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2019年 第30卷 第12期    刊出日期：2019-06-25
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机械基础工程
海上风力机与船舶碰撞的动力响应及防碰装置
韩志伟；周红杰；李春；丁勤卫；郝文星；余万
2019, 30(12):  1387-1394. 
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为确保海上风力机支撑结构的安全，设计了4种型式的防护装置。建立了有防护装置的3 MW风力机与船舶碰撞的模型，通过LS-DYNA模拟船舶以不同速度撞击风力机塔架，研究了碰撞过程中有防护装置塔架的动力响应特性，并将其与常规塔架进行对比。结果表明：无防护的塔架变形较大且迅速超过材料屈服极限；在1 m/s、2 m/s、3 m/s速度下，A型防护装置的结构变形能分别是无防护装置的22.13%、23.80%和42.58%，最大接触力是无防护装置的54.38%、54.95%、63.92%；组合型防护装置对风力机响应的抑制效果更好。
基于压电阻抗频率变化的螺栓松动检测技术
邵俊华1;王涛1;汪正傲2;魏灯莱1;李友荣2
2019, 30(12):  1395-1399,1408. 
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针对螺栓松动问题，提出基于压电阻抗频率变化的螺栓松动监测方法。在螺栓头部安装压电材料，采用材料试验机拉伸螺栓来精确模拟螺栓所受预紧力；研究了洁净环境和油污环境中，压电材料导纳谱中的峰值频率随螺栓预紧力的变化。结果表明：随着螺栓预紧力的增大，压电导纳谱中的峰值频率降低，且两者间具有较好的线性关系；油污对测试影响较小。
四面体构架式可展天线型面划分与程序化建模
韩博1;许允斗1,2;郭路瑶1;张硕1;姚建涛1,2;赵永生1,2
2019, 30(12):  1400-1408. 
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对四面体构架式可展天线进行研究，提出了一种较为简单的型面划分方法。基于MATLAB和SOLIDWORKS提出了一种程序化建模的方法，采用VBA编程语言对SOLIDWORKS进行了二次开发，并设计了可视化操作界面。两个可展天线机构实例验证了该型面划分与程序化建模方法的正确性。所提方法划分型面的过程较为简单且型面网格质量较好，采用程序化建模的方法对天线机构进行建模方便快捷，整体设计效率大大提高。
气动弹片对翼型气动及噪声特性的影响
岳敏楠1;李春1,2;郝文星1;张俊伟1
2019, 30(12):  1409-1416. 
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在NACA0018翼型吸力面布置固定气动弹片后，比较了原始翼型和弹片翼型的气动性能及噪声特性。采用数值模拟方法，在6°～24°范围内计算攻角气动弹片对翼型气动性能及噪声特性的影响，并分析了其流动控制机理。结果表明：气动弹片在大攻角下的效果较好，升力系数可提高37.11%，且可减缓流动分离向前缘发展，提高气流下洗能力；攻角较大时，气动弹片可以减小翼型在接收点处的噪声总声压级的4.23%，且翼型噪声总声压级在指向性分布上呈现偶极子特性。
缠绕机器人CAD/CAM系统设计及应用
许家忠1;刘美军1，2;孙栋1
2019, 30(12):  1416-1422. 
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针对复杂异形复合材料制品纤维缠绕成形装备缠绕不适应的问题，研究了基于工业机器人的纤维缠绕CAD/CAM系统。采用局部曲面缠绕法，对复杂异形复合材料制品进行了缠绕线型设计。基于机器人关节轨迹高阶多项式规划法，对多种运动形式的机器人缠绕轨迹进行规划，开发了一套可实现异形件缠绕线型设计、缠绕轨迹规划、可执行代码文件自动生成及缠绕设计过程可视化的机器人缠绕CAD/CAM系统。组合回转体缠绕实验验证了该系统的实用性。
内外双排力偶型径向柱塞马达泄漏分析与试验
闻德生;隋广东;刘巧燕;刘小雪
2019, 30(12):  1423-1428. 
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为了延长径向柱塞马达的寿命，设计了基于力偶原理的新型马达。力偶型马达的形成受马达柱塞数和凸轮环导轨曲线作用数的影响，通过分析马达柱塞数和导轨曲线作用数之间的关系，确定了形成力偶型马达的条件。马达在工作过程中存在相对运动的摩擦副，而相对运动的摩擦副处会产生油液的泄漏。以内马达为例，通过对柱塞在缸体中的径向运动产生泄漏和配流盘配流产生泄漏的分析，确定两处的泄漏公式。对马达原理进行了试验，验证了力偶型径向柱塞马达原理的正确性。
一种基于高频频响函数的无基准疲劳裂纹识别方法
闫少文;屈文忠;肖黎
2019, 30(12):  1428-1432,1479. 
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传统的线性频响函数损伤识别方法依赖于与健康基准对比来识别损伤，限制了其应用范围。提出了一种基于非线性高频频响函数的无基准疲劳裂纹损伤识别方法。通过分析出现裂纹时损伤界面的非线性特征，提出利用不同幅值激励下高频频响函数不同的特性，在无基准情况下提取非线性频响成分，构造损伤指数表征非线性损伤，同时分析了不同频率段对疲劳裂纹的敏感程度。实验表明该方法可以在无基准情况下有效识别疲劳裂纹。
连铸结晶器振动位移系统中非线性处理
李强1;方一鸣1,2;李建雄1;郑会成1
2019, 30(12):  1433-1440. 
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以伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移系统为研究对象，针对系统中偏心轴转角与结晶器振动位移间的非线性周期函数问题，提出了一种非线性处理算法，即通过建立偏心轴转角误差与结晶器振动位移之间的映射关系，来保证电机转角与结晶器振动位移非线性关系逆解的唯一性，从而减小控制器设计的复杂性和非线性环节对控制性能的影响。为验证所提算法的有效性，设计了连铸结晶器振动位移系统PID控制器，并通过仿真和试验验证了所提方法的有效性。
亚音速可调气流温度风洞试验台设计
李勇1;李国文2;王为铭1;赵长辉1
2019, 30(12):  1441-1445. 
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设计研究的气流模拟试验台是一座小型开口高速风洞，可以对试验段温度进行调节。在气动热力方案设计和计算的基础上，采用软件Fluent对风洞收缩段设计参数进行优化设计并进行了试验段流场的模拟计算，模拟计算流场及温度场结果表明设计合理。在优化设计的基础上加工制作了一座风洞，实际测量表明该风洞的流场品质优良，试验段温度符合设计要求。
智能制造
双预瞄点智能车大曲率路径的横纵向模糊控制
刁勤晴;张雅妮;朱凌云
2019, 30(12):  1445-1452. 
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针对智能车在大曲率弯道中转向机构过早响应以及驶入弯道车速过高的问题，提出了一种基于动态双点预瞄策略的横纵向模糊控制方法。建立了车辆的动力学模型和视觉预瞄模型，给出了弯道安全车速的确定方法以及双点预瞄动态调节流程，介绍了横纵向模糊控制器的设计方法。所设计的控制系统能根据道路曲率和实时车速调节预瞄距离，既确保了车辆的转向角以较高精度实时跟踪大曲率路径，又保证了驶入弯道前以及在弯道中的车速始终处于安全范围内。
基于螺旋样条的旋翼无人机区域轨迹规划
陈杰;董伟;盛鑫军;朱向阳
2019, 30(12):  1453-1459. 
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针对旋翼无人机在区域作业中的应用需求，提出一种螺旋样条区域轨迹生成方法，设计了给定区域的螺旋控制点生成方法，基于非均匀有理B样条拟合了轨迹。采用线性规划方法求解了以飞行时间最短为目标的规划问题，利用二阶泰勒展开法插值生成用于控制的轨迹序列。通过轨迹追踪实验可知，与传统折线区域轨迹规划方法对比，在相同的动力学约束及作业要求的前提下，该方法有效缩短了作业时间，提高了作业效率。
基于故障机理的液压泵多信息烈度特征状态评估方法
刘思远1,2,3;何跃1,2;李晓明4;卢明立3;卢正点3
2019, 30(12):  1460-1465,1473. 
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以液压泵滑靴磨损故障为例，提出一种基于故障机理的多信息烈度特征状态评估新方法。该方法从滑靴磨损机理出发，利用滑靴副压紧系数值对滑靴不同磨损程度对应的液压泵工作状态进行区域划分；通过振动烈度的频域计算方法提取泵壳体振动、出口流量及压力三种信号的烈度特征因子，分析三种烈度特征因子对滑靴磨损程度的敏感性，并建立特征因子样本集；利用最小二乘法进行数据拟合，得到三种烈度特征因子与液压泵工作状态的对应量化关系，结合BP神经网络和D-S证据理论建立基于多信息决策融合算法的状态评估模型。通过测试样本验证了模型的有效性，结果表明该模型具有较高的评估精度。
柔性基、柔性关节空间机械臂的运动混合控制
陈志勇;张婷婷
2019, 30(12):  1466-1473. 
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为解决具有不确定性柔性基、柔性关节空间机械臂的控制问题，提出一种自适应鲁棒终端滑模控制与自适应最优控制相结合的混合控制方案。首先，利用奇异摄动法将系统降阶为慢变子系统及快变子系统；其次，针对慢变系统设计一种由等效控制、鲁棒控制及自适应调节算法组成的轨迹跟踪自适应鲁棒终端滑模控制方案；之后，针对快变系统设计一类基于自适应状态观测的振动最优控制策略。仿真结果表明所提方案在系统刚性、柔性运动控制上的有效性。
多模式人手动作分类识别方法
都明宇;王志恒;荀一;鲍官军;高峰;杨庆华;张立彬
2019, 30(12):  1474-1479. 
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为了满足手部运动功能康复器的主动康复训练对多种人手动作模式识别的需求，分析了表面肌电信号采样通道设置布局、训练样本制作、特征提取方式、模式分类器结构参数等因素对手部动作识别的影响，设计了针对前臂的表面肌电信号采集方案，分别基于时域统计量、自回归模型系数、小波包分解系数特征设计了BP神经网络分类器。实验结果表明：对6种单指动作、13种多指动作、20种手部动作的最佳平均识别率分别为98.5%、92.4%、90.9%，计算时间小于190 ms，验证了所提出方法的有效性和实用性。
混合流水车间调度问题的果蝇优化算法求解
杜利珍1;王震1;柯善富1;熊子雪1;李新宇2
2019, 30(12):  1480-1485. 
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针对不相关并行机混合流水车间调度问题，根据果蝇优化算法种群更新方式的特点，采用基于权重的编码方式进行编码操作，通过增加权重系数来提高算法的随机搜索能力。对算法参数的设置进行了分析，得到了最优参数组合。采用标杆实例进行仿真验证并与经典算法进行对比，验证了果蝇优化算法的有效性。
动车生产中的组车优化调度方法
郭佳鹏;赵宁;吴秀丽
2019, 30(12):  1486-1492. 
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针对动车车厢产出顺序与交车顺序不一致导致的交车线车厢组车调度问题，结合某动车厂的交车线布置情况，建立了相应的仿真模型，并设计了一种简单有效的启发式调车方法。通过模拟3种批量的生产情形，并将启发式调车方法与穷举算法、遗传算法和随机规则进行实验对比，结果表明，所提出的启发式调车方法能够快速获得近优解。
基于博弈论的虚拟制造网络车间调度优化方法
聂黎1;张国辉2;王小刚1;白跃伟1
2019, 30(12):  1492-1497. 
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针对虚拟制造网络中的车间调度问题，提出了一个非合作博弈调度优化模型，将车间调度问题转化为一场博弈。在分析该博弈调度模型的理想纳什均衡存在性的基础上，提出了D最小纳什均衡的概念。结合虚拟制造网络中车间调度问题的特点，设计了染色体编码与解码方案以及适应度函数，提出了一种基于遗传算法的博弈调度求解算法来求得该博弈调度模型的D最小纳什均衡。在若干基准实例上验证了该方法的有效性。
先进材料加工工程
阶梯孔数控电解镗孔加工的阴极设计及试验研究
徐波1,2;干为民1,2;何亚峰1,2;李文静3;王祥志1,2
2019, 30(12):  1498-1506. 
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采用数控电解镗孔的方法,解决了进口小、内腔大、深径比较大的阶梯内孔的加工难题。根据阶梯孔的结构特点,设计了不同数量的螺旋形出液口、不同旋转角和不同分流块锥度的阴极,应用FLUENT分析了各流场的优劣,得出24°锥角、360°旋转角、双螺旋出液口阴极满足设计要求的结论。通过正交试验研究了加工参数对去除量和加工间隙的影响规律,根据试验结果确定了阴极主要尺寸,并通过修正阴极锥度解决了阶梯孔壁厚不均的问题。采用此方法加工的阶梯孔内孔误差小、加工面质量好,满足生产要求。
5052铝合金-HC420LA高强钢磁脉冲焊接接头盐雾腐蚀性能
许冰1;欧航1;柳泉潇潇1;徐志丹3;李光耀1，2;崔俊佳1，2
2019, 30(12):  1506-1511. 
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对5052铝合金-HC420LA高强钢的磁脉冲焊接接头进行了盐雾腐蚀试验，揭示了磁脉冲焊接接头的腐蚀机理。研究结果表明，铝-钢磁脉冲焊接接头的力学性能在盐雾腐蚀环境中的退化较为明显，腐蚀首先从焊缝两侧尖端开始，当腐蚀时间达到48h时，焊接接头强度已下降为原来的20%。断口微观分析表明，钢较低的电化学电位加快了腐蚀，接头的腐蚀行为具有自催化作用。
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2019, 30(12):  1512. 
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