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  • 2014年第41卷第8期文章目次
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    • 内置式儿童安全座椅侧面碰撞安全性研究

      2014, 41(8):1-6.

      摘要 (1111) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了一款置于汽车后排中间位置的内置式儿童安全座椅模型,采用MADYMO与LS-DYNA耦合的方法进行仿真计算,并对该模型进行滑车试验验证.首先对无扶手、面式扶手、杆式扶手以及面式扶手及侧翼相结合的4种不同类型的座椅进行侧面碰撞仿真试验,其次对扶手高度不同的座椅模型进行侧面碰撞仿真试验,最后对仿真结果进行对比分析.结果表明,扶手能限制儿童乘员从座垫滑落而有效避免安全带约束儿童颈部造成的窒息死亡,侧翼能有效保护儿童乘员的颈部和胸部,侧翼和扶手组合式儿童安全座椅模型保护效果最好;扶手高度适中的座椅能对儿童乘员提供最好的保护.

    • 面向车身结构分析的骨架驱动模型变形方法

      2014, 41(8):7-12.

      摘要 (939) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种面向车身结构分析的骨架驱动模型变形方法,实现有限元模型的有效重用.根据给定车身结构有限元模型的几何特点,定义描述车身结构的骨架曲线与包围车身结构的控制体.建立骨架曲线与模型控制体的约束关系,用户可对骨架曲线进行编辑,得到目标控制体形状.最终应用体变形方法,重构内嵌的有限元模型.数值实例表明,骨架驱动的模型变形方法能够实现有限元模型的有效重用,并为用户提供了直观便捷的交互方式.

    • 轿车轮毂轴承单元新型铆合装配机床的研究

      2014, 41(8):13-16.

      摘要 (778) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了新型的具有铆头倾角可调、铆装压力和工作台位移实时测量、自动精密调整铆装终止位置等功能的精密铆合装配专用机床,理论分析了机床的铆头倾角、进给量和铆装力等参数,试制了机床样机.试验结果表明,该机床最大轴向铆装力达30 T,工作台的定位精度小于2 μm,生产效率可达3 000件/班,铆装出的轮毂轴承单元可靠性理论上可达到30万公里以上,满足了轿车轮毂轴承单元的装配要求.

    • 屈曲板型准零刚度隔振器的设计和特性分析

      2014, 41(8):17-22.

      摘要 (1361) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计一款屈曲板型准零刚度隔振器,该隔振器由竖直的橡胶垫和屈曲的弹簧钢板组合而成.为便于分析该隔振器的刚度特性,基于Abaqus软件分析和Matlab拟合给出力与位移的近似表达式.通过理论分析,给出该系统出现准零刚度时,竖直橡胶垫需满足的刚度条件.依据谐波平衡法研究了阻尼对系统动力学特性的影响,得到了系统的力传递率,并对其隔振性能进行了评估.结果表明,屈曲板型准零刚度隔振器能够显著提高低频段的隔振效率;在适当的阻尼情况下,该准零刚度隔振系统没有共振问题.

    • 试验与仿真相结合的发动机活塞热负荷分析

      2014, 41(8):23-29.

      摘要 (887) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:借助硬度塞温度测试、数值分析手段,结合对改进前活塞的温度场和热应力的计算,对发动机改进后活塞的热负荷状况进行评估.通过计算活塞传热边界条件,利用有限元分析软件,对活塞进行温度场计算,然后利用试验实测数据对其进行标定,在计算误差小于5%的情况下,得到改进前与改进后活塞在A工况和B工况下的温度场分布,最后进行了对应工况的热应力计算.结果表明在相同工况下发动机改进后活塞最高温度均比改进前活塞低,最大热应力比改进前活塞小.在改进前活塞满足热负荷要求的前提下,改进后活塞满足热负荷要求.

    • 激光焊接5083/6016异种铝合金光谱信号与焊件质量的关系

      2014, 41(8):30-35.

      摘要 (869) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用光纤激光器对1.0 mm厚5083和1.2 mm厚6016异种铝合金平板试件进行激光搭接焊试验,利用光谱测量系统、扫描电镜、维氏显微硬度仪和微机控制的电子万能试验机等手段,检测激光焊接过程等离子体产生时辐射出的时域MgI光谱信号,分析焊缝形貌、显微硬度和力学性能,研究等离子体中MgI光谱信号相对强度与焊件质量之间关系.结果表明,随着扫描速度增加,MgI光谱信号强度降低,离焦量对MgI光谱信号作用明显,而激光功率对MgI信号整体幅度改变较小;MgI光谱强度较小或较大,试件出现焊不透或焊穿现象;MgI等离子体信号波动较大处,出现咬边、凹陷、气孔等缺陷,力学性能低;而MgI等离子体信号平稳时,焊缝平整,缺陷少,力学性能好.基于MgI光谱信号与焊件质量之间的对应关系,运用Hugh hart 的统计过程控制(SPC)理论,建立了焊接过程单值-移动极差控制(X-Rs)图.

    • 基于光滑有限元的含裂纹复合材料的虚拟裂纹闭合法

      2014, 41(8):36-40.

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      摘要:为提高求解断裂参数的精度和效率,将光滑有限元法与虚拟裂纹闭合法相结合,提出光滑有限元-虚拟裂纹闭合法.对含不同长度和角度的倾斜裂纹复合材料圆板的断裂参数进行了求解,并与有限元-虚拟裂纹闭合法计算结果进行了对比.数值算例结果验证了该方法具有高精度,裂纹尖端处单元不需特殊处理,对网格尺寸要求低等优点,是分析断裂问题简洁高效的数值计算方法.

    • 基于WPD-LMD和排列熵的结构损伤识别方法

      2014, 41(8):41-46.

      摘要 (888) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了直接从结构响应提取损伤敏感参数,对激励未知情况下的结构损伤模式进行识别,提出了基于小波包分解-局部均值分解方法(wavelet packet decomposition-local mean decomposition,WPD-LMD)和排列熵的结构损伤检测方法.该方法首先对结构振动响应进行小波包分解,将振动信号分解为一系列窄带信号,然后对窄带信号进行局部均值分解,能有效提取低能量分量.通过计算损伤前后分量信号的排列熵,对结构损伤进行了检测,最后通过计算测试数据和样本数据之间的相对排列熵,对损伤模式进行了识别.实验分析结果表明,所提出的方法能有效地对结构损伤进行识别.

    • 基于时变状态转移隐半马尔科夫模型的寿命预测

      2014, 41(8):47-53.

      摘要 (1229) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:隐半马尔科夫模型在进行系统状态估计及寿命预测时,其状态转移概率矩阵是固定值,得到的剩余寿命预测值呈阶梯状变化,与系统的实际剩余寿命值之间存在着较大的误差.针对上述问题,提出了具有时变状态转移概率矩阵的隐半马尔科夫模型,根据系统的3种典型退化状态分析,给出3种不同的状态转移系数.与初始状态转移矩阵相结合,得到随时间变化的状态转移矩阵.提高系统在当前健康状态下的剩余持续时间估计精度,最终得到更为准确的总体剩余寿命预测值.结果表明,基于时变状态转移概率矩阵的隐半马尔科夫模型相比传统的隐半马尔科夫模型,可显著提高剩余寿命预测的准确性.

    • 基于YN_接线平衡变压器的电气化铁道电能质量综合治理系统

      2014, 41(8):54-59.

      摘要 (1165) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前电气化铁道AT或直供系统中普遍存在的负序、谐波和功率因数低等电能质量问题,提出了一种基于YN_接线平衡变压器的电气化铁道电能质量综合治理系统.该系统充分挖掘了YN_型牵引变压器二次侧可带三相系统的潜能,在无需降压变压器的情况下,实现了三相全桥型有源功率调节系统和主牵引变压器的融合.给出了该系统的构成方式,分析了该系统补偿负序、谐波和无功的基本原理,提出了电流检测和控制方法.根据实际变电站参数和实测牵引负荷数据建立了该系统的仿真模型.仿真结果表明所提系统具有良好的负序、谐波和无功补偿性能.

    • 基于超级电容储能的光伏并网低电压穿越研究

      2014, 41(8):60-64.

      摘要 (1357) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用超级电容储能配合光伏并网系统实现其低电压穿越功能,在电网电压跌落时,并网逆变器直接功率控制(DPC)的有功参考根据电网电压跌落程度进行给定,同时通过控制双向DC/DC变换器将直流母线侧多余能量存储于超级电容,以平衡逆变器两侧的功率,维持直流母线电压稳定.最后通过仿真验证了采用超级电容储能的协调控制方案的有效性和可行性.

    • 大功率工业整流系统能效测试新方法与工程实践

      2014, 41(8):65-72.

      摘要 (1264) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前国内外并没有大功率整流系统的各部件损耗及效率的实时监测仪器或平台的现状,提出了一种基于光纤以太网通信的大功率整流系统能效测试新方法,并与传统的能效测试方法的同步测量机理、能效分析方法进行了综合比较.给出了一种直流大电流间接反演算法,并通过仿真和实验验证了算法的正确性和工程实用性.最后结合工程实践,对能效测试新方法的具体实施过程进行了详细的阐述.工程实例表明该能效测试方法可以有效实现工业整流系统各供电装备与系统的效率核算,并为提高其装备效率及系统节能提供必要的依据.

    • 高压同轴GIS母线三维磁-热耦合场的计算与分析

      2014, 41(8):73-77.

      摘要 (1276) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:以110 kV高压同轴GIS为研究对象,通过建立GIS母线的三维电磁场的计算数学模型及磁-热耦合场的有限元仿真模型,同时考虑GIS三相母线,对GIS母线的电磁场及涡流损耗进行了计算.为了分析GIS屏蔽外壳涡流损耗对其温度场影响,结合传热学理论,对比分析了不考虑外壳涡流损耗及考虑外壳涡流损耗两种情况下GIS母线及外壳的温度场分布.仿真结果表明,由于内部空间气体对流作用,GIS内部温度场分布不均匀,导体与屏蔽外壳间的温度呈现上高下低、左右对称的特征,中心导体的顶端是主导体的最高温度点;外壳涡流损耗对温度场分布有一定的影响,温升差在0.5 ℃左右.本文的研究工作为校核高压GIS的可靠性提供重要的理论参考.

    • 基于Toeplitz算法的谐波和间谐波参数估计

      2014, 41(8):78-83.

      摘要 (830) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为准确地检测电力系统中谐波信号的参数,从被检测信号噪声的基本特性出发,将空间谱估计理论中的Toeplitz算法应用于谐波、间谐波参数检测.首先对采样信号构成的自相关矩阵进行奇异值分解,根据不同时刻白噪声相互独立的原理划分出噪声子空间和信号子空间,再利用最小二乘法和旋转不变参数估计的原理,实现信号的频率和幅值参数的准确估计.根据白噪声均值为0的特性,通过仿真实验和现场数据分析表明:本文提出的方法在提高谐波和间谐波的参数估计精度和抗噪能力等方面具有较好的可行性和有效性,能满足实际应用的需要.

    • 一种46 MHz Gm-C复数滤波器及其自动频率调谐电路设计

      2014, 41(8):84-88.

      摘要 (844) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于0.18 μm CMOS工艺,设计了一款高频Gm-C复数滤波器,该滤波器的中心频率达到46 MHz,在20 MHz的通带内的平坦度小于0.36 dB,能够实现98 dB的镜像抑制,以及28 dB的带外抑制.滤波器工作在1.8 V电源电压下,消耗的电流小于7.9 mA.为了纠正滤波器的频率,提出了一种基于积分器和数字电路的频率调谐方法,该调谐电路在调谐完成后会自动关闭,实现了“零功耗”,特别适合低功耗的应用.仿真结果表明调谐误差小于±1.5%.

    • 基于MIM波导缺陷谐振环结构的传输特性研究

      2014, 41(8):89-93.

      摘要 (1045) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用时域有限差分方法(FDTD)研究了基于金属-介质-金属(MIM)波导缺陷谐振环结构的传输特性. 该结构由一通道波导和位于通道上方的缺陷谐振环组成,与无缺陷谐振腔结构相比,缺陷谐振环结构破坏了环形腔原有的共振模式,从而呈现出新颖的滤波特性. 当缺陷尺寸发生改变时,谐振环有效长度发生变化,通过调整缺陷的尺寸,可以有效调节滤波波长,其数值计算值与传输线理论值基本吻合. 此外,通道波导与谐振环间的耦合强度在一定程度上依赖于缺陷的位置,因此通过调节缺陷的位置可以有效控制滤波强度. 与其他滤波器相比,此结构在不改变结构总尺寸的情况下,可调节滤波波长,实现了更宽频段的滤波,并有效调节其透射率.当缺陷尺寸设定为某一特定值时,能实现模式间的简并,提高滤波性能.

    • 一种支持TCAM规则更新与压缩方法

      2014, 41(8):94-100.

      摘要 (1099) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种TCAM空间划分和规则压缩相结合的方法,使得OpenFlow网络在支持实时更新的同时能采用小容量的TCAM芯片来存储网络中的规则.所提方法将TCAM芯片空间划分为实时更新区和压缩存储区,实时更新区处在TCAM芯片的前部,用于存放中央控制器发送过来的实时更新规则.后台服务器以一定的时间周期将TCAM芯片中的实时更新区的规则以及压缩存储区中的规则进行压缩,并将压缩后的规则存入TCAM的压缩区,保持实时更新区具有空间接收实时更新规则.分析了区间划分的比率问题,并利用ClassBench工具产生原始规则集进行了仿真实验,实验结果验证了本文方法的有效性.

    • 基于蚁群算法的复杂疾病上位性分析方法

      2014, 41(8):101-105.

      摘要 (795) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对全基因组规模的上位性分析中存在的问题,首先采用基于多准则融合的过滤法对大量变异位点进行筛选以过滤无关位点,并结合蚁群算法对变异位点进行上位性分析,从而进一步剔除冗余位点,最后采用支持向量机作为上位性与复杂疾病关系的分类模型.实验结果表明,先过滤再分类的策略,不仅大大降低了上位性时间复杂度,并且在分类准确度上也有一定程度提高.

    • 基于图像特征的铜粗选过程病态工况识别

      2014, 41(8):106-110.

      摘要 (906) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:泡沫图像特征是指泡沫图像中与浮选性能相关的局部黑色水化区域大小,即局部光谱特征.针对这一局部光谱特征形状、大小无规则性,提出了一种基于多维主元分析的特征提取方法,并将提取的特征应用于铜浮选粗选过程病态工况识别.首先,描述了铜浮选粗选过程,分析了影响粗选过程的主要因素和黑色水化区域形成机理;然后,提出一种基于多维主元分析的图像局部光谱特征提取方法;最后,将基于多维主元分析的图像局部光谱特征提取算法应用于铜浮选粗选泡沫图像,并将所提取的图像特征用于铜粗选病态工况识别.工业现场数据验证了所提方法的有效性.

    • 基于加速度传感器的WLALCS身份认证及实现

      2014, 41(8):111-116.

      摘要 (916) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前移动设备身份认证方法或易破解、或难实现、或成本高的问题,提出一种新的基于手机加速度传感器的人体感知身份认证方法.该方法利用当前手机普遍内置的加速度传感器采集人体运动数据(通常为动态手势),结合经典匹配算法LCS,提出限制匹配窗口的近似判等最长公共子序列算法,对采样点序列限制区间匹配,针对浮点数据对采样点距离近似判等,进行数据匹配实现身份认证,并基于云计算模型实现了手机身份认证平台.较之已有的基于手势身份认证方法,有效降低了针对模仿动作攻击的接受错误率,非攻击认证相等错误率为2%,而模仿动作攻击的相等错误率降低至5%.该系统具有易于在各类移动设备系统部署,不需要额外的设备等优势,且基于生物特征原理,特别加强了抵抗模仿动作攻击的健壮性,不易被破解.

    • 可证明安全的轻量级无服务型RFID安全搜索协议

      2014, 41(8):117-124.

      摘要 (994) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对RFID标签搜索过程中产生的安全与隐私问题,设计了一个轻量级无服务型RFID安全搜索协议.通过严格时间戳的方式对移动读写器的时间权限进行管理,提出松散时间戳和HASH函数相结合的方式对无线信道进行安全防护,其利用HASH函数的单向性保证了协议消息的完整性和保密性,利用碰撞原理实现了可调节的隐私强度及搜索效率.在UC框架下证明了协议满足通用可组合安全性,使得协议可运行在并发环境当中,在标准安全模型下证明了协议满足抵抗重放、去同步、跟踪及匿名性等攻击方式,提出的搜索协议具有强安全性和强隐私性.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

年第卷第

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