中国机械工程

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2011, 22(8): 0.

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为了改善约束阻尼柱壳结构的动力学性能,基于拓扑优化思想，提出了一种约束阻尼层布局设计方法。结合结构的前三阶模态，建立了多目标优化的数学模型，以约束层和阻尼层铺设体积为约束条件,以模态阻尼比函数为目标,通过数值方法得到了约束阻尼材料的最优分布构形。最后，利用柱壳和板壳复合结构的仿真验证了方法的有效性。

仿壁虎柔性脚掌结构及控制系统的研究

李冰, 汪小华, 于树林, 孙少明, 梅涛

2011, 22(8): 897-900.

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采用仿壁虎微纳米黏附阵列材料,设计并研制了具有柔性的仿壁虎柔性脚掌。对该脚掌进行了力学分析与计算。仿壁虎柔性脚掌将伺服舵机作为脚掌外翻和展平的驱动器。由单片机对伺服舵机控制,以实现仿壁虎柔性脚掌的外翻和展平。通过实物样机试验，验证了设计的有效性和可行性。

基于小波状态空间法的时变结构瞬时频率识别

许鑫, 史治宇, 龙双丽

2011, 22(8): 901-904,925.

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提出了一种识别线性时变结构瞬时频率的方法。先将二阶振动微分方程改写为一阶状态方程;再利用Daubechies小波尺度函数，对结构的自由响应信号进行投影,并基于尺度函数的正交性，将状态方程解耦为线性代数方程组;最后求解方程组确定等效的系统转移矩阵，通过特征值分解识别出系统的瞬时频率。以悬臂梁和三自由度密集模态结构为仿真算例，识别了突变、周期变化和线性变化三种情况下的结构瞬时频率，从而验证了该方法的正确性和有效性。

CAD环境下认知失误对机械设计过程的影响

李发权

2011, 22(8): 905-908.

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提出了CAD环境下认知失误与设计时间和设计质量之间影响关系研究的两个理论假设。开展对螺旋输送机减速器的高速级齿轮副进行改进的设计认知实验来验证假设。采用Mann-Whitney非参数检验进行统计分析。结果表明，认知失误较少的设计者，在设计时间方面的表现总体上优于认知失误较多的设计者;而在设计质量方面，两组设计者的表现在总体上没有显著差异。因此，强化人的设计能力并合理分配CAD功能有利于改善设计认知过程。

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能量调节电液变转速驱动多PID复合控制策略研究

许明, 陈国金, 倪敬

2011, 22(8): 909-913.

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能量调节电液变转速驱动是提高变转速驱动响应及低速性能的一个很好途径。针对其多输入多输出、强非线性、部分参数易变及不确定性等造成的系统控制复杂问题，从能量调节的思想出发，提出了能量调节电液变转速驱动的多PID复合控制策略，并深入研究了其参数的整定规则。经试验验证，提出的多PID复合控制策略及其参数整定方法效果良好，将能够促进能量调节电液变转速驱动技术的应用。

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超高压水晶釜的失效机理研究

刘康林, 张经伟, 公涛

2011, 22(8): 914-916.

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对失效水晶釜釜体材料进行了拉伸试验、断裂与疲劳性能试验、硬度测试和金相分析，利用有限元法求得了水晶釜底部危险区域的最大应力和变形，分析计算了水晶釜的断裂强度和疲劳寿命。结合对水晶釜应力腐蚀、腐蚀疲劳和蠕变变形等的分析，指出了水晶釜的失效为腐蚀疲劳和蠕变调和作用下的脆性断裂。

面向设计域的产品规划多目标模型的研究

李柏姝, 雒兴刚, 唐加福

2011, 22(8): 917-921.

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研究了面向设计域的产品规划方法和模型。以客户对产品品质的需求为基本出发点，以符合企业新产品市场定位思想的设计基准为依托，通过系统化地探索表征设计域的客户需求、功能性要求、结构设计参数以及过程参数之间的内在关系，建立了以客户对产品品质需求的满意度、生产成本、企业投入为目标的产品多目标规划模型，最后通过实例分析验证了该方法的有效性。

五轴火焰数控切管机割炬位姿控制

秦元飞, 李权才, 肖聚亮, 王国栋, 王刚

2011, 22(8): 922-925.

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针对现有火焰数控切管机存在的加工精度差、效率低、工序复杂,以及不能实现管件两端切头同时加工等问题，对一种五轴数控切管机的运动控制进行了研究分析。将切管机的相贯线切割运动分解为割炬支架沿被切管轴线的平移运动和被切管的回转运动;将焊接坡口的切割运动分解为割炬面板的旋转运动、割炬在法平面内的摆动以及割炬的补偿运动。根据各轴运动形式推导切管机加工运动的数学模型，并以该数学模型为基础，开发切管机数控软件，实现对该五轴切管机系统的实时控制。

基于粗糙集和多人工神经网络模型的产品敏捷定制设计方法

袁长峰, 王万雷, 李剑锋, 陈燕

2011, 22(8): 926-931.

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客户需求分为普通需求和定制需求,根据这两类需求对确定产品结构所起的不同作用，结合粗糙集（RS）和人工神经网络（ANN）方法的优势，提出一种基于粗糙集和多ANN模型的产品敏捷定制设计方法。该方法采用RS提取有效的客户需求;运用ANN技术，建立客户需求与产品结构间的选配关系，形成可不断更新的多个ANN模型。根据不同的客户需求，选取与之匹配的网络模型，快速确定合适的设计方案。以卷板机的定制设计为例，验证了该方法的有效性。

基于GPU弹性问题的快速计算方法

王建华, 李光耀, 李胜, 张勇

2011, 22(8): 932-937.

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为了解决计算时间过长这一制约有限元计算在实际工程中应用的瓶颈问题,提出了一种利用并行处理方式加速有限元计算的方法。从有限元计算理论着手，详细分析了引入图形处理器并行处理方式的利弊，协调了图形处理器、中央处理器之间的任务分配和数据交换，并围绕图形处理器的计算资源设计出了全新的有限元计算处理架构。研究结果表明,效率提高了近22倍。

基于Quest的铁路货车装配过程仿真技术研究

郭宇, 姚佳, 于跃斌, 范国海

2011, 22(8): 937-942.

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针对柔性工装应用于铁路货车装配时产生的工装参数调节繁琐、获取困难、装配线工况不均等问题，运用生产线仿真工具Quest以及其二次开发功能实现了铁路货车车体底架的装配过程仿真。通过建立仿真装配模型，实现了仿真环境下的装配干涉检测，达到快速获取、协调柔性工装参数的目的，为提高装配线效率提供了数据支持，在实际应用中效果良好。

连续柔性成形过程控制及CAD软件开发

蔡中义, 刘林, 王少辉, 李明哲, 曹鋆汇

2011, 22(8): 943-947.

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提出了连续柔性成形过程的控制方法。首先将目标曲面离散成三角形网格并从中截取出一系列的等距线,计算出等距线上控制点的坐标值。然后利用三次B样条曲线建立了连续柔性成形过程中的横向控制模型。对于理想弹塑性材料的成形件，建立了目标曲面纵向的曲率半径与上柔性辊下压量之间的数学模型。最后利用该数学描述从几何上完成了连续柔性成形CAD软件的开发并给出了应用实例。

加工中心数控转台可靠性强化试验方法研究

张根保, 许智, 何文辉, 涂林

2011, 22(8): 948-951.

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通过分析加工中心数控转台的故障数据，找出影响其可靠性的主要故障模式，发现数控转台的主要故障是液压系统的泄漏和罩壳密封不严使切削液渗漏进转台内部而导致的零部件损坏。以此为基础设计出可靠性强化试验方案，采用多种应力共同组成综合应力试验剖面，使得在较短时间内激发出数控转台的故障,同时通过改进措施来提高数控转台的可靠性。试验结果表明，综合应力剖面选取正确，能够达到可靠性强化试验的目的。

矩形流道近壁区磨粒的运动分析

许京雷, 计时鸣, 谭大鹏

2011, 22(8): 952-956.

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将流体运动方程、磨粒动力学方程和数值模拟方法相结合，给出了矩形流道近壁区磨粒的运动规律。根据流体黏性参数和湍流条件得到了磨粒流加工泵的参数，使用多种直径的磨粒确定了磨粒流的运行轨迹。流体的黏度和速度越大，壁面压力和剪切力越大,越有利于工件表面材料去除。磨粒流主要沿流动方向运动，大直径磨粒适用于光整加工的粗加工阶段，小直径磨粒适用于细加工阶段。流体压力和磨粒速度分布对光整加工具有很好的指导意义。

非对称喷嘴挡板式电液伺服阀特性分析

訚耀保, 孟伟

2011, 22(8): 957-960,970.

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分析了一种新型非对称喷嘴挡板式电液伺服阀的结构和特性。该阀在两喷嘴容腔处设置一对阻尼节流器，得到了喷嘴容腔和负载压力特性、零位压力特性,以及力矩马达驱动力和刚度设计方法。理论和试验结果表明：内置阻尼节流器的电液伺服阀喷嘴容腔的零位压力小于供油压力的50%，负载容腔的零位压力大于供油压力的50%;液阻系数不对称时，负载压力曲线不对称，其交点偏离中位;为提高零位时负载压力的线性度，液阻系数的取值宜在1.5至2.5之间。

PDC纤维微刃刀具精密切削n-WC/12Co涂层的试验研究

张高峰, 张璧, 邓朝晖, 胡中伟, 谭援强

2011, 22(8): 961-966.

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基于YAG激光切割方法制备了截面尺寸为10mm×0.6mm×0.3mm的聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compacts，PDC）纤维，进行了纳米碳化钨(n-WC/12Co)涂层的PDC纤维精密切削加工，纤维切削深度为微米级，切削前角分别为-30°和0°。开展了PDC纤维切削加工和金刚石砂轮（SD80N100B、SD600N100V）磨削加工的比较分析，采用Kistler测力仪对切削力进行了在线测量。基于扫描电镜对n-WC/12Co涂层加工表面形貌的观察分析，发现0°前角的PDC纤维切削加工能获得比SD600N100V金刚石砂轮磨削更好的表面形貌，-30°前角的PDC纤维切削加工与金刚石砂轮磨削加工所获得的试件的表面形貌相似，当切削深度较大时，加工表面存在碎粒状损伤形貌。基于n-WC/12Co涂层的物理与力学性能，探讨了PDC纤维切削加工机理。

轴向力对圆锯片轴向变形的影响研究

房怀英, 李远, 徐西鹏

2011, 22(8): 966-970.

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通过有限元分析、静态加载以及锯切石材实验，分别研究了静止状态和加工状态下的圆锯片轴向变形。研究表明，圆锯片在这两种状态下的轴向变形曲线形状基本相似;在石材锯切过程中，圆锯片所受的静态轴向力是基体轴向变形的主要影响因素，而锯切加工工艺参数对轴向变形的影响不大，基体的轴向变形曲线呈现出明显的周期性特征。

基于正交试验和支持向量机的参数设计方法研究

孙林, 杨世元

2011, 22(8): 971-975.

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针对传统参数设计方法存在的问题和不足,提出了一种基于支持向量机(SVM)和正交试验的参数设计方法。建立了SVM智能模型，并对有限正交试验样本进行了学习,得到了产品质量特征值及信噪比与各参数之间的精确关系，所得结果可用于指导工艺参数的优化设计。

含有残余试样的等径角挤扭变形工艺研究

王晓溪, 薛克敏, 李萍, 张翔, 王成

2011, 22(8): 976-979.

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结合实际变形过程,采用DEFROM-3D软件对含有残余试样的等径角挤扭变形过程进行了单道次数值模拟。通过分析对比模拟结果可知，残余试样的存在增大了下一根试样的初始挤压力和载荷峰值，提高了变形试样内部的静水压力和累积应变，显著改善了试样整体变形均匀性及在模具内的填充情况。同时，坐标网格法实验结果与模拟结果具有较好的一致性,证明了所建立有限元模型的可靠性。

电热止裂相变应力及其对止裂效果的影响

王平, 白象忠

2011, 22(8): 980-984.

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对含裂纹的45钢钢板进行了电热效应裂纹止裂（简称电热正裂）实验研究，发现电热止裂后的裂纹尖端附近发生了相变，并对相变组织进行了实验观察。针对裂尖处的相变区域，进行了相变应变的X射线衍射实验测定，采用Eshelby等效夹杂模型，利用等效夹杂理论进行了放电后裂尖处的相变应力场的理论分析计算。计算结果表明，在裂尖处的相变区域，形成了相变压应力场。分析了相变压应力对止裂效果的长效影响,发现相变压应力对裂纹扩展的阻碍影响是非常明显的，其对裂纹扩展速率降低的影响更是显而易见，起到了长期限制裂纹扩展的作用。研究结果表明,电热止裂技术既具有理论的可行性,也具有实际应用的实效性。

混联式混合动力城市客车动力系统的匹配及控制策略研究

雷良育, 张培培, 赵大旭, 刘建军

2011, 22(8): 984-988,993.

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混联式混合动力系统能够使发动机、发电机、电动机等部件间有更多的组合，并在结构上保证系统能在复杂的工况下工作在最优状态。通过对混联式混合动力城市客车动力系统的匹配和分析，提出了一种混联式动力系统的匹配方案和控制策略并成功开发出样车。示范运行结果表明，整车动力性及经济性满足设计要求，节油效果良好，可为规模化示

过渡型两栖车辆造型设计及水上性能数值分析

崔金一, 赵又群, 阮米庆

2011, 22(8): 989-993.

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应用CATIA曲面造型模块，设计出一款具有快速性特征的新型两栖车车体外形和一种新型防浪板。在FLUENT软件中应用VOF方法、标准k-ε湍流模型、明渠流和高速艇动力学相关理论,对未加装和加装防浪板的两种车辆模型进行了水上性能数值分析。研究结果表明：加装防浪板的车辆模型水上性能更优。该方法可有效应用于高速过渡型两栖车辆的水上性能研究。

机械加工粉尘问题的研究现状及体系结构框架

任凡, 刘飞, 李聪波, 张文元

2011, 22(8): 994-1001.

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对机械加工过程中环境影响问题的研究是绿色制造研究的重要组成部分。对量大面广的机械加工产生的粉尘问题的研究现状进行了综述。首先介绍了现有研究中关注最多的机械加工粉尘的化学成分、粉尘粒径、粒径分布和浓度等属性及其多种危害;随后以小粒径粉尘颗粒为研究重点,分析了机械加工粉尘的产生机理、影响因素及其规律、控制方法等;最后建立了机械加工粉尘问题研究的体系框架，并指出机械加工粉尘问题研究的发展趋势。

工艺规划与车间调度集成研究现状及进展

高亮, 李新宇

2011, 22(8): 1001-1007.

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首先阐述了传统制造系统存在的问题以及研究工艺规划与车间调度集成的必要性。综述了目前工艺规划与车间调度集成及其扩展问题(集成模型、优化算法)的研究现状。在总结了当前研究工艺规划与车间调度集成问题多种研究方法的基础上,指出了当前工艺规划与车间调度问题研究中存在的问题、可能的解决途径以及发展趋势，并指出了几个有代表性的研究方向。

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