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2016年 35卷 第8期
2016, 35(8): 1149-1155.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0801
摘要
PDF 1107KB
摘要:
输电导线次档距振荡是风激振动的一种形式，严重影响输电线的安全稳定运行。针对两分裂导线次档距振荡现象，研究了两分裂导线次档距振荡系统的稳定性及其分岔现象。首先给出了两分裂导线次档距振荡的动力学方程，进而得到了系统的两个Hopf分岔点；然后利用中心流形定理将系统分别在两个Hopf分岔点降维，得到了两个Hopf分岔附近的极限环响应；最后应用后继函数法定性分析了两个Hopf分岔点的类别，所得结果与数值解吻合。
输电导线次档距振荡是风激振动的一种形式，严重影响输电线的安全稳定运行。针对两分裂导线次档距振荡现象，研究了两分裂导线次档距振荡系统的稳定性及其分岔现象。首先给出了两分裂导线次档距振荡的动力学方程，进而得到了系统的两个Hopf分岔点；然后利用中心流形定理将系统分别在两个Hopf分岔点降维，得到了两个Hopf分岔附近的极限环响应；最后应用后继函数法定性分析了两个Hopf分岔点的类别，所得结果与数值解吻合。
2016, 35(8): 1156-1161.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0802
摘要:
对一套抽真空离心压缩机部分级的入口导叶调节能力进行研究，分别对4种情况，即入口不带导叶、入口导叶角度90°、70°、60°的压缩机级内流动进行了数值模拟，通过对模拟结果进行分析，揭示出导叶调节对抽真空离心压缩机性能影响的规律。最后通过对该平面结构导叶的压缩机级内不同叶片高度的流场进行分析，发现在靠近导叶叶根出口的气流状态与叶轮叶片安装角匹配较差，进而对曲面结构的导叶应用进行了展望。
对一套抽真空离心压缩机部分级的入口导叶调节能力进行研究，分别对4种情况，即入口不带导叶、入口导叶角度90°、70°、60°的压缩机级内流动进行了数值模拟，通过对模拟结果进行分析，揭示出导叶调节对抽真空离心压缩机性能影响的规律。最后通过对该平面结构导叶的压缩机级内不同叶片高度的流场进行分析，发现在靠近导叶叶根出口的气流状态与叶轮叶片安装角匹配较差，进而对曲面结构的导叶应用进行了展望。
2016, 35(8): 1162-1168.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0803
摘要:
针对微创手术实际需求，提出了一种具有柔性腕部的新型微创手术工具的原理方案，并开展了相应的结构分析与性能优化的研究工作。详细阐述了一种用作工具腕部的两自由度柔性结构和刚性驱动结构的设计方法，并依据驱动钢丝长度的变化量关系，通过数学建模、编程计算等方法构建出柔性腕部结构与刚性驱动结构之间的映射模型。最后，对工具整体进行了结构与尺寸参数优化，并通过基于原型样机的实验研究与性能测试，验证了该微创手术工具结构方案的可行性。
针对微创手术实际需求，提出了一种具有柔性腕部的新型微创手术工具的原理方案，并开展了相应的结构分析与性能优化的研究工作。详细阐述了一种用作工具腕部的两自由度柔性结构和刚性驱动结构的设计方法，并依据驱动钢丝长度的变化量关系，通过数学建模、编程计算等方法构建出柔性腕部结构与刚性驱动结构之间的映射模型。最后，对工具整体进行了结构与尺寸参数优化，并通过基于原型样机的实验研究与性能测试，验证了该微创手术工具结构方案的可行性。
2016, 35(8): 1169-1175.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0804
摘要:
为保证四足机器人在以离线规划的对角步态行走过程中的稳定性，通过分析机器人行走的数学及力学模型而设计一种由静止状态启动至稳定运行过程的多步变步长启动步态，首先建立了从启动到稳定运行过渡过程中四足机器人的运动学模型，使用MATLAB软件计算求得机器人启动过程中各个关节的运动节律角度数据，并在adams动力学仿真分析软件中进行了物理样机模型的对角步态行走测试。仿真分析及样机试验结果验证了，该启动步态能够有效的防止机器人因单步启动时姿态偏角过大所造成的冲击并保证行走时的平稳性。
为保证四足机器人在以离线规划的对角步态行走过程中的稳定性，通过分析机器人行走的数学及力学模型而设计一种由静止状态启动至稳定运行过程的多步变步长启动步态，首先建立了从启动到稳定运行过渡过程中四足机器人的运动学模型，使用MATLAB软件计算求得机器人启动过程中各个关节的运动节律角度数据，并在adams动力学仿真分析软件中进行了物理样机模型的对角步态行走测试。仿真分析及样机试验结果验证了，该启动步态能够有效的防止机器人因单步启动时姿态偏角过大所造成的冲击并保证行走时的平稳性。
2016, 35(8): 1176-1182.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0805
摘要:
在前人所设计的环形方案的基础上，提出了一种空间占用量小，并且可以实现真正意义上的空间三维运动的框形方案。对两种方案的空间占用量进行了对比，证实框形方案更优。以该方案为研究对象，针对其结构特点，以旋转框架1为例，建立了有限元分析模型。根据实际工作情况，对模型刚度最差的的位姿进行了静力分析。对模型进行了模态分析，提取了前四阶固有频率及振型图。根据静力学和模态分析的结果对旋转框架进行了多目标多尺寸的优化设计。对优化后的模型再次进行有限元分析，结果表明优化后的结构其静动态特性有了明显的改善。以相同的优化方法对底座和旋转框架进行优化，并给出了优化的结果。
在前人所设计的环形方案的基础上，提出了一种空间占用量小，并且可以实现真正意义上的空间三维运动的框形方案。对两种方案的空间占用量进行了对比，证实框形方案更优。以该方案为研究对象，针对其结构特点，以旋转框架1为例，建立了有限元分析模型。根据实际工作情况，对模型刚度最差的的位姿进行了静力分析。对模型进行了模态分析，提取了前四阶固有频率及振型图。根据静力学和模态分析的结果对旋转框架进行了多目标多尺寸的优化设计。对优化后的模型再次进行有限元分析，结果表明优化后的结构其静动态特性有了明显的改善。以相同的优化方法对底座和旋转框架进行优化，并给出了优化的结果。
2016, 35(8): 1183-1188.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0806
摘要:
提出了一种基于AR-GMM的滚动轴承故障程度评估方法，该方法利用自回归模型（AR）提取无故障轴承早期振动信号特征，并建立无故障轴承高斯混合模型（GMM）作为故障程度评估基准。轴承后期振动信号在提取AR特征后导入该基准GMM模型，得到测试样本与无故障样本之间的量化相似程度。进而以此相似程度值为基础建立自回归对数似然概率值（ARLLP）作为滚动轴承故障程度评估指标。轴承疲劳试验分析表明该指标能够及时有效发现轴承早期故障，并能很好预测跟踪轴承恶化趋势，为视情维修奠定基础。
提出了一种基于AR-GMM的滚动轴承故障程度评估方法，该方法利用自回归模型（AR）提取无故障轴承早期振动信号特征，并建立无故障轴承高斯混合模型（GMM）作为故障程度评估基准。轴承后期振动信号在提取AR特征后导入该基准GMM模型，得到测试样本与无故障样本之间的量化相似程度。进而以此相似程度值为基础建立自回归对数似然概率值（ARLLP）作为滚动轴承故障程度评估指标。轴承疲劳试验分析表明该指标能够及时有效发现轴承早期故障，并能很好预测跟踪轴承恶化趋势，为视情维修奠定基础。
2016, 35(8): 1189-1194.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0807
摘要:
针对以往对交流电机驱动的轧机主传动系统振动特性的研究往往忽略电气参数影响这一问题，考虑交流异步电机中串联补偿电容、转子电阻、相位延时、谐波扰动等电气因素，然后结合机械系统，建立了交流电机驱动的轧机主传动系统机电耦合振动数学模型，并用数值方法研究了串联补偿电容、转子电阻、相位延时、谐波扰动等电气因素对轧机主传动系统振动特性的影响。研究结果为进一步分析、诊断及控制交流驱动的轧机主传动系统的振动现象奠定了理论基础。
针对以往对交流电机驱动的轧机主传动系统振动特性的研究往往忽略电气参数影响这一问题，考虑交流异步电机中串联补偿电容、转子电阻、相位延时、谐波扰动等电气因素，然后结合机械系统，建立了交流电机驱动的轧机主传动系统机电耦合振动数学模型，并用数值方法研究了串联补偿电容、转子电阻、相位延时、谐波扰动等电气因素对轧机主传动系统振动特性的影响。研究结果为进一步分析、诊断及控制交流驱动的轧机主传动系统的振动现象奠定了理论基础。
2016, 35(8): 1195-1200.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0808
摘要:
以某款空调外机配管为对象，结合理论模态计算方法和试验模态分析方法对配管进行动态特性研究。首先对空调外机配管结构建立动力学模型并用有限元分析软件对其进行理论模态计算，得出前12阶固有频率和振型。随后利用单点激励单点响应的方式对配管进行了试验模态分析，得到了系统在实际约束下前12阶的模态参数。研究表明：试验模态分析结果和有限元分析吻合，验证了理论模态的正确性，为进一步研究提供了可信的条件。同时，找出了配管额定工作时振动过大的原因，为减振措施和结构改进提供了可靠的依据。
以某款空调外机配管为对象，结合理论模态计算方法和试验模态分析方法对配管进行动态特性研究。首先对空调外机配管结构建立动力学模型并用有限元分析软件对其进行理论模态计算，得出前12阶固有频率和振型。随后利用单点激励单点响应的方式对配管进行了试验模态分析，得到了系统在实际约束下前12阶的模态参数。研究表明：试验模态分析结果和有限元分析吻合，验证了理论模态的正确性，为进一步研究提供了可信的条件。同时，找出了配管额定工作时振动过大的原因，为减振措施和结构改进提供了可靠的依据。
2016, 35(8): 1201-1206.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0809
摘要:
为了实现外骨骼机器人人-机系统在行走过程中能够更好地维持平衡稳定，通过建立连杆模型，对外骨骼人-机系统行走动态过程中的重心位置、动能、势能和关节力矩的变化规律进行分析，提出了一种外骨骼人-机系统摆动态平衡稳定性判据，即单腿支撑摆动态采用能量分析原理平衡稳定性判据。利用Adams软件对不同负重下的外骨骼人-机系统模型进行动态仿真分析，其结果验证了该稳定性判据的准确性。外骨骼机人-机系统平衡稳定性研究还为进一步对人-机同步行走及其他步态平衡控制性研究提供参考依据。
为了实现外骨骼机器人人-机系统在行走过程中能够更好地维持平衡稳定，通过建立连杆模型，对外骨骼人-机系统行走动态过程中的重心位置、动能、势能和关节力矩的变化规律进行分析，提出了一种外骨骼人-机系统摆动态平衡稳定性判据，即单腿支撑摆动态采用能量分析原理平衡稳定性判据。利用Adams软件对不同负重下的外骨骼人-机系统模型进行动态仿真分析，其结果验证了该稳定性判据的准确性。外骨骼机人-机系统平衡稳定性研究还为进一步对人-机同步行走及其他步态平衡控制性研究提供参考依据。
2016, 35(8): 1207-1212.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0810
摘要:
发生函数法是结构可靠性分析和多状态系统性能评估的重要工具，现有发生函数法存在计算效率低、计算精度差的问题。在发生函数法中提出非均匀离散化方法和近似项合并技术，即运用最优化方法求解安全裕度函数最危险点（最小值），以最危险点为中心对各变量按幂函数进行非均匀离散化，采取非等距直方图法计算各变量发生函数，检验离散效果是否达到最佳，最后计算系统可靠度值。发生函数的非均匀离散化方法在系统性能状态个数不变的情况下，提高了计算精度和效率，避免了增加系统性能状态个数带来的组合爆炸问题。新方法充分考虑了结构可靠度计算的误差形成机理和MATLAB编程的可行性，为涉及多变量非线性极限状态函数的结构可靠度快速、高效计算提供有效工具。
发生函数法是结构可靠性分析和多状态系统性能评估的重要工具，现有发生函数法存在计算效率低、计算精度差的问题。在发生函数法中提出非均匀离散化方法和近似项合并技术，即运用最优化方法求解安全裕度函数最危险点（最小值），以最危险点为中心对各变量按幂函数进行非均匀离散化，采取非等距直方图法计算各变量发生函数，检验离散效果是否达到最佳，最后计算系统可靠度值。发生函数的非均匀离散化方法在系统性能状态个数不变的情况下，提高了计算精度和效率，避免了增加系统性能状态个数带来的组合爆炸问题。新方法充分考虑了结构可靠度计算的误差形成机理和MATLAB编程的可行性，为涉及多变量非线性极限状态函数的结构可靠度快速、高效计算提供有效工具。
2016, 35(8): 1213-1218.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0811
摘要:
快速转向反射镜（FSM）也叫扫描镜，是空间通信、自适应光学等领域的关键器材之一，用以在目标和接收器之间调整光束方向。随着实际应用需求的多样化，国内现有的快反镜已越来越不能满足高端领域的需求。针对国内仅有传统的单面工作扫描反射镜研究的现状，从反射镜工作场合需要双面扫描的特定需求着手，设计出双镜面工作的反射镜结构与镜面支撑方式，选用压电陶瓷作为驱动器，分析并设计出在多角度具有良好柔性的柔性支撑结构与具有放大机构的底座结构，进而给出一种基于压电效应，从而实现快速倾斜的双面反射镜装置，最后运用有限元方法仿真分析对所提出的设计方法与结构进行验证。
快速转向反射镜（FSM）也叫扫描镜，是空间通信、自适应光学等领域的关键器材之一，用以在目标和接收器之间调整光束方向。随着实际应用需求的多样化，国内现有的快反镜已越来越不能满足高端领域的需求。针对国内仅有传统的单面工作扫描反射镜研究的现状，从反射镜工作场合需要双面扫描的特定需求着手，设计出双镜面工作的反射镜结构与镜面支撑方式，选用压电陶瓷作为驱动器，分析并设计出在多角度具有良好柔性的柔性支撑结构与具有放大机构的底座结构，进而给出一种基于压电效应，从而实现快速倾斜的双面反射镜装置，最后运用有限元方法仿真分析对所提出的设计方法与结构进行验证。
2016, 35(8): 1219-1226.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0812
摘要:
基于插齿刀与高阶椭圆齿轮的啮合原理，建立了插齿刀包络高阶椭圆齿轮副齿廓的数学模型，开发了模拟插齿刀包络高阶椭圆齿轮副齿廓的动态仿真程序。依据高阶椭圆齿轮副的传动比函数及其节曲线函数的特性，推导出了高阶椭圆齿轮副节曲线的修正方程，通过修正高阶椭圆齿轮副节曲线的设计参数有效减少了高阶椭圆齿轮副叠齿、根切和过切等设计缺陷的发生。文中实例验证了该设计缺陷修正方法的实用性和有效性。
基于插齿刀与高阶椭圆齿轮的啮合原理，建立了插齿刀包络高阶椭圆齿轮副齿廓的数学模型，开发了模拟插齿刀包络高阶椭圆齿轮副齿廓的动态仿真程序。依据高阶椭圆齿轮副的传动比函数及其节曲线函数的特性，推导出了高阶椭圆齿轮副节曲线的修正方程，通过修正高阶椭圆齿轮副节曲线的设计参数有效减少了高阶椭圆齿轮副叠齿、根切和过切等设计缺陷的发生。文中实例验证了该设计缺陷修正方法的实用性和有效性。
2016, 35(8): 1227-1232.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0813
摘要:
为了验证风机叶片在设计使用寿命内能够承受设计规定的疲劳载荷，获得叶片性能参数，设计了一套风机叶片疲劳加载系统。采用模型优化配重块方法减小叶片弯矩分布误差，模糊自整定PID参数进行控制，进行风机叶片全尺寸疲劳试验，完成频率搜索及载荷谱加载测试过程。试验结果表明，系统能以搜索步长为0.01 Hz完成共振频率搜索与跟踪，加载维持峰值变化率在试验要求的误差范围内（5%），叶片根部的弯矩误差不超过±0.4%，检测效率得到提高，降低了设备成本，为风机叶片检测与分析提供了一种实用手段。
为了验证风机叶片在设计使用寿命内能够承受设计规定的疲劳载荷，获得叶片性能参数，设计了一套风机叶片疲劳加载系统。采用模型优化配重块方法减小叶片弯矩分布误差，模糊自整定PID参数进行控制，进行风机叶片全尺寸疲劳试验，完成频率搜索及载荷谱加载测试过程。试验结果表明，系统能以搜索步长为0.01 Hz完成共振频率搜索与跟踪，加载维持峰值变化率在试验要求的误差范围内（5%），叶片根部的弯矩误差不超过±0.4%，检测效率得到提高，降低了设备成本，为风机叶片检测与分析提供了一种实用手段。
2016, 35(8): 1233-1240.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0814
摘要:
为了改善磁流体动力学陀螺的低频响应，提出了将磁流体动力泵技术应用于磁流体动力学陀螺研制的方法，并用ANSYS对其磁路结构进行三维仿真。仿真结果表明，磁感应强度不均匀度远大于10%，严重影响传感器的精度。通过有限元仿真方法分析不同永磁体对工作间隙磁场的不同影响，并在结构设计中去除对磁场不均匀度影响较大的永磁体，最后通过合理的磁路设计方法，在实现工作间隙所需磁场的同时降低磁场的不均匀度。仿真结果表明：磁感应强度不均匀度小于10%。
为了改善磁流体动力学陀螺的低频响应，提出了将磁流体动力泵技术应用于磁流体动力学陀螺研制的方法，并用ANSYS对其磁路结构进行三维仿真。仿真结果表明，磁感应强度不均匀度远大于10%，严重影响传感器的精度。通过有限元仿真方法分析不同永磁体对工作间隙磁场的不同影响，并在结构设计中去除对磁场不均匀度影响较大的永磁体，最后通过合理的磁路设计方法，在实现工作间隙所需磁场的同时降低磁场的不均匀度。仿真结果表明：磁感应强度不均匀度小于10%。
2016, 35(8): 1241-1246.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0815
摘要:
超前锚杆加固效果的准确评估及其合理的参数设计均依赖于对其加固机理的正确认识。为了说明土体与锚杆各项参数对锚杆加固效果的影响，建立锚杆-土体相互作用模型，以掌子面超前核心土挤出变形为参量，分别对锚杆与土体共同变形和出现滑移两种不同情况下锚杆的加固机理进行分析；针对锚杆与土体共同变形的情况提出加固系数k来计算锚杆加固效果，分析各项参数对加固效果的影响。最后利用计算机模拟的方式对超前锚杆的加固效果进行分析。研究结果表明：利用加固系数k可以有效分析锚杆、土体各参数对加固效果的影响；验证了锚杆锚固段长度的确存在极限值；并进一步说明了锚杆锚固段与拉拔段不同加固机理。研究结果对超前锚杆加固效果评估及其参数设计具有一定指导意义。
超前锚杆加固效果的准确评估及其合理的参数设计均依赖于对其加固机理的正确认识。为了说明土体与锚杆各项参数对锚杆加固效果的影响，建立锚杆-土体相互作用模型，以掌子面超前核心土挤出变形为参量，分别对锚杆与土体共同变形和出现滑移两种不同情况下锚杆的加固机理进行分析；针对锚杆与土体共同变形的情况提出加固系数k来计算锚杆加固效果，分析各项参数对加固效果的影响。最后利用计算机模拟的方式对超前锚杆的加固效果进行分析。研究结果表明：利用加固系数k可以有效分析锚杆、土体各参数对加固效果的影响；验证了锚杆锚固段长度的确存在极限值；并进一步说明了锚杆锚固段与拉拔段不同加固机理。研究结果对超前锚杆加固效果评估及其参数设计具有一定指导意义。
2016, 35(8): 1247-1252.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0816
摘要:
考虑到在汽车工程设计阶段优化气动性能的复杂性，本文选择在造型设计阶段对其进行气动性能优化。首先以整车模型中面云图验证二维纵向对称面模型CFD仿真分析的有效性，建立车身纵向对称面参数化模型。然后选取对仿真结果影响显著的结构参数作为设计变量，通过CFD计算得出单个变量以及耦合变量对轿车气动特性的影响规律，利用基于薄板样条插值函数的高维模型构建设计变量与目标函数之间的近似模型。最后，基于近似模型进行多目标优化，并依此建立造型设计阶段轿车气动特性优化参考数据库。
考虑到在汽车工程设计阶段优化气动性能的复杂性，本文选择在造型设计阶段对其进行气动性能优化。首先以整车模型中面云图验证二维纵向对称面模型CFD仿真分析的有效性，建立车身纵向对称面参数化模型。然后选取对仿真结果影响显著的结构参数作为设计变量，通过CFD计算得出单个变量以及耦合变量对轿车气动特性的影响规律，利用基于薄板样条插值函数的高维模型构建设计变量与目标函数之间的近似模型。最后，基于近似模型进行多目标优化，并依此建立造型设计阶段轿车气动特性优化参考数据库。
2016, 35(8): 1253-1258.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0817
摘要:
为掌握四轴车辆操纵稳定性的基本特性，基于动量定理和动量矩定理，建立了三自由度操纵稳定性模型，该模型考虑了车身侧倾对车辆操纵稳定性的影响，较二自由度模型能够更真实地反映实际的四轴车辆运动情况。通过对所建立的四轴车辆操纵稳定性模型进行前轮转角阶跃输入响应进行仿真，分析了质心高度、质心前后位置、悬架等效侧倾角刚度、车身质量等车辆参数的变化对车辆操纵稳定性的影响，为车辆优化设计提供理论基础。
为掌握四轴车辆操纵稳定性的基本特性，基于动量定理和动量矩定理，建立了三自由度操纵稳定性模型，该模型考虑了车身侧倾对车辆操纵稳定性的影响，较二自由度模型能够更真实地反映实际的四轴车辆运动情况。通过对所建立的四轴车辆操纵稳定性模型进行前轮转角阶跃输入响应进行仿真，分析了质心高度、质心前后位置、悬架等效侧倾角刚度、车身质量等车辆参数的变化对车辆操纵稳定性的影响，为车辆优化设计提供理论基础。
2016, 35(8): 1259-1266.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0818
摘要:
基于欧拉-伯努利梁理论，建立了等效车体结构垂向参数的计算参数化模型。为了更精确地计算出车体结构的一阶垂向振动弯曲频率，根据车体截面的不同，将其分成若干段，获取分段的截面信息；基于分段的不平均程度推导出了具有收敛系数的车体一阶垂向弯曲频率修正公式，大大提高了车体的一阶垂向振动弯曲频率解析计算精度。分别以某型地铁车和高速列车车体结构的一阶垂向振动弯曲频率计算为例，对公式的关键参数进行了分析与应用，计算结果表明：公式解析解与有限元解之间的误差分布为2.05%和4.59%，且高速车与其模态实验结果相差1.18 Hz，证明了车体一阶垂向振动弯曲频率修正公式的有效性。
基于欧拉-伯努利梁理论，建立了等效车体结构垂向参数的计算参数化模型。为了更精确地计算出车体结构的一阶垂向振动弯曲频率，根据车体截面的不同，将其分成若干段，获取分段的截面信息；基于分段的不平均程度推导出了具有收敛系数的车体一阶垂向弯曲频率修正公式，大大提高了车体的一阶垂向振动弯曲频率解析计算精度。分别以某型地铁车和高速列车车体结构的一阶垂向振动弯曲频率计算为例，对公式的关键参数进行了分析与应用，计算结果表明：公式解析解与有限元解之间的误差分布为2.05%和4.59%，且高速车与其模态实验结果相差1.18 Hz，证明了车体一阶垂向振动弯曲频率修正公式的有效性。
2016, 35(8): 1267-1272.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0819
摘要:
为提高坦克动力传动系统技术状况评价的准确性，对其综合评价模型进行了研究和建立。首先运用层次分析法建立了评价模型。然后分析研究了变权综合法的基本原理，并采用模糊理论对评价指标进行了模糊处理，得到了各指标的模糊隶属度。采用变权综合法对两台相同摩托小时的坦克动力传动系统技术状况进行了模糊综合评价，得到了定量评价结论。最终建立了坦克动力传动系统技术状况分级的定量评价标准，实现了动力传动系统技术状况的分级定量评价。评价结果表明，采用变权综合法对坦克动力传动系统技术状况进行评价具有合理性和科学性。
为提高坦克动力传动系统技术状况评价的准确性，对其综合评价模型进行了研究和建立。首先运用层次分析法建立了评价模型。然后分析研究了变权综合法的基本原理，并采用模糊理论对评价指标进行了模糊处理，得到了各指标的模糊隶属度。采用变权综合法对两台相同摩托小时的坦克动力传动系统技术状况进行了模糊综合评价，得到了定量评价结论。最终建立了坦克动力传动系统技术状况分级的定量评价标准，实现了动力传动系统技术状况的分级定量评价。评价结果表明，采用变权综合法对坦克动力传动系统技术状况进行评价具有合理性和科学性。
2016, 35(8): 1273-1279.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0820
摘要:
铝硅聚苯酯封严涂层在航空发动机中有着广泛的应用，抗热震性能是评价其可靠性的重要标准。采用三点弯曲法测得封严涂层弹性模量，结合有限元软件ABAQUS对封严涂层热冲击过程中的应力分布进行模拟，探究粘接层厚度对应力变化的影响。结果表明，在一定范围内，随着粘接层厚度的增加，涂层表面应力和层交界处拉应力呈下降趋势，但部分点的压应力增加。结合封严涂层热震试验，目前的封严涂层抗热震性符合使用标准，为了进一步提高涂层抗热震性，可适当增加粘接层厚度。
铝硅聚苯酯封严涂层在航空发动机中有着广泛的应用，抗热震性能是评价其可靠性的重要标准。采用三点弯曲法测得封严涂层弹性模量，结合有限元软件ABAQUS对封严涂层热冲击过程中的应力分布进行模拟，探究粘接层厚度对应力变化的影响。结果表明，在一定范围内，随着粘接层厚度的增加，涂层表面应力和层交界处拉应力呈下降趋势，但部分点的压应力增加。结合封严涂层热震试验，目前的封严涂层抗热震性符合使用标准，为了进一步提高涂层抗热震性，可适当增加粘接层厚度。
2016, 35(8): 1280-1285.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0821
摘要:
针对复合材料加筋壁板在剪切载荷下的稳定性和承载特性，开展了破坏试验和后屈曲分析方法的研究。基于三维Hashin准则和平方应力准则作为复合材料层板和界面胶层的失效判据及刚度退化策略，建立了考虑渐进损伤的剪切破坏分析模型，利用编制的用户自定义UMAT子程序，实现了在ABAQUS中的应用和承载能力的求解。与试验结果相比，结构承载能力和应变状态数值分析与试验值吻合良好，预测的破坏模式也与试验结果一致，屈曲载荷和承载能力相对误差分别为5.4%和3.5%，验证了该建模分析方法的有效性。
针对复合材料加筋壁板在剪切载荷下的稳定性和承载特性，开展了破坏试验和后屈曲分析方法的研究。基于三维Hashin准则和平方应力准则作为复合材料层板和界面胶层的失效判据及刚度退化策略，建立了考虑渐进损伤的剪切破坏分析模型，利用编制的用户自定义UMAT子程序，实现了在ABAQUS中的应用和承载能力的求解。与试验结果相比，结构承载能力和应变状态数值分析与试验值吻合良好，预测的破坏模式也与试验结果一致，屈曲载荷和承载能力相对误差分别为5.4%和3.5%，验证了该建模分析方法的有效性。
2016, 35(8): 1286-1290.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0822
摘要:
针对现有研究中的不足，提出一种改进的相关向量机模型对锂离子电池的剩余寿命进行实时预测。首先，利用锂离子电池容量数据和相空间重构技术，构造模型的训练集。其次，在传统的单核相关向量机模型上做出改进，采用多核核函数，从而提高相关向量机模型的泛化能力和剩余寿命预测的精度。此外，利用粒子群优化算法，自适应的确定多核相关向量机模型的最优参数组合。实验结果表明，相比单核相关向量机模型，本文提出的多核相关向量机模型能够更为准确的对锂离子电池的剩余寿命进行预测。
针对现有研究中的不足，提出一种改进的相关向量机模型对锂离子电池的剩余寿命进行实时预测。首先，利用锂离子电池容量数据和相空间重构技术，构造模型的训练集。其次，在传统的单核相关向量机模型上做出改进，采用多核核函数，从而提高相关向量机模型的泛化能力和剩余寿命预测的精度。此外，利用粒子群优化算法，自适应的确定多核相关向量机模型的最优参数组合。实验结果表明，相比单核相关向量机模型，本文提出的多核相关向量机模型能够更为准确的对锂离子电池的剩余寿命进行预测。
2016, 35(8): 1291-1296.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0823
摘要:
在已有的航空发动机历史故障数据的基础上，采用蒙特卡洛方法建立了航空发动机部件故障风险仿真模型，给出了发动机故障危险等级划分、危险系数确定和风险因子计算的方法，预测了发动机故障的发生情况，评估了发动机运营阶段的故障风险，确保使用可靠性与安全性。根据故障事件危险等级及相应的风险准则对某型号发动机进行了风险评估，制定了3种合理的可降低风险方案，分别对3种方案重新进行蒙特卡洛仿真与及风险评估，分析了不同维修方式和维修周期对风险因子的影响，制定出最合理的降低风险方案。
在已有的航空发动机历史故障数据的基础上，采用蒙特卡洛方法建立了航空发动机部件故障风险仿真模型，给出了发动机故障危险等级划分、危险系数确定和风险因子计算的方法，预测了发动机故障的发生情况，评估了发动机运营阶段的故障风险，确保使用可靠性与安全性。根据故障事件危险等级及相应的风险准则对某型号发动机进行了风险评估，制定了3种合理的可降低风险方案，分别对3种方案重新进行蒙特卡洛仿真与及风险评估，分析了不同维修方式和维修周期对风险因子的影响，制定出最合理的降低风险方案。
2016, 35(8): 1297-1301.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0824
摘要:
为了在三维CAPP系统中实现铣削类零件由初始毛坯向最终零件的动态演变，提出了一种面向铣削类零件的三维工序模型构建方法。首先，研究了曲线和偏置曲线的表达、直线段和弧线段的偏置及交点的计算规则；接着，以给定的余量值和刀具半径作为偏移量，对制造特征的外环曲线进行偏置以计算获得偏置曲线；然后，通过拉伸偏置曲线并与前驱工序模型进行布尔运算，完成三维工序模型的生成。最后，通过实验验证了该方法的有效性和可行性。
为了在三维CAPP系统中实现铣削类零件由初始毛坯向最终零件的动态演变，提出了一种面向铣削类零件的三维工序模型构建方法。首先，研究了曲线和偏置曲线的表达、直线段和弧线段的偏置及交点的计算规则；接着，以给定的余量值和刀具半径作为偏移量，对制造特征的外环曲线进行偏置以计算获得偏置曲线；然后，通过拉伸偏置曲线并与前驱工序模型进行布尔运算，完成三维工序模型的生成。最后，通过实验验证了该方法的有效性和可行性。
2016, 35(8): 1302-1307.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0825
摘要:
研究了基于独立分量分析（independent component analysis,ICA）的发动机转子振动信号分离方法，目的是对转子振动的混叠信号进行分离。首先，研究独立分量分析方法中Infomax方法和FastICA方法对混叠信号的分离效果；然后利用LABVIEW信号采集系统采集转子的振动信号，实现从混叠信号中分离源信号，并分别对转子的不对中和碰摩两种工作状态的转子振动信号进行分离测试，验证了该方法的适用性和有效性。
研究了基于独立分量分析（independent component analysis,ICA）的发动机转子振动信号分离方法，目的是对转子振动的混叠信号进行分离。首先，研究独立分量分析方法中Infomax方法和FastICA方法对混叠信号的分离效果；然后利用LABVIEW信号采集系统采集转子的振动信号，实现从混叠信号中分离源信号，并分别对转子的不对中和碰摩两种工作状态的转子振动信号进行分离测试，验证了该方法的适用性和有效性。
2016, 35(8): 1308-1312.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0826
摘要:
针对传统栅格法的缺陷，提出了一种蜂巢栅格法对环境建模，同时采用分布均匀度自适应蚁群算法对移动机器人在复杂静态环境下进行路径规划。该算法利用蜂巢栅格安全性和有效性兼顾的属性对环境进行建模，通过聚度和信息权重来动态的调整路径选择概率和信息素更新；使得在算法加速收敛和防止早熟、停滞现象之间取得很好的平衡。与传统蚁群比较进行仿真实验，结果证明本算法在3项重要参数上都明显优于传统蚁群算法。从而说明，在任意已知静态障碍物的复杂环境下，本算法能准确快速的规划出安全的最优路径，结果较为满意。
针对传统栅格法的缺陷，提出了一种蜂巢栅格法对环境建模，同时采用分布均匀度自适应蚁群算法对移动机器人在复杂静态环境下进行路径规划。该算法利用蜂巢栅格安全性和有效性兼顾的属性对环境进行建模，通过聚度和信息权重来动态的调整路径选择概率和信息素更新；使得在算法加速收敛和防止早熟、停滞现象之间取得很好的平衡。与传统蚁群比较进行仿真实验，结果证明本算法在3项重要参数上都明显优于传统蚁群算法。从而说明，在任意已知静态障碍物的复杂环境下，本算法能准确快速的规划出安全的最优路径，结果较为满意。
