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当期目录

2021年 第35卷  第4期

材料科学与工程
小端面冲击连接效应的若干问题讨论
武琪昌, 何建萍
2021, 35(4): 295-304.
摘要:
碰撞冲击连接凭借其优异的连接性能得到广泛关注. 为探讨小端面冲击连接效应,首先从冲击焊的连接界面形貌出发,探讨冲击连接界面形貌对力学性能的影响,指出波浪形界面对可靠接头的重要性,并从大端面冲击连接的过程进一步讨论波浪形界面的形成机理,在此基础上讨论小端面冲击连接的波浪形界面形成机理,指出人为设置的带倾角的碰撞是形成小端面波浪形界面的前提,同时提出解决小端面带倾角碰撞所出现的非对称问题的有效方法是将复板连接端面改为锥形端面.
焊接凝固过程中微观组织演变研究方法进展
金铄德, 何建萍, 潘雪航
2021, 35(4): 305-314.
摘要:
在焊接凝固过程中微观组织演变会影响焊接接头最终的微观组织形貌,进而影响焊接接头的力学性能. 对焊接凝固过程中微观组织演变研究方法进行全面探讨,首先讨论基于实验的微观组织演变研究方法包括Gleeble热模拟实验法、焊接接头不同区域微观组织比对的微观组织演变分析方法、基于化学成分改变的微观组织演变分析方法以及同步辐射原位观察法. 进一步讨论基于理论的分析方法包括相场法、元胞自动机法、蒙特卡罗法,得出这7种研究微观组织演变的方法各有其优势和局限性.
45钢激光熔覆Ni60合金粉末工艺参数的多目标优化
嵇友迪, 龚红英, 徐培全
2021, 35(4): 315-320.
摘要:
为延长零件使用寿命,降低生产成本,在45钢表面激光熔覆Ni60熔覆层可以达到生产要求,避免资源浪费,实现绿色制造. 通过层次分析法确定权重,建立三水平三因素的正交试验,分析熔覆层的宏观和微观形貌、摩擦磨损特性、显微硬度. 结果表明:优化后的工艺参数为激光功率3 kW,扫描速度12 mm/s,搭接率45%. 合适的工艺参数可以使组织晶粒得到细化,避免裂纹和气孔的产生. 优化工艺参数得到的涂层耐磨性更好,摩擦因数比基体低,磨损失重比基体少,磨损机制为磨粒磨损,硬度为基体的3倍.
先进制造与智能控制
永磁同步电机无位置传感器控制策略研究
何郑, 马西沛, 范平清, 赵恒, 王岩松
2021, 35(4): 321-326.
摘要:
针对电子水泵用永磁同步电机无传感器控制系统中调速存在超调、抖振和响应慢的问题,采用一种混合滑模变结构的速度环和龙伯格观测器的PMSM无传感器控制算法. 在转速环环节设计基于新型趋近律的滑模速度控制器,在传统指数趋近律的基础上,在等速项中加入运动点的运动误差,采取双曲正切函数替代比较切换函数,改善趋近滑模面运动过程中的收敛速度和抖振抑制能力. 采用线性控制结构的龙伯格观测器结合锁相环,应用到无传感器控制系统中,改善估算转速抖振问题及稳定性. 仿真结果表明,在电机空载启动和外加扰动工况下,该算法可有效提高永磁同步电机无传感器控制系统转速的跟踪效果,改善转速的超调与抖振问题,同时提高系统的抗外部干扰能力.
含边界层的机械臂分数阶滑模控制
刘世杰, 黄志来, 杨明星, 徐培民
2021, 35(4): 327-332.
摘要:
针对含扰动的机械臂系统,在经典滑模控制基础上引入分数阶微积分构造分数阶滑模面,同时在趋近律中设置边界层,用饱和函数替代符号函数以削弱滑模面的抖振现象,从而获得一种含边界层的机械臂分数阶滑模控制,并通过李雅普诺夫直接法证明其收敛性. 算例以两自由度机械臂系统为被控对象,仿真结果表明,相比于经典的滑模控制,含边界层的机械臂分数阶滑模控制可通过调节微分阶次获得更好的收敛性,实现精确的轨迹跟踪.
超超临界锅炉过热器管超温蠕变应力松弛规律研究
林齐叠, 严祯荣, 王化南, 陈乐, 卫荆涛
2021, 35(4): 333-339.
摘要:
超超临界锅炉高温过热器集箱出口区域的过热器管易处于超温运行的环境,产生蠕变应力松弛导致材料失效. 基于Norton蠕变模型,以烟气温度750℃、蒸汽温度600℃、蒸汽压力26 MPa的运行工况,模拟T91过热器管壁在长时间热诱导中产生的应力松弛行为及蠕变分布. 模拟结果显示,过热管应力松弛现象首先发生在管内壁面,随着时间累计沿着径向方向扩散;10000 h后内壁面出现应力松弛且松弛加速;同时管壁面在应力松弛的过程中发生高温蠕变行为,且蠕变行为首先出现在内壁面并沿着径向扩散,内壁面蠕变程度高于外壁面;10000 h后管壁面厚度开始减薄. 研究结果表明:超超临界锅炉过热器管超温运行10000 h是蠕变应力松弛到蠕变损伤的时间拐点.
500 kA铝电解槽磁场数值模拟及测试分析
李尚玮, 邓胜祥, 匡江红
2021, 35(4): 340-345.
摘要:
利用 SolidWorks 三维建模及 COMSOL三维仿真模拟软件,对500 kA铝电解槽进行数值模拟. 对某厂家500 kA铝电解槽进行磁场测试,测试结果与模拟结果吻合较好. 得出500 kA铝电解槽的磁度分布,并对500 kA铝电解槽进行磁场优化,通过增加立柱母线和槽周母线到铝电解槽的距离降低立柱母线与槽周母线对铝液层的影响. 优化使得铝液层在Z轴方向上磁场分布趋于均匀稳定. 为改善生产工艺技术条件提供了技术支持.
现代交通工程
大尺寸飞机零部件检测技术研究进展
李彬鹏, 茅健
2021, 35(4): 346-353.
摘要:
大尺寸飞机零部件具有结构复杂、外形尺寸大等特点. 针对飞机制造过程中大尺寸测量技术的研究,探讨5种大尺寸部件的检测技术方法:三坐标测量法、激光雷达测量法、室内GPS测量法、激光跟踪仪测量法以及机器视觉测量法,分析5种检测方法的适用领域以及各自的优势和不足. 视觉测量具有非接触、高精度、高效率的特点,能够实现实时测量,在航空测量领域前景良好. 最后指出视觉测量技术是大尺寸测量领域的研究方向,未来在理论模型建立、检测参数优化及实时反馈等一系列问题有待进一步深入研究.
基于知识图谱的公路工程领域GIS应用研究现状
田学泽
2021, 35(4): 354-361.
摘要:
为洞悉我国公路工程领域地理信息系统(Geographic Information System,GIS)应用研究的现状及热点,以2010—2020年中国知网(CNKI)数据库中的相关文献为数据源,综合运用COOC、GIGO、SPSS与UCINET等软件,通过聚类树状图分析、因子分析与多维尺度分析对公路工程领域GIS研究的高频关键词进行研究主题归类;采用社会网络分析法对公路工程领域GIS研究的关键词进行共现网络图谱绘制与中心性分析,以直观揭示其研究热点与结构. 研究结果表明:公路工程领域GIS研究的热点关键词为路线设计、边坡地质灾害易发性评价、滑坡监测和路面管理系统等;研究主题主要可分为GIS多样化研究及应用、公路交通网与地质灾害评价、公路管理信息化与可视化3大类.
基于AHP−熵权法的民用飞机运行需求模糊综合评价
褚双磊, 魏志强, 任强, 刘菲
2021, 35(4): 362-369.
摘要:
目前用于民用飞机运行需求论证方案的评价指标不够全面完整,难以找出影响飞机产品质量和竞争力的关键指标. 在分析民用飞机运行环境和运行任务基础上,从机型适应性、飞机使用性、设备匹配性、维修合理性、飞机先进性、签派可靠性等6个维度建立民用飞机运行需求指标体系,应用AHP−熵权法综合考虑指标的主观权重与客观权重,得出各指标综合权重;采用模糊集方法确定指标的隶属度,构建模糊综合评价矩阵;提出民用飞机运行需求模糊综合评价模型,通过B737−800机型实例验证该模型的合理性和方法的可行性. 结果表明,该模型反映了民用飞机运行需求的技术指标,实现对民用飞机运行需求的综合评价.
纺织化工与环境
涤纶表面TiO2薄膜的制备及抗紫外线性能研究
成娅, 陈卓明, 郑元生, 辛斌杰
2021, 35(4): 370-376.
摘要:
通过磁控溅射将二氧化钛(TiO2)沉积在涤纶织物表面形成薄膜,制备二氧化钛/涤纶(TiO2/PET)抗紫外线功能织物,探讨制备过程中磁控溅射时间和溅射功率对织物抗紫外线功能的影响,分析TiO2薄膜的紫外线吸收和屏蔽机理,同时检测织物隔热、热稳定性能的变化情况. 结果表明:在PET织物表面沉积TiO2薄膜可改善织物的抗紫外线性能,归因于TiO2薄膜对紫外光较好的吸收和对紫外可见光有效的屏蔽能力;且因TiO2薄膜在溅射150 W以上的功率下粗糙度增加、厚度减少,当溅射功率为150 W,溅射时间为90 min时,TiO2/PET织物具有较强的抗紫外线能力,其紫外线防护系数(Ultraviolet Protection Factor,UPF)达到1211.19;同时,TiO2薄膜的沉积赋予了PET织物良好的热稳定性能和隔热性能.
基于网络药理学技术研究黄芪−枸杞子药对治疗溃疡性结肠炎的作用机制
郝方嘉, 彭媛媛, 赵琳静
2021, 35(4): 377-382.
摘要:
黄芪−枸杞子药对治疗溃疡性结肠炎的临床疗效确切,然而作用机制不明. 采用网络药理学技术研究黄芪−枸杞子配伍抗溃疡性结肠炎的潜在作用机制. 利用整合药理学平台、String数据库、David 数据库等系统检索中药化学成分和候选靶标,通过分析药物和疾病蛋白靶标互作关系,筛选关键靶标并进行基因GO功能和KEGG通路富集分析,构建“中药−核心成分−关键靶标−主要通路”多维调控网络. 结果表明,黄芪−枸杞子可能通过作用于前列腺素 G/H 合成酶 2 (PTGS2) 等蛋白靶标,参与核转录因子(NF-κВ)、肿瘤坏死因子 (TNF) 等多个炎症和免疫相关信号通路,发挥抗溃疡性结肠炎作用. 研究结果为系统阐明黄芪−枸杞子药对治疗溃疡性结肠炎的作用机制提供参考.
老年智能可穿戴服装研究现状及面临问题
张逸霏, 柯宝珠
2021, 35(4): 383-388.
摘要:
随着人们对功能性服装的追求和人口老龄化的加快,老年智能可穿戴服装开发需要重视. 通过分析老年智能可穿戴服装的研究现状,指出其主要涉及对老年人慢性病的生理数据监测,对老年人频发疾病的理疗养护,防摔警示等老年人尤需的安全防护,针对老年人心理需求开发出的辅助娱乐4个方面,并对老年智能可穿戴服装现今存在的问题、难点、发展趋势进行归纳,总结当前老年智能可穿戴服装在追求智能技术创新同时保障穿着体验效果时亟待解决的问题及批量生产、降低售价等难点,并从设计、工艺、生产和营销运营的角度展望未来的发展趋势.
数理科学与应用
考虑惯性力矩与剪切变形的曲梁面内自由振动微分方程的建立
张智超, 宋郁民
2021, 35(4): 389-394.
摘要:
振动微分方程的推导与建立是结构动力分析的关键. 依据Timoshenko梁理论,计入惯性力矩与剪切变形的影响,通过联立几何变形协调方程与内力平衡方程,推导建立曲梁面内横向弯曲自由振动微分方程与曲梁面内轴向自由振动微分方程. 研究结果为曲梁动力学研究提供一定的理论基础.
基于指数分布混合治愈模型的客观贝叶斯分析
肖翔, 吴懿祺, 古晞
2021, 35(4): 395-400.
摘要:
提出基于指数分布的混合治愈模型,通过引入隐变量,利用完全似然函数比较容易计算Fisher信息矩阵,推导出参数的Jeffreys先验和reference先验,并验证后验分布的恰当性. 研究结果表明,客观贝叶斯方法对参数的估计效果很好,特别是在样本量小时比较明显.