当期目录

2019年 第30卷 第21期    刊出日期：2019-11-10
上一期    下一期
版权页和目次
2019, 30(21):  0. 
摘要 ( )   HTML   PDF (373KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
机械基础工程
增压器涡轮叶片疲劳蠕变寿命预测方法
王正;马同玲
2019, 30(21):  2521-2526. 
摘要 ( )   HTML   PDF (3300KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
根据径流式增压器涡轮的结构与工作特点，分析了涡轮叶片的载荷与应力空间分布特征；针对增压器涡轮由疲劳与蠕变交互作用引起的叶根断裂失效模式，研究了增压器涡轮叶片叶根的载荷与应力变化历程，建立了涡轮叶片叶根的载荷与应力描述方法；然后建立了增压器涡轮叶片叶根疲劳蠕变寿命预测方法及模型，并运用建立的模型对增压器涡轮叶片叶根进行了寿命评估。
多种循环加载制度下Q235材料性能试验
张庆玲1,2;金淼1,2;张荣强1,2;李群1,2
2019, 30(21):  2527-2533. 
摘要 ( )   HTML   PDF (1442KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
对Q235钢进行了变应力载荷幅值及不同预变形和载荷保持时间等条件下的循环加载试验，并分析了其力学响应和材料性能。研究结果表明：Q235钢在应力控制的循环加载过程中表现出明显的循环软化特性和棘轮效应，棘轮应变的大小主要取决于载荷水平；当循环载荷逐级增大时，前期的变形会导致后期的棘轮应变增大；而当循环载荷逐级减小时，后期的棘轮应变值取决于最大载荷时的棘轮应变，且棘轮应变率接近于零；当预变形的响应应力峰值小于后期控制应力峰值时，预变形对材料的棘轮效应具有抑制作用，且预变形量越大，抑制效果越明显；载荷保持时间延长会使材料的棘轮应变增大，棘轮应变率增大，从而加速材料失效。
起重机n阶伸缩臂架稳定性的递推公式及数值解法
姚峰林1;孟文俊1;赵婕2;张志德3;申昌宏3;闫俊慧3;刘海波3
2019, 30(21):  2533-2538. 
摘要 ( )   HTML   PDF (1080KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于纵横弯曲理论建立了n阶伸缩臂阶梯柱的微分方程组，并利用数学归纳法推导出n阶阶梯柱压杆稳定性的递推公式。针对递推公式中的超越方程，结合结构受力特征，列写补充方程，使用Levenberg-Marquardt数值最优化算法求解了具有n个未知数的超越方程组。利用此算法求解出的长度系数与GB/T3811—2008中的结果和ANSYS 17.0结果进行对比，结果表明，此算法的精度优于其他算法的精度，并且长度系数具有一定的非线性，因此在实用过程中，小范围内的线性插值是可行的。对于大截面的阶梯柱，使用线性插值计算，临界力的误差较大。
基于智能水滴算法的装夹规划方法
高博;胡晓宇;彭珍瑞;刘君泉
2019, 30(21):  2539-2545. 
摘要 ( )   HTML   PDF (917KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对计算机辅助工艺设计中的装夹规划问题，提出一种基于智能水滴算法的装夹规划方法。通过对加工特征进行分析来定义零件的操作单元及其约束关系，构建装夹规划的模型。将零件的各个操作单元与智能水滴算法中流动路径的各个节点相关联，利用水滴所携带的泥土量来表征操作单元之间的相似度，以此来构建智能水滴算法的适应度函数。在经过操作单元顺序约束矩阵所筛选出的可行解空间内进行迭代求解，通过水滴多次冲刷路径中的泥土量来筛选最优解,解码后获得了最优的装夹规划方案。以典型零件的装夹规划为例，验证了该方法的有效性和可行性。
电磁驱动配气机构的发动机分缸工作一致性控制
徐亚旋;刘梁;常思勤;胡茂杨
2019, 30(21):  2546-2553. 
摘要 ( )   HTML   PDF (5459KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为了提高发动机分缸工作的一致性，基于电磁驱动配气机构（EMVT），提出了一种分缸空燃比控制方法来减小各缸间的空燃比差异和转矩差异。应用衰减记忆卡尔曼滤波算法建立了稳态工况下的分缸空燃比观测器，并基于差分进化算法进行参数辨识，仅通过一个宽域氧传感器(UEGO)完成了参数辨识及分缸空燃比的估计。最后根据空燃比差异，应用EMVT独立调节各缸进气持续期，实现了分缸空燃比一致性控制。在GT-Power和Simulink中分别建立了发动机模型以及空燃比估计控制模型，联合仿真结果表明：在稳态工况下，缸间空燃比差异由2.6%减小至0.05%，缸间转矩差异由4.51%减小至0.25%。
基于绩效激励机制的数控机床人机交互系统创新设计
刘敏洋1，2;黄艳群1;张大卫1
2019, 30(21):  2554-2559. 
摘要 ( )   HTML   PDF (2799KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
在中国制造业转型背景下，为了提高数控机床一线操作工人的工作绩效表现以及正面的心理情绪，设计了一种基于绩效激励机制的数控机床人机交互系统，作为一种创新的企业人力资源管理方法。为了实现该系统设计，提出了相应的系统结构设计策略。该系统通过网络技术联结了数控机床、上位机、云端平台以及移动客户端四个组成部分，对数控机床操作工人的各项生产过程数据进行计算与比较，利用实时的视觉反馈方式传递给相应的工人用户以及管理层用户。为了测试该系统的有效性，在两个制造业工厂内进行实验，结果表明，该系统使参与者的工作动机、工作满意度以及工作绩效表现有显著提升。
基于最小样本空间的Johnson分布拟合方法
张琪1;吴义忠2;刘鑫2;乔平2
2019, 30(21):  2560-2566,2576. 
摘要 ( )   HTML   PDF (3666KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
基于应力-强度干涉模型计算可靠度指标时，常使用统计方法获得应力和强度的概率分布，然而，在复杂机电产品的设计过程中，每一个样本值的获取都是一次昂贵估值，大量样本值的获取面临耗时严重等问题。针对该问题，采用参数化的Johnson分布拟合概率分布，研究基于最小样本空间的Johnson分布拟合方法。采用百分位数配比法求解Johnson分布族函数的参数，并基于假设检验原理确定满足拟合精度要求的最小样本空间，同时通过K-S拟合检验法对总体真实分布与拟合分布进行一致性分析，保证拟合精度符合要求。工程应用结果表明，该方法基于少量的昂贵估值样本可快速得到样本的总体分布，为可靠度指标的快速计算奠定了基础。
集成主被动式安全带的性能评估及优化分析
宋志强1;曹立波1;欧阳志高1;邱洋迪2;陈凯2
2019, 30(21):  2567-2576. 
摘要 ( )   HTML   PDF (7461KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对高级驾驶员辅助系统（ADAS）功能多、集成度低的情况，提出了将可逆预紧式安全带与车道偏离预警系统、前方碰撞预警系统和疲劳驾驶监测系统集成为一体的集成式主被动安全系统。在探讨了该集成系统的工作原理和控制策略基础上，通过开展志愿者实车道路实验研究了前方预警系统的碰撞时间阈值、安全带预紧力以及安全带预紧时产生的噪声三个因素对乘员主观感受的影响。对志愿者的主观评价和实验数据的对比分析表明：该集成系统的控制策略逻辑合理，在各个工况下能够主动触发以提醒和约束乘员；但是初期由于预警提醒的频次过高和噪声较大影响了乘员的驾驶体验。经过降低预警系统碰撞时间阈值和优化调整安全带的传动结构，提高了乘员的驾驶体验。该集成式主动安全系统可有效地辅助驾驶员驾驶，且满足乘员的主观可接受度。
双级正弦活齿传动系统效率计算与实验研究
杨纪楠;许立忠
2019, 30(21):  2577-2582,2589. 
摘要 ( )   HTML   PDF (5929KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
通过对双级正弦活齿传动活齿啮合副进行受力分析，推导出了活齿传动系统输出力矩表达式，进而建立了系统传动效率计算公式。运用效率公式对系统传动效率进行分析，得到了参数变化时系统传动效率的变化规律。结果表明：为了提高传动效率，应增大正弦滚道幅值、活齿中心圆周方向旋转半径以及合理分配传动比。研制出了双级正弦活齿传动样机，并进行了传动效率实验，测得实验效率与计算效率接近，验证了理论分析的正确性。
基于轮胎六分力的某商用车车架疲劳分析
刘俊1;张海剑1;王威1;刘亚军1;周福庚2
2019, 30(21):  2583-2589. 
摘要 ( )   HTML   PDF (6077KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
实验以某重型商用车车架为研究对象，在汽车的3个车轴上共安装6个六分力仪，并在定远试验场多种路况下进行实车测试，获得车轮轮心处六分力。在HyperMesh中对车架进行有限元建模并应用惯性释放理论获得车架的单位载荷应力场分布。在ADAMS中建立整车刚柔耦合动力学模型，并将实车测试获得的轮心六分力导入模型中进行仿真，求得车架与悬架接附处的载荷谱。结合车架单位载荷应力场分布、车架与悬架接附处的载荷谱及车架材料的应变（ε）-疲劳寿命（N）曲线，根据线性累积损伤理论，使用nCode软件对车架进行疲劳仿真分析，分析结果表明该车架可靠寿命符合国家相关安全规定，满足设计要求。该仿真结果也被试验所验证。
二维随机载荷作用下汽车螺旋弹簧疲劳损伤研究
藤瑞品1;宋晓琳1;刘国云2;曾俊伟2
2019, 30(21):  2590-2597. 
摘要 ( )   HTML   PDF (4315KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
提出了二维随机载荷谱外推的三种方法；对幅值服从形状参数α=1、位置参数ε=0的威布尔分布和均值服从正态分布的二维随机载荷的当量载荷的概率密度函数进行了推导，给出了概率密度函数的数学模型。以一款城市SUV为研究对象，采集试验场强化路面的载荷谱数据，提出了采用样本截断方法进行随机载荷谱参数估计的方法。参数检验结果表明，在中高载荷段，采用该方法可以很好地实现对所采集的载荷谱数据的拟合。采用载荷谱分级法对所采集的二维随机载荷进行外推，基于外推的载荷谱对疲劳损伤进行计算分析,研究了不同的载荷分级方法对疲劳损伤计算结果的影响。研究结果表明，当载荷谱幅值分级小于20级时，损伤计算会有较大误差，出现偏小的结果，载荷均值的分级影响相对要小于幅值的分级影响。
增材制造
增材制造工艺匹配性评估的宏微观决策模型
刘晓晨1;孙宇1;敬石开2;郄龙飞2
2019, 30(21):  2598-2603. 
摘要 ( )   HTML   PDF (3021KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
增材制造存在悬空区域难制造、不同结构和不同性能要求零件的可成形性难预测等突出问题，提前评估工艺的匹配性和合理性具有重要意义。提出了一种宏微观一体化综合决策模型，从增材制造工艺角度评估零件的可成形性，根据打印零件的效果推演出最佳的成形策略。宏观决策阶段建立设计需求与制造工艺间的数学模型，从可成形性角度评判工艺的匹配程度；微观决策阶段建立表面粗糙度、支撑结构体积和打印时间的数学模型，从打印质量的角度优化打印工艺。最后，以拓扑优化的梁结构零件为例，利用建立的综合决策模型优化其打印工艺，结果表明，实际打印结果与模拟打印结果一致，验证了数学模型的有效性。
载荷对激光选区烧结Cf/SiC复合材料摩擦磨损性能的影响
傅华;朱伟;郑沈威;闫春泽
2019, 30(21):  2604-2610. 
摘要 ( )   HTML   PDF (8944KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
通过激光选区烧结技术和液相渗硅工艺制备了碳纤维增强碳化硅（Cf/SiC）复合材料。试样组织由C、SiC和Si三相组成，其密度和弯曲强度分别为2.89±0.01 g/cm3和237±9.8 MPa。采用UMT TriboLab多功能摩擦磨损试验机研究了Cf/SiC复合材料在不同载荷(10 N, 30 N, 50 N和70 N)条件下的摩擦学特性。研究结果表明：载荷较小(10 N)时，Cf/SiC复合材料的磨损由微凸起和SiC硬质点造成，磨损机制为磨粒磨损；载荷为30 N时，复合材料的摩擦磨损综合性能最好，其平均摩擦因数为0.564，磨损率低(5.24×10-7 cm3/（N·m）)，主要磨损机制为犁削形成的磨粒磨损和黏结磨损。载荷增大到70N时，材料磨损严重，磨粒脱落形成凹坑，产生裂纹，其磨损率(8.68×10-7 cm3/（N·m）)高，磨损机制主要为脆性剥落。
工程前沿
以减小初始扰动为目标的火箭弹定心部优化设计
杨奇;甄文强;姬永强
2019, 30(21):  2611-2615. 
摘要 ( )   HTML   PDF (1332KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
为研究火箭弹定心部结构参数对火箭弹初始扰动的影响，建立了火箭弹发射过程中弹-轨相互作用的动力学仿真模型。以减小初始扰动为目标，以弹-轨不发生碰撞为约束，开展定心部结构参数的动力学仿真优化分析，得到了定心部的结构优化设计参数。优化结果表明，定心部的宽度对初始扰动影响较大，定心部结构参数的优化可在较大程度上减小火箭弹的初始扰动。优化方法及结果可为火箭弹定心部的设计提供参考。
三点支撑T形床身机床垫铁位置多目标优化设计
丁晓红;张俊;张横
2019, 30(21):  2615-2621. 
摘要 ( )   HTML   PDF (4175KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对三点支撑机床的最优支撑位置设计问题，提出了一种三点支撑床身垫铁位置设计方法。以某型号数控外圆磨床的T形床身为研究对象，对三点支撑床身垫铁位置优化方法进行了详细说明。根据床身底面分区块找形心的方法确定三个初始支撑位置，并将垫铁位置参数化，根据位置极限条件确定参数范围；建立三点支撑床身垫铁位置多目标优化设计的数学模型，基于床身静动态性能对垫铁位置进行多目标优化；最后通过分析Pareto解集下三个垫铁位置与床身尺寸的关系，得出床身三点支撑的布置规律。分析结果表明，提出的布置方法可明显提高床身的静动态性能。
先进材料加工工程
基于增量理论的板材轴对称成形直接积分解法
秦泗吉;孔晓华;杨莉
2019, 30(21):  2622-2628. 
摘要 ( )   HTML   PDF (1501KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
对一般轴对称曲面零件成形，在平面应力假设和增量理论等条件下，以初始构形为参考构形，采用参数分析方法，得到了等效应变增量的微分方程。由于该微分方程包含了等效应变增量和等效应变增量的一阶导数项，一般情况下，等效应变增量的一阶导数以隐函数的形式存在，难以采用理论方法进行求解，因此，将等效应变增量的一阶导数表示成其自身、等效应变增量以及参变量的函数，根据泰勒级数展开式和积分的定义给出了逐步积分解法，可用于求解轴对称胀形、翻边、拉深等板材成形问题。以圆筒形件和圆锥形件的拉深成形为例，采用增量理论，将总变形分成若干个增量步，逐步加载，跟踪变形质点，累加应变，求解得到了法兰区和凹模圆角区等的应变分布。对分别采用比例加载条件、增量理论计算得到的结果与实验值进行了比较，结果表明，采用增量理论得到的结果更接近实验值。
定向内冷车刀及其切削性能
彭锐涛1;降皓鉴1;唐新姿1;张珊2
2019, 30(21):  2629-2635,2642. 
摘要 ( )   HTML   PDF (13034KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对镍基高温合金切削过程中存在的过热烧伤问题，提出采用定向内冷切削方法提高冷却液在切削区的换热效率。采用FLUENT软件建立定向内冷车刀的流场与温度场模型，分析微流道结构对刀具换热性能的影响，对刀具微流道结构进行设计，研制了定向内冷式切削系统。采用相同的切削加工参数，在干切削、外部浇注切削和定向内冷切削三种冷却环境下进行镍基高温合金切削对比试验，分析了冷却方式对切削力、切削温度、加工表面粗糙度和表面微观形貌的影响规律，结果表明：定向内冷方法可有效减小切削力并降低切削温度，获得表面粗糙度更小、纹理更为规整的加工表面。
热成形钢板与双相钢板焊点失效模式研究
聂昕;陈焕焕
2019, 30(21):  2636-2642. 
摘要 ( )   HTML   PDF (8732KB) ( )  
参考文献 | 相关文章 | 计量指标
针对热成形钢板与双相钢板的焊点失效模式，采用试验+模拟的方法进行研究。通过数值模拟得到了合适的焊接工艺窗口，在此基础上研究了焊接时间、熔核偏移等对焊点力学性能的影响。拉剪试验结果表明：随着焊接时间的延长，焊点失效模式由界面断裂向熔核拔出转变。研究失效模式发现，熔核偏移对熔核拔出失效部位影响极大，即薄板与厚板焊接时，熔核更容易从薄板拔出；板厚相同时，熔核更容易从热成形钢侧拔出。最后结合试验数据建立了焊点力学模型，得到热成形钢板和双相钢板焊点失效准则。
阅读导引
《重构：数字化转型的逻辑》导读
赵敏
2019, 30(21):  2643-2645. 
摘要 ( )   HTML   PDF (784KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
英文目次
2019, 30(21):  2646. 
摘要 ( )   HTML   PDF (113KB) ( )  
相关文章 | 计量指标
上一期    下一期