切机检测系统主要采用主/从设计模式,其检测的参数多、数据量大、检测过程复杂,要求同时采集视频信号和物理信号,存在数据丢失和视频失真现象以及数据采集速度逐渐变慢等问题。为此提出LabVIEW生产者/消费者设计模式的改进方案,将物理信号和视频信号分开采集,分别采用两个循环来完成数据采集和数据分析,利用队列的方式来连接两个循环,实现各个循环的有效组合。经试验验证,改进设计大幅度提高了数据采集和分析速率,降低了各个信号之间的耦合性,对避免数据丢失和失真现象有很明显的效果,值得在机械、电气、能源等行业的各种试验检测系统中运用推广。

    • 基于延迟时间模型的风电机组维修策略

      2020, 43(10):20-28. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.10.003 CSTR:

      摘要 (563) HTML (645) PDF 1.54 M (943) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决目前风电机组故障维修不合理导致维修成本过高、运维效率低的问题,以多部件串联风电机组为对象展开维修策略研究:基于延迟时间理论将部件故障分为潜在故障和功能故障,在预防性检测的基础上推迟维修,提出一种机会维修方法。综合考虑备件物流、停机时间及维修成本等因素,建立了风电机组机会维修模型。结合风场实际故障数据,采用蒙特卡洛法求解该模型,探索了检测周期和推迟维修时间对风电机组可用度和维修成本的影响规律,结果表明,考虑推迟维修时的机会维修策略优于传统预防性维修,该模型求解得到的最佳方案能够将风电机组可用度提升至98%,更具有经济优势和工程应用价值。

    • 渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副接触特性分析

      2020, 43(10):29-37. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.10.004 CSTR:

      摘要 (431) HTML (768) PDF 1.16 M (850) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副齿面接触问题,基于空间啮合理论和微分几何,建立传动副共轭齿面接触轨迹及瞬时接触椭圆的数学模型。以某汽车座椅水平调节器中的渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副为例,利用数值分析方法对传动副进行齿面接触模拟分析,并进行了传动副齿面接触实验。分析结果表明:调整传动副传动比、法向压力角、法向模数和螺旋角可有效控制接触区域位置和接触面积大小。研究结果对渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动副的设计制造有理论指导意义。

    • 湿式离合器接合特性仿真与分析

      2020, 43(10):38-51. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.110 CSTR:

      摘要 (525) HTML (391) PDF 2.84 M (1124) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究湿式离合器的接合特性,考虑摩擦副表面温度、相对速度、粗糙度以及载荷对摩擦系数的共同影响,基于流体动力润滑理论、粗糙表面弹性接触理论、吸附热理论以及传热学理论建立了湿式离合器接合过程数学模型。分别讨论了接合压力、摩擦副表面粗糙度、摩擦材料渗透性对接合过程中油膜厚度、相对角速度以及传递转矩的影响规律。结果表明:增大接合压力,转矩响应、相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;减小摩擦副表面粗糙度,转矩响应减慢,但相对角速度减小速度和油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,最小油膜厚度减小;增大摩擦材料渗透性,转矩响应和相对角速度减小速度以及油膜厚度减小速度都会加快,接合时间缩短,但最小油膜厚度变化较小。

    • 基于小样本的GDI涡轮增压发动机性能预测方法比较分析

      2020, 43(10):52-61. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.109 CSTR:

      摘要 (419) HTML (689) PDF 798.96 K (821) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低建立发动机性能预测模型消耗的实验成本,利用具有强大的非线性问题分析能力的机器学习算法:广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN)和支持向量回归(support vector regression,SVR),预测GDI (gasoline direct injection)涡轮增压发动机性能。首先采用田口正交实验法和拉丁超立方算法确定训练数据和测试数据的操作点,然后基于仅包含25个样本的相同训练数据训练模型,使用100组相同的测试数据测试GRNN和SVR的预测性能并进行了对比研究。对比分析表明,在实验数据有限的情况下,GRNN有收敛到局部最小值的风险,而SVR可以找到最优的全局解,并具有良好的预测精度和泛化能力,因此SVR非常适合应用于GDI涡轮增压发动机性能预测,并将显著降低实验成本。

    • 基于傅里叶逆变换的三维随机路面建模与仿真

      2020, 43(10):62-69. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.107 CSTR:

      摘要 (530) HTML (957) PDF 3.20 M (1015) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足工程中虚拟实验的需求,研究了利用功率谱密度函数的三维随机路面不平度建模方法。利用国家标准中采用的幂函数道路谱拟合公式,推导出路面的二维功率谱解析表达式,避免了有理函数法的参数估计问题。建立了二维傅里叶逆变换法生成三维随机路面的流程;并以某汽车振动系统所关注性能需求,仿真了国标中的E级路面;分别采用周期图法和AR参数模型法估计了仿真路面的功率谱。结果表明,仿真生成的路面与标准路面谱是高度一致的,基于二维离散傅里叶逆变换的方法不仅准确而且快速,有较强的实用性。

    • PMM纤维铰在排架结构刚度折减系数取值中的运用

      2020, 43(10):70-78. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.10.008 CSTR:

      摘要 (406) HTML (479) PDF 2.40 M (740) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前钢筋混凝土排架结构的设计多数基于弹性假定。但在实际工程中,排架结构受力常伴随着混凝土开裂,钢筋与混凝土黏结滑移等现象,而排架结构的二阶效应常使结构刚度退化进一步加重。因此,在对排架结构进行分析的过程中,对材料非线性时二阶效应的计算就显得十分必要。在工程设计中较为切实可行的方法是引入考虑刚度折减的弹性二阶分析法,其准确性很大程度取决于刚度折减系数的取值,笔者试图通过基于材料模型的PMM纤维铰找到合理的排架结构刚度折减系数。

    • 应力幅比对2A12-T4铝合金多轴疲劳裂纹萌生及扩展行为的影响

      2020, 43(10):79-89. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.259 CSTR:

      摘要 (467) HTML (427) PDF 5.41 M (964) 评论 (0) 收藏

      摘要:许多工程结构在服役过程中往往承受着复杂的多轴疲劳载荷,仅靠单轴载荷来简化复杂载荷状态的失效预测方法将不再适用。因此,准确预测复杂载荷下工程结构的多轴疲劳失效行为对提高结构安全性具有重要意义。疲劳裂纹萌生及扩展是疲劳失效行为最直观的反应,针对2A12-T4铝合金实心圆棒试件,在相同的等效von Mises应力幅值下,开展了不同应力幅比下的多轴疲劳试验。采用金相显微镜对试件表面裂纹萌生及扩展行为进行了观测,研究了不同应力幅比下试件表面裂纹形态及扩展路径,探讨了不同应力幅比下2A12-T4铝合金多轴疲劳失效行为。结果表明,对于2A12-T4铝合金,试件表面均存在多条裂纹,导致疲劳破坏的主裂纹只有1条;裂纹萌生方向接近于最大切应力幅值平面,裂纹扩展第Ⅰ阶段的长度与方向同时受到应力幅比的影响;主裂纹扩展路径主要沿着最大切应力幅值平面,最大切应力幅值是引起2A12-T4铝合金多轴疲劳失效的主要控制参量。

    • 长江重庆主城区段突发水污染事故模拟研究

      2020, 43(10):90-103. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.105 CSTR:

      摘要 (538) HTML (546) PDF 4.77 M (692) 评论 (0) 收藏

      摘要:因重庆山城特殊的地势,主城区沿长江和嘉陵江两岸建有多种形式的排水干管,一旦发生管道破裂将危及下游水厂取水口的水质安全。在三峡水库蓄水至175 m水位后,针对长江重庆主城区段可能发生的突发水污染事故,基于实测地形、水文等数据,构建二维水动力水质耦合模型,采用优化反演法率定河道糙率,借助有限元法分别模拟河流在丰、枯水期管道破裂事故发生后在24 h或48 h完全修复的情况下,各类污染物(五日生化需氧量BOD5、化学需氧量COD、总氮TN、总磷TP)质量浓度随时间和空间的变化。模拟结果可为重庆主城突发排水干管破裂的应急预案优化提供科学依据。

    • 氯化锌改性玉米秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

      2020, 43(10):104-113. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.264 CSTR:

      摘要 (582) HTML (865) PDF 2.75 M (817) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高对废水中Cr (Ⅵ)的去除效率,获得高效且成本低廉的吸附剂,以农业废弃物玉米秸秆为原材料制备生物炭,并采用氯化锌对其进行改性。实验表明,在固液比为2 g/L、pH为2、Cr (Ⅵ)溶液初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间为6 h时,最佳改性剂比例条件下改性炭的去除率能够达到99.3%,比未改性的生物炭高73.7%。此外,考察了单一因素改性剂比例、溶液pH、吸附温度、离子强度对吸附效果的影响。同时研究了改性炭对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和吸附等温线。结果说明该吸附是自发、熵增的吸热过程且吸附反应符合准二级动力学方程和Langmiur等温模型,最大饱和吸附容量为72.46 mg/g。通过扫描电镜(scanning electron microscopy)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy)、X射线衍射(X-ray diffraction)等方法对原炭(biochar)和改性生物炭(modified biochar)进行表征,分析表明改性炭微孔结构明显,表面粗糙,吸附位点增加,芳香化程度提高,从而提高了吸附性能,且锌以氢氧化物颗粒形式存在于生物炭表面。

    • 空港新城夏季臭氧及其前体物污染特征分析

      2020, 43(10):114-120. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.267 CSTR:

      摘要 (540) HTML (667) PDF 1.23 M (688) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对陕西省西咸新区空港新城夏季臭氧质量浓度较高的问题,开展了臭氧及其前体物(氮氧化物、挥发性有机物)监测工作,分别监测3种污染物的质量浓度小时值,监测时间为2018年7月27日00:00时至8月26日23:00时,共31 d。根据监测结果,西咸新区空港新城在夏季(7—8月)臭氧质量浓度总体偏高,观测期间平均质量浓度为103.8 μg/m3,最大质量浓度达306 μg/m3,研究期间有16 d分别出现了臭氧小时质量浓度值超标现象;空港新城臭氧质量浓度日变化呈单峰趋势,最大值出现在下午17:00左右,最小值出现在上午6:00左右;臭氧与其前体物均呈现负相关关系,其相关系数分别为-0.648 7、-0.091 1,当VOCs/NOx小于6.43时,VOCs对臭氧的生成起主导作用,而当VOCs/NOx大于6.43时,则NOx对臭氧的生成起决定性影响。

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