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2020年第43卷第2期文章目次

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    • 1  基于刀具法向基准的奥利康准双曲面齿轮精确建模与验证
    梁成成 ,  宋朝省 ,  朱才朝 ,  刘坤明 ,  檀杰
    2020, 43(2):1-11. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.001
    [摘要](1048) [HTML](905) [PDF 4.79 M](1498)
    摘要:
    基于奥利康制准双曲面齿轮切齿原理和加工方法，分析了三面刀刀头的结构和安装位置，提出了基于刀具NS（neutral surface）平面法向基准下刀盘数学模型的建立方法。在此基础上，推导了奥利康制准双曲面齿轮的加工机床坐标系，建立了成形法大轮和展成法小轮的齿面数学模型，整理了一套基于三面刀盘奥利康制准双曲面齿轮精确化建模流程。通过齿面模型得到的数学齿面与通过KIMOS软件得到的45点齿面进行对比和实际接触印痕与理论接触印痕对比两种方法进行齿面验证。结果表明：大小轮推导齿面与实际齿面齿线和几何形貌基本一致，小大轮齿面基本重合；小轮凹面最大误差位于小端偏齿顶处，其值为0.007 5 mm，大轮凸面最大为0.002 3 mm；KIMOS计算的理论轮齿接触分析（TCA）、轮齿承载接触分析（LTCA）印痕与有限元计算印痕的位置方向基本一致，验证了齿面的正确性。
    2  新型双模功率分流机构参数优化及性能分析
    杨磊 ,  胡明辉
    2020, 43(2):12-20. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.002
    [摘要](608) [HTML](614) [PDF 1.06 M](1144)
    摘要:
    功率分流式混合动力汽车同时具备串联式和并联式混合动力汽车的优点，但单模功率分流混合动力汽车会产生较高的电损耗。提出一种双模功率分流机构以改善单模功率分流机构的电耗高的缺点，不同于传统多行星齿轮组和多离合器的双模功率分流机构，仅包含单行星齿轮组，利用同步器进行模式切换。使用基于全局优化能量管理策略的后向仿真方法，以燃油经济性为目标，对该功率分流机构和丰田混合动力系统（THS）进行动力传动系统参数优化，并对仿真结果进行能量流分析。结果表明，相较丰田混合动力系统，提出的功率分流机构能降低电损失。
    3  双离合自动变速器产热与传热仿真建模及试验验证
    宋勇 ,  张志伟 ,  阮登芳
    2020, 43(2):21-31. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.003
    [摘要](648) [HTML](650) [PDF 5.33 M](1148)
    摘要:
    为了预测双离合自动变速器在工作过程中各热源的产热量及元件的温度状况，基于热网络理论建立了变速器轴承受力计算、内部热源产热量计算及传热计算耦合仿真模型，并对变速器在稳态与瞬态工况下的产热与传热进行了仿真计算与试验验证。结果表明，在稳态工况下，变速器的总产热量仿真值与试验测试结果吻合较好，瞬态工况下的变化趋势与试验测试结果一致；各测试点温度在稳态与瞬态工况下的仿真值与试验测试结果均吻合较好，模型具有较高的计算精度。
    4  拖拉机田间作业工况自适应换挡控制策略
    孙冬野 ,  杨彪 ,  陈旭东
    2020, 43(2):32-41. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.004
    [摘要](599) [HTML](475) [PDF 2.23 M](1347)
    摘要:
    传统拖拉机由于自身结构和作业环境，因挡位密集或田间载荷波动常导致循环换挡，影响作业质量。为此，针对不同田间作业工况提出了工况自适应换挡控制策略：在起步或加速工况时，通过跳挡避免换挡频率过快；在载荷波动较小时，运用模糊-PID控制来满足速度的要求；在载荷波动较大时，通过对换挡策略的修正来满足速度的要求。运用MATLAB/Simulink仿真平台进行了验证。仿真结果表明：修正后的换挡策略能避免换挡频率过快，减小速度波动，避免了循环换挡，提高了燃油经济性。
    5  蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略
    贾春燕 ,  康朋 ,  彭光金 ,  余海威 ,  陈永刚 ,  刘瑜 ,  朱熠
    2020, 43(2):42-49,59. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.005
    [摘要](660) [HTML](451) [PDF 1.63 M](1283)
    摘要:
    蓄电池超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性，又可优化蓄电池的充放电过程，是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略，利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系，也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响，将端电压有效维持在一定范围，解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题，简化了控制过程；而且在保证微电网稳定运行的同时，使得蓄电池的充放电电流变化平滑，降低其变化率，延长其使用寿命，并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析，验证了所提控制策略的正确性。
    6  基于负频率频谱干扰消除的高精度低频间谐波检测算法
    刘型志 ,  周全 ,  张淮清 ,  田娟 ,  陈文礼
    2020, 43(2):50-59. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.006
    [摘要](654) [HTML](472) [PDF 2.62 M](1018)
    摘要:
    采用离散频谱分析的快速检测电网信号中存在的间谐波时，离散傅里叶变换（DFT）后的负频率频谱泄露干扰会降低检测精度。为有效消除负频率频谱泄露干扰，建立了含有负频率分量的频谱解析表达式，推导出基于最大旁瓣衰减窗的改进三谱线插值DFT，以实现间谐波的快速高精度检测。对新算法进行系统误差和噪声灵敏度分析，仿真结果表明新算法不仅能够有效消除负频率频谱泄露干扰，对加性白噪声也具有很强的鲁棒性；而且在被测间谐波低于1个频率分辨率时，新算法也能够达到很高的检测精度。
    7  输电导线脱冰跳跃高度实用简化计算公式
    王德千 ,  严波 ,  黄桂灶 ,  黄兴 ,  李美峰
    2020, 43(2):60-67. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.007
    [摘要](839) [HTML](666) [PDF 1.73 M](1322)
    摘要:
    冰区输电线路杆塔塔头设计需要考虑绝缘间隙，其与导线脱冰最大跳跃高度直接相关。针对现有导线脱冰跳跃高度计算公式不适用于大档距大高差线路的问题，在已有研究成果基础上，重点针对大档距大高差线路，采用有限元方法模拟研究在不同线路结构参数和脱冰条件下导线的脱冰动力响应，通过分析数值模拟得到的导线冰跳高度与其脱冰前后弧垂差、线路档距和高差等的数据关系，采用非线性回归方法，得到计入线路档距和高差影响的导线脱冰跳跃高度工程适用简化公式，该公式适用于包括大档距大高差的线路，完善了公式的适用范围。
    8  碳/玻璃纤维混编复合材料和钢板的单搭接接头的力学性能分析与预测
    陈洋 ,  胡宁 ,  敬敏 ,  宁慧铭 ,  马春华
    2020, 43(2):68-81. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2020.02.008
    [摘要](696) [HTML](571) [PDF 6.85 M](1511)
    摘要:
    对碳/玻璃纤维混编纤维增强复合材料（FRP）和金属的粘接接头、铆接接头及粘铆混合连接接头的力学性能进行了系统的仿真和试验研究。分别使用内聚区损伤模型、金属失效准则和Hashin失效准则有效地模拟试验中胶层的脱粘失效、铆钉的断裂和FRP板的损伤。结合3种失效准则建立粘铆混合连接的有限元模型，并对其混合连接接头的拉伸力学性能进行预测。结果表明有限元模型准确地预测了混合连接试验的最大载荷、失效位移、失效形式和复杂失效过程的各个阶段。混编FRP在有胶层的接头的失效模式上表现出了特殊性，作为编织纱的玻璃纤维被撕脱。此外，基于以上模型研究了胶层厚度对混合连接接头力学性能的影响规律。随着胶层厚度增加，接头的最大载荷先增大后减小，FRP板铆钉孔周围的失效范围逐渐增大。
    9  热塑性复合材料蜂窝夹芯板的低速冲击失效行为
    彭世伟 ,  陈立明 ,  刘后常 ,  杜冰 ,  陈保才 ,  樊振华
    2020, 43(2):82-90. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.010
    [摘要](760) [HTML](778) [PDF 3.85 M](1235)
    摘要:
    夹芯结构具有优良的力学性能和多功能性，是一类良好的冲击防护材料。以编织玻璃纤维增强聚丙烯复合材料蜂窝夹芯板为研究对象，采用JSL-3000落锤式示波冲击试验机研究了其结构在低速冲击下的抗冲击特性。试验采用固支的边界条件，通过控制落锤下落高度实现不同冲击能量对结构低速冲击响应的影响；并在相同的冲击能量下，研究了蜂窝夹芯结构芯层高度和芯层层数对结构抗冲击性能的影响。利用ABAQUS有限元软件建立了蜂窝夹芯板的低速冲击模型与试验结果进行对比，通过对获得的载荷时间曲线和结构失效模式的分析，发现结构的损伤以上面板的凹陷和芯层的压溃为主，在面板未发生穿透的情况下结构会发生大幅度回弹。
    10  新型三线性本构内聚力模型的界面参数研究
    尹世豪 ,  张建宇 ,  龚愉 ,  侯怡鑫
    2020, 43(2):91-99. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.253
    [摘要](713) [HTML](1479) [PDF 2.07 M](1416)
    摘要:
    复合材料多向层合板分层扩展行为的准确模拟对层板结构设计非常重要。笔者前期工作已经建立了一种基于失效机理的新型三线性本构内聚力模型来考虑纤维桥接对分层行为的影响。在此基础上，基于二维有限元模型对该新型内聚力本构中的关键参数开展了数值研究，获得了适用于复合材料多向层合板数值模拟的内聚力本构参数取值方案。最后采用确定的本构参数对复合材料多向层合板的分层扩展行为进行了模拟，所得模拟结果与试验结果之间的一致性较好，进而验证了所建立参数取值方案的有效性。
    11  柱坐标系下修正弹性应力波理论及数值分析
    金红春 ,  刘占芳
    2020, 43(2):100-111. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.254
    [摘要](596) [HTML](912) [PDF 1.34 M](1131)
    摘要:
    指出了传统的波动理论存在的一些局限性和不足。给出了修正弹性应力波理论的建立推导过程。完成了波动方程从张量状态到柱坐标系下的转换过程，得到了柱坐标系下的波动方程。建立了波动变量在加载面上与载荷及速度的关系，应力波在自由面上发生反射时边界条件对波动变量的影响。通过使用Matlab编程计算了应力波在几何模型为z方向无限长的空心圆柱结构中的传播过程以及应力波在遇到边界时的反射情况。计算结果显示了应力波随时间在结构中的传播方式，应力波在加载面上会产生2个波，即体积波和形变波，遇到边界后会反射出2个波。同时体积波和形变波的第一部分复合在一起形成一个复合脉冲以相同的波速运动。
    12  低纬度高海拔地区室外湿球黑球温度简化计算方法
    邵丽丽 ,  孟庆林 ,  卢素梅 ,  仲琨
    2020, 43(2):112-120. DOI: 10.11835/j.issn.1000-582X.2019.256
    [摘要](824) [HTML](907) [PDF 1000.62 K](1501)
    摘要:
    湿球黑球温度（WBGT）是获得国际标准体系ISO7243认证的热环境评价指标，美国、澳大利亚、日本和中国等国都采用该指标。目前，室外湿球黑球温度的简化计算大多是以低海拔地区的实测为基础进行归纳或验证，为研究低纬度高海拔地区室外WBGT的简化计算方法，以低纬度高海拔典型城市贵阳市为例，对夏季不同海拔高度的空气温度、太阳辐射、相对湿度、风速、气压和WBGT等数据进行Pearson相关性分析和分层回归分析。结果表明：除风速外，其他4个参数与WBGT线性相关可纳入回归模型。在分层回归中，加入气压参数可以提高空气温度、太阳辐射和相对湿度对WBGT预测水平，回归模型具有统计意义，纳入模型的4个自变量对WBGT的影响也均有统计学意义。室外热环境评价和实测中，不同地区采用经验公式需要先进行验证，建议高海拔地区在WBGT的计算模型中加入气压参数来提高预测准确度。

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