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2018年 37卷 第10期
2018, 37(10): 1477-1482.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180045
摘要
PDF 995KB
摘要:
为了便于多连杆麦弗逊悬架的运动学分析和前轮定位参数优化设计，基于瞬时螺旋轴法建立了多连杆麦弗逊悬架运动学分析模型，提出了其前轮定位参数的计算方法。利用ADAMS/Car进行了悬架运动学仿真验证。结果表明，该分析模型和计算方法是可靠的。在此基础上，采用NSGA-Ⅱ算法，以部分悬架硬点坐标为设计变量，前轮定位参数随车轮跳动和转向运动的变化量最小为优化目标，对具有该类型悬架的某轮毂电机电动车悬架进行多目标优化设计。优化后的大部分定位参数符合设计要求，悬架运动学特性得到了改善。
为了便于多连杆麦弗逊悬架的运动学分析和前轮定位参数优化设计，基于瞬时螺旋轴法建立了多连杆麦弗逊悬架运动学分析模型，提出了其前轮定位参数的计算方法。利用ADAMS/Car进行了悬架运动学仿真验证。结果表明，该分析模型和计算方法是可靠的。在此基础上，采用NSGA-Ⅱ算法，以部分悬架硬点坐标为设计变量，前轮定位参数随车轮跳动和转向运动的变化量最小为优化目标，对具有该类型悬架的某轮毂电机电动车悬架进行多目标优化设计。优化后的大部分定位参数符合设计要求，悬架运动学特性得到了改善。
2018, 37(10): 1483-1488.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180055
摘要:
为了实现在动态环境下多机器人无碰撞运动，提出一个动态修改路径的两阶段协调方法。首先，建立了动态路径修改的多机器人协调框架。在动态路径修改的第一阶段使用A*算法搜索每个机器人在静态障碍物下优化的无碰撞路径；第二阶段采用增量式A*算法搜索动态环境下的可行路径以提高搜索效率。针对发生的冲突，综合考虑规划时间和路径长度两个因素，建立的路径修改顺序模型，选择最优的修改路径。最后，实例验证了该方法的有效性。
为了实现在动态环境下多机器人无碰撞运动，提出一个动态修改路径的两阶段协调方法。首先，建立了动态路径修改的多机器人协调框架。在动态路径修改的第一阶段使用A*算法搜索每个机器人在静态障碍物下优化的无碰撞路径；第二阶段采用增量式A*算法搜索动态环境下的可行路径以提高搜索效率。针对发生的冲突，综合考虑规划时间和路径长度两个因素，建立的路径修改顺序模型，选择最优的修改路径。最后，实例验证了该方法的有效性。
2018, 37(10): 1489-1495.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180071
摘要:
针对机器人抛光自由曲面轨迹规划困难，抛光精度不高等问题，提出了一种机器人抛光轨迹规划方法。该方法在UG软件环境下完成对自由曲面的建模，借鉴铣削加工中刀轨生成方法并结合抛光工艺特点，利用等残余高度算法生成抛光轨迹，在此基础上，提出了改进的Douglas-Peucker算法，该算法用于对抛光刀触点的提取，能够将弓高误差控制在给定的范围内，提高抛光精度，最后根据连续抛光刀位点数据求解出机器人各关节转角。实例表明，该抛光轨迹规划方法精度高，可解决自由曲面抛光轨迹规划问题。
针对机器人抛光自由曲面轨迹规划困难，抛光精度不高等问题，提出了一种机器人抛光轨迹规划方法。该方法在UG软件环境下完成对自由曲面的建模，借鉴铣削加工中刀轨生成方法并结合抛光工艺特点，利用等残余高度算法生成抛光轨迹，在此基础上，提出了改进的Douglas-Peucker算法，该算法用于对抛光刀触点的提取，能够将弓高误差控制在给定的范围内，提高抛光精度，最后根据连续抛光刀位点数据求解出机器人各关节转角。实例表明，该抛光轨迹规划方法精度高，可解决自由曲面抛光轨迹规划问题。
2018, 37(10): 1496-1500.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180064
摘要:
基于Carsim软件只针对传统内燃机汽车建模的问题，采用CarSim和Simulink联合仿真的方式建立分布式驱动电动汽车动力学模型。通过断开CarSim传统内燃机汽车模型的动力源，接入Simulink电机模型，搭建分布式驱动电动汽车CarSim和Simulink联合仿真平台。并通过联合仿真实验对模型进行了验证。通过双移线实验工况与蛇形绕桩实验工况联合仿真表明，Carsim车辆模型和Simulink电机模型均具有良好的响应特性，该联合仿真提供了一种估计分布式驱动电动汽车车速的有效方法。
基于Carsim软件只针对传统内燃机汽车建模的问题，采用CarSim和Simulink联合仿真的方式建立分布式驱动电动汽车动力学模型。通过断开CarSim传统内燃机汽车模型的动力源，接入Simulink电机模型，搭建分布式驱动电动汽车CarSim和Simulink联合仿真平台。并通过联合仿真实验对模型进行了验证。通过双移线实验工况与蛇形绕桩实验工况联合仿真表明，Carsim车辆模型和Simulink电机模型均具有良好的响应特性，该联合仿真提供了一种估计分布式驱动电动汽车车速的有效方法。
2018, 37(10): 1501-1505.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180040
摘要:
采用2个自由度"准刚体模型"，在轴承中心轴向位移和径向位移已知的条件下，用力法求解出滚动体与轴承内外圈之间的接触力，进而求出轴承的径向反力、轴向反力与反力矩。讨论了滚动体离心力、陀螺力矩以及滚动体位置对滚动轴承中心位移与轴承反力关系的影响。计算结果表明：轴承中心轴向位移、径向位移增加导致轴承径向、轴向反力显著增加，轴承可视为非线性硬弹簧；滚动体离心力和陀螺力矩作用，使得轴承的径向反力和轴向反力减小，内外圈接触角变化；滚动体位置变化使得轴承径向反力与轴承反力距的变化幅度最大可达1.92%。
采用2个自由度"准刚体模型"，在轴承中心轴向位移和径向位移已知的条件下，用力法求解出滚动体与轴承内外圈之间的接触力，进而求出轴承的径向反力、轴向反力与反力矩。讨论了滚动体离心力、陀螺力矩以及滚动体位置对滚动轴承中心位移与轴承反力关系的影响。计算结果表明：轴承中心轴向位移、径向位移增加导致轴承径向、轴向反力显著增加，轴承可视为非线性硬弹簧；滚动体离心力和陀螺力矩作用，使得轴承的径向反力和轴向反力减小，内外圈接触角变化；滚动体位置变化使得轴承径向反力与轴承反力距的变化幅度最大可达1.92%。
2018, 37(10): 1506-1511.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180058
摘要:
为了克服实际叉车转向制动作业工况下质心位置的时变和动态行为不确定性导致整车侧倾，改善该工况下叉车的横向动态稳定性，建立了叉车制动转向工况半车动力学模型，以叉车横摆角速度和横向加速度为反馈控制量，设计了叉车主动后轮转向线性二次型调节器，得到最优输出反馈增益矩阵，对转向制动工况下的叉车横向稳定性进行最优控制并进行仿真计算。仿真结果表明，叉车制动性能保持基本不变的情况下，反映叉车横向稳定性的横向加速度和横摆角速度响应得到明显改善。依据欧洲标准EN16203：2012动态稳定性试验方法和要求进行的实车试验结果表明：叉车横向稳定性的指标量-横向加速度、横摆角速度均方根值分别下降了19.2%和23.29%，叉车的横向稳定性得到了有效控制。
为了克服实际叉车转向制动作业工况下质心位置的时变和动态行为不确定性导致整车侧倾，改善该工况下叉车的横向动态稳定性，建立了叉车制动转向工况半车动力学模型，以叉车横摆角速度和横向加速度为反馈控制量，设计了叉车主动后轮转向线性二次型调节器，得到最优输出反馈增益矩阵，对转向制动工况下的叉车横向稳定性进行最优控制并进行仿真计算。仿真结果表明，叉车制动性能保持基本不变的情况下，反映叉车横向稳定性的横向加速度和横摆角速度响应得到明显改善。依据欧洲标准EN16203：2012动态稳定性试验方法和要求进行的实车试验结果表明：叉车横向稳定性的指标量-横向加速度、横摆角速度均方根值分别下降了19.2%和23.29%，叉车的横向稳定性得到了有效控制。
2018, 37(10): 1512-1516.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180042
摘要:
表面粗糙度是汽车发动机曲轴精密磨削加工中的一个非常重要的指标，在线监测表面粗糙度是曲轴智能磨削成功的标志。应用美国声学物理公司PAC的PCI-2声发射实验仪器测量磨削声发射信号，采用遗传算法优化BP神经网络，以磨削声发射信号均方根和快速傅里叶变换峰值为特征值，对平面磨削曲轴球墨铸铁材料QT700-2表面粗糙度成功进行了预测。与表面粗糙度的实测结果表明相对误差可控制在6.22%以下。
表面粗糙度是汽车发动机曲轴精密磨削加工中的一个非常重要的指标，在线监测表面粗糙度是曲轴智能磨削成功的标志。应用美国声学物理公司PAC的PCI-2声发射实验仪器测量磨削声发射信号，采用遗传算法优化BP神经网络，以磨削声发射信号均方根和快速傅里叶变换峰值为特征值，对平面磨削曲轴球墨铸铁材料QT700-2表面粗糙度成功进行了预测。与表面粗糙度的实测结果表明相对误差可控制在6.22%以下。
2018, 37(10): 1517-1522.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180043
摘要:
为了满足狭小空间下液压驱动远程、高柔性的特殊要求，提出一种机/液复合的非对称双液压缸方案。该方案采用双微型液压缸经细长软管并联，电机驱动滚珠丝杠推动力源缸移动，由两缸间建立的油压驱动目标缸位移，构成非对称双缸驱动。分别构建开环及闭环控制系统，为获得理想的稳态与动态性能，考虑软管形变的影响对该系统进行了AMESim建模与仿真。结果表明，微型缸的连接软管引起较长的启动死区并降低了回程复位精度及动态特性。在双缸结构参数完全一致的基础上，采用适当比例的非对称双缸设计可改善上述性能并保证系统稳定性。
为了满足狭小空间下液压驱动远程、高柔性的特殊要求，提出一种机/液复合的非对称双液压缸方案。该方案采用双微型液压缸经细长软管并联，电机驱动滚珠丝杠推动力源缸移动，由两缸间建立的油压驱动目标缸位移，构成非对称双缸驱动。分别构建开环及闭环控制系统，为获得理想的稳态与动态性能，考虑软管形变的影响对该系统进行了AMESim建模与仿真。结果表明，微型缸的连接软管引起较长的启动死区并降低了回程复位精度及动态特性。在双缸结构参数完全一致的基础上，采用适当比例的非对称双缸设计可改善上述性能并保证系统稳定性。
2018, 37(10): 1523-1530.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180072
摘要:
为研究复杂工况参数（主轴转速、进给量、切削深度等）对车削振动的动态耦合性影响，提出一种敏感点振动测试分析方法。以轴类零件数控车削加工工艺系统为研究对象，在工艺系统数字样机中加入复杂工况模型进行仿真测试以确定振动敏感点和不同工况下敏感点的振幅频率动态响应。实验结果表明：相对于主轴转速和切削深度，进给量对车削振动的影响最大，与数值模拟结果一致。
为研究复杂工况参数（主轴转速、进给量、切削深度等）对车削振动的动态耦合性影响，提出一种敏感点振动测试分析方法。以轴类零件数控车削加工工艺系统为研究对象，在工艺系统数字样机中加入复杂工况模型进行仿真测试以确定振动敏感点和不同工况下敏感点的振幅频率动态响应。实验结果表明：相对于主轴转速和切削深度，进给量对车削振动的影响最大，与数值模拟结果一致。
2018, 37(10): 1531-1536.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180061
摘要:
针对微沟槽结构难以高效低成本加工的问题，提出一种遮蔽模板辅助电解线切割加工新工艺。利用开有槽道的绝缘模板遮蔽工件非加工表面，对加工区域进行电场屏蔽和流场改善，实现场域离散式电解线切割加工，有效提高微沟槽的尺寸精度和加工稳定性，又比一般掩膜电解加工的深宽比更高。仿真分析了不同开槽宽度的影响，设计了专用夹具，进行了工艺实验。结果表明：使用直径0.3 mm的电极丝进行电解线切割加工，当开槽宽度W≤1 mm时，遮蔽模板可有效改善沟槽精度和表面质量。利用开槽宽度为1 mm的遮蔽模板和0.3 mm直径的电极丝，成功地在不锈钢工件表面加工出了宽981 μm，深1 058 μm的微沟槽。
针对微沟槽结构难以高效低成本加工的问题，提出一种遮蔽模板辅助电解线切割加工新工艺。利用开有槽道的绝缘模板遮蔽工件非加工表面，对加工区域进行电场屏蔽和流场改善，实现场域离散式电解线切割加工，有效提高微沟槽的尺寸精度和加工稳定性，又比一般掩膜电解加工的深宽比更高。仿真分析了不同开槽宽度的影响，设计了专用夹具，进行了工艺实验。结果表明：使用直径0.3 mm的电极丝进行电解线切割加工，当开槽宽度W≤1 mm时，遮蔽模板可有效改善沟槽精度和表面质量。利用开槽宽度为1 mm的遮蔽模板和0.3 mm直径的电极丝，成功地在不锈钢工件表面加工出了宽981 μm，深1 058 μm的微沟槽。
2018, 37(10): 1537-1543.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180060
摘要:
为了更好的利用低品位热能，研发了与低温地热源有机朗肯循环匹配的向心透平的两种叶轮结构形式：90°进气和后掠式进气，并对其进行了数值模拟。结果表明，在相同进口压力温度条件、相同出口压力条件及相同流量条件下，相对于90°进气向心透平，后掠式进气向心透平具有更高的效率。为了进一步提高两台向心透平的效率，通过均匀试验的手段对两台向心透平的叶轮进行了优化并采用单向流固耦合方法对优化叶轮叶片进行了强度的校核。结果表明，90°进气向心透平和后掠式向心透平最后获得最大等熵效率分别是86.9%和87.9%，较原型分别提高1.9%和1.4%。优化后叶轮内流动得到改善，叶轮做功能力增强。强度校核结果表明优化后的叶轮叶片最大变形量均小于设计叶顶间隙，最大等效应力远小于材料屈服强度，叶轮满足安全运行要求。
为了更好的利用低品位热能，研发了与低温地热源有机朗肯循环匹配的向心透平的两种叶轮结构形式：90°进气和后掠式进气，并对其进行了数值模拟。结果表明，在相同进口压力温度条件、相同出口压力条件及相同流量条件下，相对于90°进气向心透平，后掠式进气向心透平具有更高的效率。为了进一步提高两台向心透平的效率，通过均匀试验的手段对两台向心透平的叶轮进行了优化并采用单向流固耦合方法对优化叶轮叶片进行了强度的校核。结果表明，90°进气向心透平和后掠式向心透平最后获得最大等熵效率分别是86.9%和87.9%，较原型分别提高1.9%和1.4%。优化后叶轮内流动得到改善，叶轮做功能力增强。强度校核结果表明优化后的叶轮叶片最大变形量均小于设计叶顶间隙，最大等效应力远小于材料屈服强度，叶轮满足安全运行要求。
2018, 37(10): 1544-1550.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180018
摘要:
单晶硅的电火花线切割过程中，切削效率与表面粗糙度是两个重要的目标，生产过程中希望提高单晶硅切割效率的同时保证工件表面质量。运用响应曲面法建立关于单晶硅电火花线切割加工过程中切割效率与表面粗糙度的目标函数；采用第二代基于强度帕累托进化算法（SPEA-Ⅱ）得出一组关于切割效率与表面粗糙度的帕累托最优解。在相同条件下将SPEA-Ⅱ得到的帕累托最优解与第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）得到的解集进行对比，测试两种算法对目标函数的优化性能。
单晶硅的电火花线切割过程中，切削效率与表面粗糙度是两个重要的目标，生产过程中希望提高单晶硅切割效率的同时保证工件表面质量。运用响应曲面法建立关于单晶硅电火花线切割加工过程中切割效率与表面粗糙度的目标函数；采用第二代基于强度帕累托进化算法（SPEA-Ⅱ）得出一组关于切割效率与表面粗糙度的帕累托最优解。在相同条件下将SPEA-Ⅱ得到的帕累托最优解与第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）得到的解集进行对比，测试两种算法对目标函数的优化性能。
2018, 37(10): 1551-1558.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180078
摘要:
为了研究钻削加工中切削用量和刀具几何参数对钻削质量的影响，利用ABAQUS软件模拟研究了碳纤维复合材料的钻削过程。以主轴转速、进给量、钻头顶角为设计变量，基于响应曲面法构建了钻削轴向力预测模型，并分析了各变量对轴向力的影响。结果表明：轴向力随主轴转速的增加而降低，随进给量和顶角的增加而增加；对轴向力大小的影响顺序依次为：进给量、转速、顶角。预测模型具有较高的置信度，在实际加工中宜采用较高的主轴转速、较小的进给量和钻头顶角，以降低碳纤维复合材料钻削轴向力，改善钻孔质量。
为了研究钻削加工中切削用量和刀具几何参数对钻削质量的影响，利用ABAQUS软件模拟研究了碳纤维复合材料的钻削过程。以主轴转速、进给量、钻头顶角为设计变量，基于响应曲面法构建了钻削轴向力预测模型，并分析了各变量对轴向力的影响。结果表明：轴向力随主轴转速的增加而降低，随进给量和顶角的增加而增加；对轴向力大小的影响顺序依次为：进给量、转速、顶角。预测模型具有较高的置信度，在实际加工中宜采用较高的主轴转速、较小的进给量和钻头顶角，以降低碳纤维复合材料钻削轴向力，改善钻孔质量。
2018, 37(10): 1559-1565.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180056
摘要:
超声导波是近年来新兴的无损检测技术。相比传统的超声检测、漏磁检测，它可提供大范围、全面高效的检测，因此越来越受到关注，尤其是在管道检测方面。但超声导波的传播与反射特性复杂，因此利用有限元仿真指导实验设计并验证实验结果非常必要，而如何保证有限元模型的正确性是目前有限元仿真研究的一个重要问题。以时间子步为例，分析了仿真参数对超声导波检测管道缺陷仿真模型的影响，提出并定义多量化评估指标实现了仿真参数最优值的确定。根据仿真与实验结果的对比分析，验证了仿真参数优化的有效性。
超声导波是近年来新兴的无损检测技术。相比传统的超声检测、漏磁检测，它可提供大范围、全面高效的检测，因此越来越受到关注，尤其是在管道检测方面。但超声导波的传播与反射特性复杂，因此利用有限元仿真指导实验设计并验证实验结果非常必要，而如何保证有限元模型的正确性是目前有限元仿真研究的一个重要问题。以时间子步为例，分析了仿真参数对超声导波检测管道缺陷仿真模型的影响，提出并定义多量化评估指标实现了仿真参数最优值的确定。根据仿真与实验结果的对比分析，验证了仿真参数优化的有效性。
2018, 37(10): 1566-1572.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180036
摘要:
针对机械设备故障诊断大多采用有监督学习提取故障特征，而有标签数据难以获取的现状，提出一种在稀疏自动编码器中嵌入卷积网络的深度神经网络。利用希尔伯特和傅里叶变换实现机械设备振动时间序列向Hilbert包络谱的转换，通过卷积网络中多组卷积核自动学习谱空间数据的不同特征，保证了特征提取的自动化、全面性和多样性，稀疏自动编码器搜索具有正交性数据特征的低维表示，并使得编码后的数据具有很强的聚类特性，实现设备的自动故障诊断。通过对滚动轴承振动信号进行分析实验，证明该方法在设备故障诊断中具有去标签化、自动化、鲁棒性等特点。
针对机械设备故障诊断大多采用有监督学习提取故障特征，而有标签数据难以获取的现状，提出一种在稀疏自动编码器中嵌入卷积网络的深度神经网络。利用希尔伯特和傅里叶变换实现机械设备振动时间序列向Hilbert包络谱的转换，通过卷积网络中多组卷积核自动学习谱空间数据的不同特征，保证了特征提取的自动化、全面性和多样性，稀疏自动编码器搜索具有正交性数据特征的低维表示，并使得编码后的数据具有很强的聚类特性，实现设备的自动故障诊断。通过对滚动轴承振动信号进行分析实验，证明该方法在设备故障诊断中具有去标签化、自动化、鲁棒性等特点。
2018, 37(10): 1573-1580.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180050
摘要:
在过滤泊松路面模型的基础上，考虑车速为随机变量的非稳态激励因素，提出了用于汽车疲劳载荷分析的改进过滤泊松路面激励模型以及基于该模型激励下疲劳载荷的计算方法。以1/4整车模型为研究对象，以改进过滤泊松路面模型为激励，分别计算了车速为恒定值和车速为均匀分布随机变量的稳态和非稳态两种情况下，簧载质量和非簧载质量的载荷响应的幅频特性和统计计数特性，对不同车速和不同车速分布参数下的响应载荷统计数据进行了分析比较。研究结果表明，采用改进过滤泊松路面模型可以用于汽车的疲劳载荷计算，并且可以实现对车速为随机变量的非稳态路面激励的载荷响应的计算。
在过滤泊松路面模型的基础上，考虑车速为随机变量的非稳态激励因素，提出了用于汽车疲劳载荷分析的改进过滤泊松路面激励模型以及基于该模型激励下疲劳载荷的计算方法。以1/4整车模型为研究对象，以改进过滤泊松路面模型为激励，分别计算了车速为恒定值和车速为均匀分布随机变量的稳态和非稳态两种情况下，簧载质量和非簧载质量的载荷响应的幅频特性和统计计数特性，对不同车速和不同车速分布参数下的响应载荷统计数据进行了分析比较。研究结果表明，采用改进过滤泊松路面模型可以用于汽车的疲劳载荷计算，并且可以实现对车速为随机变量的非稳态路面激励的载荷响应的计算。
2018, 37(10): 1581-1588.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180046
摘要:
考虑载荷大小和方向的不确定性，以结构柔顺度的期望和方差的加权和为目标函数，结构体积及多个结构位移为约束函数，研究可获得清晰优化拓扑的稳健结构多约束拓扑优化方法。给出了载荷大小和方向不确定情况下结构柔顺度期望和方差及其导数的显式近似式。结合可行域调整方案，提出具有收敛特征的结构体积和多位移约束的稳健结构柔顺度拓扑优化设计方法。研究了结构柔顺度期望和方差的权重因子对拓扑构型的影响，探讨了位移约束对结构稳健性的影响规律。算例表明，方法是可行和有效的，且可获得一系列清晰的拓扑构型和稳健的优化拓扑。
考虑载荷大小和方向的不确定性，以结构柔顺度的期望和方差的加权和为目标函数，结构体积及多个结构位移为约束函数，研究可获得清晰优化拓扑的稳健结构多约束拓扑优化方法。给出了载荷大小和方向不确定情况下结构柔顺度期望和方差及其导数的显式近似式。结合可行域调整方案，提出具有收敛特征的结构体积和多位移约束的稳健结构柔顺度拓扑优化设计方法。研究了结构柔顺度期望和方差的权重因子对拓扑构型的影响，探讨了位移约束对结构稳健性的影响规律。算例表明，方法是可行和有效的，且可获得一系列清晰的拓扑构型和稳健的优化拓扑。
2018, 37(10): 1589-1595.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180053
摘要:
为了研究闸片结构对盘形制动器的温度场影响，用ANSYS软件针对国内高铁的夹钳式制动器进行了整体建模和温度场有限元模拟。提出了摩擦块有无散热孔和有无垫片这四种闸片结构，用热源法和瞬态传热分析了这四种闸片在300 km/h速度下制动器的温度场，并根据温度场计算了制动器各个部件的热应力，重点对比了钢背和燕尾以及铸铁闸片托部件的温度场和热应力。模拟结果说明，高速制动时钢背的热应力超过了钢材的抗拉强度，会产生热疲劳，应当改进结构来降低。
为了研究闸片结构对盘形制动器的温度场影响，用ANSYS软件针对国内高铁的夹钳式制动器进行了整体建模和温度场有限元模拟。提出了摩擦块有无散热孔和有无垫片这四种闸片结构，用热源法和瞬态传热分析了这四种闸片在300 km/h速度下制动器的温度场，并根据温度场计算了制动器各个部件的热应力，重点对比了钢背和燕尾以及铸铁闸片托部件的温度场和热应力。模拟结果说明，高速制动时钢背的热应力超过了钢材的抗拉强度，会产生热疲劳，应当改进结构来降低。
2018, 37(10): 1596-1602.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180180
摘要:
以某电动汽车电池模组为对象，研究了模组放电倍率、汇流排接触面积和电流I/O位置等设计参数对模组温度场电场的影响。通过对温度场分布的分析，考察了设计参数对电池单体和汇流排的温度变化、温度的均匀性以及二者之间热交换情况的影响。研究表明：电流放电倍率不仅对温升影响较大，还会影响汇流排和电池单体之间的热交换，高倍率电流充放工况下电池发热应该考虑汇流排电热效应的影响。接触面积和电流I/O位置会对电池单体温升、度均衡性以及电流均衡性产生不同程度的影响。
以某电动汽车电池模组为对象，研究了模组放电倍率、汇流排接触面积和电流I/O位置等设计参数对模组温度场电场的影响。通过对温度场分布的分析，考察了设计参数对电池单体和汇流排的温度变化、温度的均匀性以及二者之间热交换情况的影响。研究表明：电流放电倍率不仅对温升影响较大，还会影响汇流排和电池单体之间的热交换，高倍率电流充放工况下电池发热应该考虑汇流排电热效应的影响。接触面积和电流I/O位置会对电池单体温升、度均衡性以及电流均衡性产生不同程度的影响。
2018, 37(10): 1603-1610.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180062
摘要:
基于不同损伤理论，利用人工智能技术来预测岸桥金属结构疲劳寿命的智能算法已经成为岸桥领域新的热点。为提高寿命预测精度，分别利用神经网络算法和支持向量机算法进行仿真实验，估算在两级载荷下的疲劳寿命。根据前人给出的实验数据，分别运用基于遗传算法优化的神经网络和基于粒子群优化的支持向量机算法对正火35#钢和调质45#钢进行疲劳仿真，描述应力与累积损伤之间的非线性关系，以及应力加载顺序对疲劳寿命的影响；并对海洋平台中最为常见的焊接管接头结构进行疲劳参数的预测，以验证经过优化的智能算法的实用性。同时与优化过的BP神经网络和支持向量机预测结果进行比较，表明优化方法对于提高智能算法的预测精度有较大作用。
基于不同损伤理论，利用人工智能技术来预测岸桥金属结构疲劳寿命的智能算法已经成为岸桥领域新的热点。为提高寿命预测精度，分别利用神经网络算法和支持向量机算法进行仿真实验，估算在两级载荷下的疲劳寿命。根据前人给出的实验数据，分别运用基于遗传算法优化的神经网络和基于粒子群优化的支持向量机算法对正火35#钢和调质45#钢进行疲劳仿真，描述应力与累积损伤之间的非线性关系，以及应力加载顺序对疲劳寿命的影响；并对海洋平台中最为常见的焊接管接头结构进行疲劳参数的预测，以验证经过优化的智能算法的实用性。同时与优化过的BP神经网络和支持向量机预测结果进行比较，表明优化方法对于提高智能算法的预测精度有较大作用。
2018, 37(10): 1611-1617.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180066
摘要:
复合材料斜接接头是胶接结构主要形式之一，其失效模式复杂，包括复合材料层合板和胶层的多种失效模式。提出了一种包含两种不同失效模型的分析方法，采用基于三维Hashin失效准则和指数型刚度退化准则的渐进损伤模型仿真复合材料层合板层内失效，采用内聚力模型仿真胶层失效和层合板层间失效。基于该方法建立了复合材料斜接接头强度分析三维模型，使用试验数据验证了该仿真模型，并利用该模型分析了接头的失效机理。在此基础上，研究了接头斜削角和胶层断裂韧性等设计参数对连接强度的影响，得到了上述参数对斜接接头强度影响的规律。
复合材料斜接接头是胶接结构主要形式之一，其失效模式复杂，包括复合材料层合板和胶层的多种失效模式。提出了一种包含两种不同失效模型的分析方法，采用基于三维Hashin失效准则和指数型刚度退化准则的渐进损伤模型仿真复合材料层合板层内失效，采用内聚力模型仿真胶层失效和层合板层间失效。基于该方法建立了复合材料斜接接头强度分析三维模型，使用试验数据验证了该仿真模型，并利用该模型分析了接头的失效机理。在此基础上，研究了接头斜削角和胶层断裂韧性等设计参数对连接强度的影响，得到了上述参数对斜接接头强度影响的规律。
2018, 37(10): 1618-1623.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180165
摘要:
复杂装备的研发涉及到复杂的流程、庞杂的数据和多学科零散的分析求解方法，其设计又是一个多轮次迭代寻优的极富创造性过程，需要大量借鉴专家知识体系、设计经验和资源数据。针对上述问题和需求，以智能设计基本理论和关键技术为基础，以基于模型的复杂装备智能设计问题软件化和应用效益为目标，提出了一种基于智能设计思想的复杂装备数字化设计方案和实现方式，并基于航空行业的案例进行了实用化阐述，设计分析质量得到了大幅提升。
复杂装备的研发涉及到复杂的流程、庞杂的数据和多学科零散的分析求解方法，其设计又是一个多轮次迭代寻优的极富创造性过程，需要大量借鉴专家知识体系、设计经验和资源数据。针对上述问题和需求，以智能设计基本理论和关键技术为基础，以基于模型的复杂装备智能设计问题软件化和应用效益为目标，提出了一种基于智能设计思想的复杂装备数字化设计方案和实现方式，并基于航空行业的案例进行了实用化阐述，设计分析质量得到了大幅提升。
2018, 37(10): 1624-1627.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180176
摘要:
机翼在后缘操纵面带有大偏角时会发生一定程度的气流分离。采用计算流体力学方法计算大偏角操纵面上的气动力，并以此对采用偶极子格网法得到的气动力进行修正，进而进行机翼颤振分析。算例结果显示，气动力修正并不改变操纵面颤振模态的耦合类型，主导颤振的模态仍为机翼一弯和外段操纵面旋转；考虑操纵面偏转情况下的气动力修正后，计算得到的颤振速度比气动力未修正的结果高。
机翼在后缘操纵面带有大偏角时会发生一定程度的气流分离。采用计算流体力学方法计算大偏角操纵面上的气动力，并以此对采用偶极子格网法得到的气动力进行修正，进而进行机翼颤振分析。算例结果显示，气动力修正并不改变操纵面颤振模态的耦合类型，主导颤振的模态仍为机翼一弯和外段操纵面旋转；考虑操纵面偏转情况下的气动力修正后，计算得到的颤振速度比气动力未修正的结果高。
2018, 37(10): 1628-1633.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180059
摘要:
为有效诊断直升机齿轮箱故障，研究建立了基于直升机齿轮箱振动信号的小波包熵ABC-BP神经网络故障诊断模型。模型以小波波包分析与信息熵分析方法为基础，提取齿轮箱振动信号的小波包熵作为神经网络的特征输入向量，引入人工蜂群优化BP神经网络，将BP神经网络的误差函数作为人工蜂群的适应度，选择适应度最优的个体参数作为神经网络的权值和阈值，不仅降低模型输入维度，还提高了诊断精度。最后基于实验数据进行了验证，结果表明该诊断模型具有较好的故障诊断效果。
为有效诊断直升机齿轮箱故障，研究建立了基于直升机齿轮箱振动信号的小波包熵ABC-BP神经网络故障诊断模型。模型以小波波包分析与信息熵分析方法为基础，提取齿轮箱振动信号的小波包熵作为神经网络的特征输入向量，引入人工蜂群优化BP神经网络，将BP神经网络的误差函数作为人工蜂群的适应度，选择适应度最优的个体参数作为神经网络的权值和阈值，不仅降低模型输入维度，还提高了诊断精度。最后基于实验数据进行了验证，结果表明该诊断模型具有较好的故障诊断效果。
2018, 37(10): 1634-1640.
doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180049
摘要:
半转翼是一种以转动式扑动替代摆动式扑动的新型类扑翼仿生飞行系统。为了探索半转翼悬停状态下气动特性影响规律，在介绍半转翼工作原理的基础上，给出了升力测试装置方案及其测试计算模型，分别从翼片布局、翼片材料特性对气动特性的影响展开实验研究。实验结果表明：左右对称布置的翼片运动后产生的流场相互干扰，导致双翼式半转翼平均升力系数小于单翼式半转翼；柔性翼片平均升力系数一般比刚性翼片大；在合适松弛度范围内，柔性翼片平均升力随松弛度增加而增大。研究结果揭示了半转翼悬停状态下的气动特性。
半转翼是一种以转动式扑动替代摆动式扑动的新型类扑翼仿生飞行系统。为了探索半转翼悬停状态下气动特性影响规律，在介绍半转翼工作原理的基础上，给出了升力测试装置方案及其测试计算模型，分别从翼片布局、翼片材料特性对气动特性的影响展开实验研究。实验结果表明：左右对称布置的翼片运动后产生的流场相互干扰，导致双翼式半转翼平均升力系数小于单翼式半转翼；柔性翼片平均升力系数一般比刚性翼片大；在合适松弛度范围内，柔性翼片平均升力随松弛度增加而增大。研究结果揭示了半转翼悬停状态下的气动特性。
