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    2007年 第35卷 第3期    刊出日期:2007-03-25
    机械工程
    李勇 汤勇 肖博武 李西兵 曾志新
    2007, 35(3):  1-5. 
    摘要 ( 292 )   PDF (368KB) ( 909 )  
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    对直齿微沟槽铜热营的高速充液旋压拉拔成形加工机理进行了研究,建立了微沟槽高速元液旋压成形的几何模型,通过实验发现:微沟槽的加工包括挤压和成形两个阶段;影响微沟槽成形的主要因素包括多齿芯头几何参数、芯头位直、减薄量、拉拔速度、旋压器转速和工作温度等;通过控制挤压深度、进给量、芯头形状与位直等,可加工出不同形状、不同深宽比及不同壁厚的微沟槽;高速充液旋压力口工微沟槽在生产上具有可行性,其材料利用率和生产效率高,成本低廉.
    杜军 陈东初 李文芳 张永君 彭继华
    2007, 35(3):  6-10. 
    摘要 ( 297 )   PDF (383KB) ( 808 )  
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    采用非对称方波输出模式的恒流交流电源,利用微弧氧化方法在铝合金表面沉积Al2 O3 陶瓷膜,考察了微弧氧化工艺参数(电流密度、处理时间)对膜层微观结构和耐蚀性的影响.结果表明:工艺参数对膜层组织结构和性能的影响存在较佳的范围,即氧化时间为15~20min ,电流密度在20 A/dm2 左右;氧化时间过短时,试样表面存在陶瓷膜未完全覆盖的区域,而当电流密度过大时,膜层表面将会出现大量的显微裂纹,导致膜层性能大幅度降低;在恒流非对称方波输出模式下,工艺参数对膜层的相组成影响不大,微弧氧化膜层由晶态Al2 O3 和非晶态Al2 O3 组成.
    王锦红 夏伟 周照耀 张佩武 郧建国
    2007, 35(3):  11-15,21. 
    摘要 ( 258 )   PDF (416KB) ( 427 )  
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    过对不同温度、冲头速率、压边方式、压边力以及润滑条件下板料的变形状态及冲压力一冲压行程曲线的研究,考察不同成形条件对ZElO娱合金板料成形性能的影响.在成形过程中,采用加热元件与热电偶连接的方式对凹模与冲头进行温度控制;通过对弹簧压下量的控制分别施加固定压边力与渐变压边力.结果表明,当凹模温度为250~300 ℃、冲头温度为(60±5) ℃、冲头速率为(20±5) mm/ min 时,采用浮动压边方式,压边力从2kN 逐渐增大到10kN ,并以80% 气缸油+20% 石墨作为润滑剂, ZE10娱合金板料具有较好的成形性能,其极限拉深比可达2.8.
    张明 赵海东 张卫文 罗宗强 李元元
    2007, 35(3):  16-21. 
    摘要 ( 225 )   PDF (483KB) ( 513 )  
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    为满足大型支架"以铝代铁"的轻量化要求,设计了铝合金支架间接挤压铸造系统,完成了相应的数值模拟及工艺设计,并制作了相应的模具.采用AI-Cu-Mn 合金材料,对支架进行了间接挤压铸造试制,分析了试制铸件缺陷形成的原因,并对T5 热处理后的支架进行了力学性能和微观组织分析.结果表明:采取缩短循环时间、减少脱模剂水分等工艺改进措施,可以消除间接挤压铸造件的气孔和夹渣缺陷,获得质量良好的铸件;支架铸件各部位的平均抗拉强度和伸长率分别达388 MPa 和8.7% ,且力学性能分布较均匀;铸件微观组织致密,晶粒细化,晶粒尺寸小于O.08mm ,说明了所设计的间接挤压铸造系统和所选用的工艺参数的合理性.
    吴伟辉 杨永强 来克娴
    2007, 35(3):  22-27. 
    摘要 ( 257 )   PDF (424KB) ( 323 )  
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    分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因Â消除方法.结果表明,通过合理配直扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参敛,可以直接成型具有高致密性的金属零件.
    熊玲 胡永俊 徐建 蒙继龙
    2007, 35(3):  28-32. 
    摘要 ( 305 )   PDF (436KB) ( 570 )  
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    将铬离子源引入常规离子氮化炉,在铭、氮离子淹没条件下轰击不锈钢,采用金相显微镜、磨损试验机和电化学工作站等分析了不同工艺条件下渗层的显微组织、耐磨性和耐蚀性.结果表明:与未经处理的不锈钢相比,经氮、铬离子淹没离子轰击处理的不锈钢的耐磨性提高2 -5 倍;处理后不锈钢的耐蚀性虽有所下降,但与常规的离子氮化试样相比仍明显改善.
    李志永
    2007, 35(3):  33-37. 
    摘要 ( 294 )   PDF (349KB) ( 531 )  
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    根据电解加工的基本原理,探讨了基于间隙内简化电场和基于间隙内实际电场分布数学模型的叶片电解加工阴极设计方法,对比分析了这两种阴极设计方法对间隙内电场强度分布的影响,通过一纽工艺试验验证了阴极设计的精度.结果表明,基于间隙内实际电场分布的有限元阴极设计方法更符合电解加工的实际物理过程,阴极设计更加精确合理.
    曹东 刘桂雄 邱东勇 程韬波
    2007, 35(3):  38-41. 
    摘要 ( 310 )   PDF (258KB) ( 603 )  
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    分析了磁流体传感器的结构特点,探讨了磁流体电容式传感中的共性技术.将组合电容分解为多个电容的串并联形式,建立了电容的数学表达式,由此得到了特殊多介质带缝隙半圆柱组合电容的传感模型.文中还以电容传感灵敏度和电容作为目标函数进行多目标优化,通过分析电容目标函数的特点,将其转化为线性模型,最终将多目标函数的优化问题分解为单目标优化问题,并利用坐标轮换法进行多维参数的优化,得到了较好的优化效果.
    刘旺玉 侯文峰 欧元贤
    2007, 35(3):  42-46,52. 
    摘要 ( 607 )   PDF (380KB) ( 803 )  
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    中轴图式是植物叶片的一个普遍几何特征,也是叶片承担自重和环境应力的主要结构羊元.为探讨植物叶片拓扑结构对叶片的力学增强机理,采集双子叶植物的坐标数据制作了铜叶脉,通过在不同受力点施加不同量值的载荷,对叶脉的变形进行了试验研究和数值模拟.结果表明:叶脉的变形量符合叠加原理;数值模拟得到的变形趋势和变形量与试验结果趋于一致,证明所采用的试验方法是正确的.
    姜立军 李哲林
    2007, 35(3):  47-52. 
    摘要 ( 351 )   PDF (459KB) ( 545 )  
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    装配型制造业生产线流程长,流转控制复杂,传统的仿真建模技术不能满足对复杂生产制造过程进行仿真的要求.文中通过对装配型制造业生产制造系统结构特点及运行方式的研究,结合面向对象的设计方法和虚拟仿真技术,给出了面向生产制造过程的三维图形仿真建模机制及实现方法,进而从应用层角度出友,开发了一种可视化的三维图形仿真平台.该系统实现了制造车间布局的计算机仿真,可帮助设计人员确定车间的最佳设计方案.
    张勇 陈会平
    2007, 35(3):  53-55,60. 
    摘要 ( 281 )   PDF (227KB) ( 607 )  
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    以新发展的变分法和非线性优化方法求解能量泛函,分析微凸休峰元相王接触下的冷焊发展历程,研究空间机构摩擦副摩擦力下的冷焊问题,并对计算结果进行了讨论.结果表明:随着摩擦副相对静止时间的增加,基体最大应力也迅速增加,摩擦副的冷焊特性对空间机构的工作有重大影响.
    莫海军 谢存禧 胡青春
    2007, 35(3):  56-60. 
    摘要 ( 262 )   PDF (284KB) ( 535 )  
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    以华南理工大学自主研制的履带式排爆机器人为对象,研究排爆机器人在不平路面行走时对爆炸物所引起的冲击和振动,建立了排爆机器人终端机械臂的动力学模型,通过Matlab 软件分析了爆炸物在不平路面激励下的振动特性及其对爆炸物稳定性的影响.仿真结果表明,行走速度是影响爆炸物稳定性的一个重要因素,当机器人在不平路面上行走时,其行走速度保持在0.8 m/ s 以下较为安全.
    动力与电气工程
    王钢 邵其专 李晓华
    2007, 35(3):  61-65,76. 
    摘要 ( 244 )   PDF (392KB) ( 301 )  
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    为了分析电路容差对继电保护苯直可靠性的影响,提出以正确响应率作为可靠性指标,以系统实际输出信号幅值是否超出标称输出信号幅值的容差范围作为系统失效的可靠性判据,并确定了可靠性指标的直信区间估计.将ÜrCAD/PSpice 软件的电路仿真功能与蒙特卡罗法相结合,基于点估计法和区间估计法求取可靠性指标及其直信区间.最后以数字保护装直的数据采样系统为算例,对其电路参数进行灵敏度分析,证实了所提出方法的正确性.
    肖业祥 郑爱玲 韩凤琴 丁二喜 久保田乔
    2007, 35(3):  66-70. 
    摘要 ( 289 )   PDF (329KB) ( 311 )  
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    为提高冲击式水轮机的比转速和出力,通常采用增加喷嘴数的办法,然而增加喷嘴数会引起射流干涉,降低水轮机的水力效率.文中研究了射流干涉的产生机理,通过计算相邻两射流之间的动画羊元数、水斗接受最后一滴射流的动画羊元数、发生射流漏损时无效射流恰与水斗分离的动画羊元数以及两相邻射流相交的动画单元数,提出了相邻两射流间发生干涉的判别式.利用所提出的判别式预测了不同喷嘴数和水斗数时冲击式水轮机的射流千涉情况,所得结果证明了判别式的有效性.
    范春学 韩风琴 久保田乔
    2007, 35(3):  71-76. 
    摘要 ( 297 )   PDF (348KB) ( 336 )  
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    采用计算流体力学方法,将整个水轮机划分为蜗壳、固定导叶叶栅、活动导叶叶栅、转轮和尾水管等几个域,对混流式水轮机进行整体解析,并根据各个域的残差展历,以转轮残差的充分收敛作为迭代计算是否收敛的判据.最后以某水电厂的混流式水轮机作为研究对象,得到了混流式水轮机的静态压力场,并利用压力场预测了转轮叶片出口负压面气蚀的发生时刻及发生部位,所得结果与实际特轮出口负压面气蚀结果一致,表明了文中方法的有效性.
    土木建筑工程
    李忠献 张雪松 丁阳
    2007, 35(3):  77-82. 
    摘要 ( 308 )   PDF (403KB) ( 605 )  
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    通过对两个足尺节点试件的低周反复荷载试验,研究了梁端塑性铰外移的型钢混凝土节点的抗震性能.试件按"强节点"原则进行设计,对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱,并适当增加梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位的纵向钢筋的配筋量.试验结果表明:两个节点试件的位移延性系数在5.27 以上,均符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,两个试件的等效粘滞阻尼系数均超过0.30 ,耗能能力强.理论分析表明:在型钢混凝土节点中采用塑性铰外移的构造措施,不仅能够降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力,而:且能够增强节点试件塑性铰区的转动能力和抗剪性能,从而提高节点的延性和耗能能力.
    季静 赵书宁 韩小雷 郑宜
    2007, 35(3):  83-98. 
    摘要 ( 297 )   PDF (471KB) ( 804 )  
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    某49 层商住楼采用带转换层的部分框支剪力墙结构,住宅平面主轴与裙房平面主轴相差45°,导致结构采用主次梁转换,其多项指标超限.为了检验该复杂高层建筑的抗震性能,采用1:20 的比例制作了缩尺模型,在中国建筑科学研究院三向六自由度大型模拟地震振动台上进行了试验,研究了模型结构的自振特性、阻尼比、地震反应特征、破坏形态和破坏机理,并分析了原型结构的地震反应.试验结果表明,该结构在7 度、8 度大震作用下均具有良好的抗震性能.文中还指出了该结构的薄弱部位,并对结构设计提出了改进意见.
    潘健 刘利艳
    2007, 35(3):  90-93,99. 
    摘要 ( 281 )   PDF (328KB) ( 603 )  
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    基于278 个土的地震液化或非液化实测数据,运用二元回归方法推导出两个对数模型.这两个模型将液化概率表示成地震荷载和土阻力参数的函数,以修正的标准贯入锤击数来量度土的抗液化能力.文中将所提出的对数模型与确定性液化判别标准进行了比较,并将模型应用于典型场地的分析.结果表明,所提出的两个对教模型能客观地坪价数据中的相关信息,可直接量化基于统计数据的条件液化概率.
    环境科学与技术
    周靖 蔡健 方小丹
    2007, 35(3):  94-99. 
    摘要 ( 306 )   PDF (371KB) ( 488 )  
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    假定钢筋混凝土框架结构为理想剪切型和弯曲型结构的组合,采用一般形式的等效静力荷载分布模式推导了框架的弹性侧向位移分布模式,并讨论了弯剪强度比率、荷载分布模式对位移反应的影响;通过假定结构的第一振型矢量模式,应用位移反应谱提出了计算地震弹性位移反应的方法,并分析了楼层位移和层间位移角沿高度的变化规律;采用弹塑性位移增大系数增大弹性位移的方法估算了最大弹塑性层间位移,并用数值算例验证了简单估算方法的有效性.
    土木建筑工程
    何军 蔡健 吴建营 陈庆军
    2007, 35(3):  100-105. 
    摘要 ( 288 )   PDF (369KB) ( 542 )  
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    不规则布直梁节点的设计是钢结构设计中的难点.文中以不规则布直梁加强环式梁柱节点为研究对象,进行了该类型节点的足尺模型试验,了解节点的受力性能和破坏机理.基于试验结果,采用理想弹塑性应力-应变关系和Von Mises 屈服准则,并考虑几何非线性的影响,建立了与试验模型对应的有限元分析模型.在此模型基础上,利用有限元程序进行了参数分析.综合试验、有限元分析结果,提出了不规则布直梁加强环式梁柱节点承载力和刚度的计算方法.
    李文岭 郝际平 王连坤 陈红英 张俊峰 石晶
    2007, 35(3):  106-110. 
    摘要 ( 301 )   PDF (295KB) ( 701 )  
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    为了解顶底角钢半刚性连接的抗弯特性,利用简化的斜率一位移方程推导了半刚性连接初始刚度的计算公式,根据角钢的塑性特性计算了半刚性连接的极限弯矩,进行了两类柱弱轴顶底角钢半刚性连接的抗弯试验,并利用三参数旱函数模型模拟了所研究的半刚性连接的弯矩一转角曲线.结果表明,模拟结果与试验结果吻合很好,文中提出的新型连接形式具有很好的抗弯能力.
    雷文军 魏德敏
    2007, 35(3):  111-116,131. 
    摘要 ( 277 )   PDF (421KB) ( 569 )  
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    采用数佳方法对群桩-承台体系的动力阻抗进行了分析.根据两个不同规模的群桩-承台体系的动力阻抗计算结果,发现在结构抗震所重点关注的低频段,群桩-土体-承台的动力相王作用与频率的相关性较小,因此可采用群桩-承台的静力相王作用关系代替其动力相王作用关系计算群桩- 承台体系的动力阻抗.文中通过若干算例近似得到了群桩-承台的静力相王作用关系,并给出了利用群桩和承台的动力阻抗计算群桩-承台体系水平、摇摆和水平-摇摆相合动力阻抗的简化计算公式.
    胡利平 韩大建
    2007, 35(3):  117-121. 
    摘要 ( 308 )   PDF (330KB) ( 696 )  
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    如何考虑因环境条件变化而引起的结构动力特性的变异性是动态法桥梁损伤识别中的一个难点.文中利用非线性主成分分析技术,提出一种新的桥梁结构损伤识别方法.首先通过构建自联想神经网络对无损结构在不同环境条件下识别得到的羊元刚度样本集作非线性主成分分析,建立反映环境因素影响的非线性变换模式.然后,将未知状态结构在不同环境条件下识别得到的羊元刚度样本集输入所构建的网络,通过对网络输出与目标间的网络输出残差作统计分析,实现损伤识别与定位.最后以一庄简支梁桥为例进行数值仿真分析,验证了所提出方法的有效性.
    范学明 苏成 王涛
    2007, 35(3):  122-126. 
    摘要 ( 258 )   PDF (330KB) ( 680 )  
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    采用基于确定性问题基本解、域外奇点技术和多域搞合技术的杆系随机域外奇点法,对西江大桥进行了施工过程中的静力随机分析,考察了不同材料参数与荷载参数的变异对主梁前端挠度影响的灵敏程度.在考虑有关参数变异的情况下,进一步对西江大桥的主梁前端标高控制进行了可靠度分析,考察了不同施工阶段和容许偏差下主梁前端标高控制的失效概率.结果说明了随机域外奇点法在连续刚构桥施工控制应用中的有效性与实用性.
    徐金勇 颜全胜 王卫锋 韩大建
    2007, 35(3):  127-131. 
    摘要 ( 343 )   PDF (305KB) ( 767 )  
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    湛江海湾大桥主桥是一主跨为480m 的双塔空间双索面混合梁斜拉桥,钢主梁采用扁平空腹流线型钢箱梁,标准梁段横隔板和纵隔板均为椅架式.在悬臂拼装施工过程中,吊机作用梁段与被吊梁段受力不同,在两段梁的接口处存在较大的变形差异.文中采用混合羊元建立被吊梁段与吊机作用梁段的三维有限元模型,分析了悬臂拼苯阶段钢箱梁拼接口的相对变形,研究了纵横隔街架刚度等参数对变形的影响.分析表明,大跨度斜拉桥采用全空腹钢箱是可行的,相对变形的大小取决于箱梁的整体刚度和吊机的横向着力点.
    邱青长 莫海鸿 董志良
    2007, 35(3):  132-136. 
    摘要 ( 321 )   PDF (330KB) ( 536 )  
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    基于上升羊相流与两相流压降理论,分析真空预压地基竖向排水体内流体的压降规律,再根据真空预压地基排水体中流体真空度的现场试验,得到以下结论:真空预压地基内流体的压强沿流体运动方向逐渐减小;真空预压期间只有地下水相对压强为0的压力面(零压力面)以上的流体才有真空度,零压力面以下地基土体中只存在孔隙压力下降,流体不存在真空度;孔隙压力降低与流体真空度是完全不同的两个概念;真空预压地基竖向排水体内流体的总压降主要包含重力压降和摩阻压降,重力压降是流体在竖直方向的固有压降;抽真空期间竖向排水体内零压力面的降低深度是真空预压强度的直接体现.
    黄国如 解河海
    2007, 35(3):  137-142,149. 
    摘要 ( 378 )   PDF (492KB) ( 1910 )  
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    以东江流域中的星丰流域为研究对象,采用GLUE 方法探讨了TOPMODEL 模型在水文预报中的不确定性.研究结果表明,模型中的参数m 、T0和RV 较为敏感,它们的微小改变都将影响模拟结果,而参数SR0不太敏感.从两场次洪水的流量过程线可看出,模拟得到的流量过程线的上、下边界并不能完全包含实测流量过程线,总有一些实测流量落在90% 的直信区间之外,说明TOPMODEL 模型并不能完全模拟出该流域的流量过程,这正是由于模型的不确定性而引起的.
    王海涛 杨笑梅
    2007, 35(3):  143-149. 
    摘要 ( 279 )   PDF (415KB) ( 520 )  
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    采用稳态热传导问题的杂交有限元列式构造了奇异热流密度场羊元,利用该单元可以高效、准确地计算热流密度场强度因子.在该杂交有限元的列式中,假设热流密度场由前期提出的一维有限元方法计算得到的特征解推导而来.一系列的数值算例表明,采用奇异热流密度场羊元,仅需要很稀疏的有限元网格就可以得到非常精确的结果,说明所提出的方法是有效而可靠的.
    骆冠勇 曹洪 房营光
    2007, 35(3):  150-154. 
    摘要 ( 245 )   PDF (333KB) ( 802 )  
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    为克服城区渗流场有限元分析中的困难,采用奇异点子结构法对渗流场中的阻水结构进行处理.首先用较粗的网格对计算区域进行划分,然后从整体网格中分离出包含阻水结构角点的网格,将其作为一个子结构进行处理.对分离出来的子结构,采用有限相似划分方式逐层进行网格加密,由内向外边层凝聚得到子结构的等效刚度矩阵和等效列向量.分析结果表明,奇异点子结构法避免了大区域中小尺寸物体的网格划分问题,其精度和效率与无限相似羊元法相当,且在处理入渗、潜水、多层透水层和悬挂式阻水结构等方面更为方便.
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