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  • 2015年第42卷第10期文章目次
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    • Q6儿童假人颈部有限元模型的建立与验证

      2015, 42(10):1-8.

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      摘要:运用逆向工程方法获得Q6儿童假人颈部几何模型并对其进行合理的网格划分,得到具有良好细节和较高精度的颈部有限元模型.通过参数敏感性分析,确定该颈部模型需要优化的材料参数,以真实假人颈部标定试验结果为基准,采用曲线匹配算法对相关材料参数进行正向和侧向标定试验,在2种工况下,对Q6儿童假人头部角度和力矩进行多目标优化,通过空间缩减序列的响应面优化方法经多次迭代得到优化结果.仿真结果表明,该有限元模型较好地满足了Q6儿童假人颈部的标定要求.

    • 泡沫铝填充薄壁梁斜向碰撞的仿真研究

      2015, 42(10):9-15.

      摘要 (969) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用有限元仿真技术研究了泡沫铝填充薄壁梁不同角度斜向碰撞下的吸能特性.分析了泡沫铝密度、壁厚、长宽比等设计参数对临界角和平均碰撞力的影响,并拟合出平均碰撞力和各设计参数及碰撞角度的解析式.结果表明,泡沫铝填充薄壁梁的临界弯折角小于无填充薄壁梁,并且泡沫铝密度对临界角的影响最大.随着横截面宽度从70 mm增大到90 mm,无填充薄壁梁弯折临界角从6°增大到9°,而泡沫铝填充薄壁梁弯折临界角度则没有明显改变.壁厚越厚泡沫铝填充薄壁梁的弯折临界角越大,但无填充薄壁梁弯折临界角不变.平均碰撞力和碰撞角度存在指数函数关系,且反比于长宽比平方、正比于壁厚和泡沫铝密度的指数幂.

    • 正八边形多胞薄壁管吸能特性仿真和优化

      2015, 42(10):16-22.

      摘要 (975) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于正八边形多胞薄壁管相比其他截面形状薄壁管具有结构紧凑、比吸能高等特点,采用有限元软件Abaqus研究了其在准静态轴向压缩下的吸能特性,分析了不同截面形状和结构参数对吸能特性的影响.根据吸能特性指标,运用非支配遗传算法对正八边形多胞管边对边(S2S)结构进行了优化.结果表明,正八边形多胞管的边对边布置形式的吸能效果优于角对角布置形式,其S2S结构吸能特性最优.结构参数对其吸能特性影响明显,经优化后的S2S结构比吸能提高了33.11%,最大压溃力降低了3.78%,具有较好的吸能特性.

    • 汽车乘员舱内温度场的数值仿真及试验研究

      2015, 42(10):23-30.

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

      摘要:建立了自然暴晒下汽车乘员舱内的温度场-流场模型,考虑车身传热、车内空气流动和人体散热的影响,对乘员舱内传热过程进行模拟计算.通过暴晒升温试验和制冷降温试验分析制冷模式关闭和开启2种工况下乘员舱温度动态变化规律.仿真结果表明,在制冷工况下前排的冷却效果比后排好,但垂直方向上局部温度差异较大,人体表面存在较大温差.试验结果与仿真结果较吻合,并发现前、后排的热不均匀性在冷却风作用下有不同程度的改善,在制冷初始阶段(10 min内)乘员舱的温度变化较为剧烈,对人体热舒适性影响大.研究成果对优化空调设计和提高汽车的乘员热舒适性有重要意义.

    • 车身非光滑表面边界层流场特性分析

      2015, 42(10):31-37.

      摘要 (1087) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究非光滑车身表面边界层流场特性,采用大涡模拟与Realizable k-ε湍流模型对车身外部瞬态和稳态流场进行数值模拟计算,对比分析了非光滑模型与光滑模型边界层内速度、粘性底层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度和湍流耗散率等流场参数,解析了非光滑表面对车身流场流动特性的影响.研究结果表明,非光滑模型边界层内速度明显高于光滑模型,边界层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度、湍流耗散率都比光滑模型有所减小.非光滑表面的引入加剧了车身尾迹气流的参混效应,防止外界的高速流对内部低速流的引射作用,从而减少了车身流场能量的损失.

    • 基于ABAQUS平台的机电虚拟裂纹闭合法

      2015, 42(10):38-42.

      摘要 (1021) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高求解含裂纹压电体的能量释放率的计算效率和精度以及减少程序编写与调试的工作量,针对四节点平面压电单元提出了机电虚拟裂纹闭合法计算公式.基于通用商业有限元软件ABAQUS,开发了哑节点断裂压电单元,编写用户自定义子程序UEL,该单元可独立求解总能量释放率分量,对不同材料和裂纹长度的含裂纹压电体的能量释放率分量进行了求解,与理论解作了对比,讨论了不同形式网格对求解精度的影响.数值算例结果表明,哑节点断裂压电单元具有精度高、简单方便和对网格尺寸不敏感等优点.

    • 数控落地铣镗床滑枕变形有限元分析及补偿

      2015, 42(10):43-47.

      摘要 (769) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:TK6920B型大型数控落地镗铣床由于滑枕自质量和主轴箱的重心偏移而导致滑枕变形,从而影响机床的加工精度.针对这一问题,提出使用挠曲线预应力加工法和液压拉杆法对滑枕变形进行补偿,为了减少实验次数和降低成本,本文使用Ansys WB有限元软件对滑枕变形分析和变形补偿效果进行预测.对滑枕变形量的仿真分析结果和实验测量结果进行了对比分析,结果表明,滑枕变形量的误差在5 μm以下,有限元分析结果是可靠的;补偿后的滑枕最大变形量为20 μm左右,说明了补偿方法的补偿效果可以满足实际生产中加工精度的要求.

    • 微量润滑对切削加工残余应力的影响

      2015, 42(10):48-53.

      摘要 (811) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了了解微量润滑(MQL)对切削加工残余应力的影响,基于加工残余应力形成的热力耦合理论,对45钢、40Cr(淬硬)钢、40Cr(退火)钢和304不锈钢进行车削加工实验.研究不同材料在MQL、干切削、风冷切削和湿式切削条件下的残余应力、切削力和切削温度,然后分析残余应力分布差异的原因,得出MQL影响残余应力的规律及机理.实验结果表明,MQL有降低切削残余拉应力的作用;MQL对韧性和强度大的材料的加工残余应力影响较为明显,对难切削材料的影响要大于普通碳钢;对热效应的抑制是MQL影响残余应力的主要机理.

    • 基于超声测量模型的镁合金弹壳自动检测方法

      2015, 42(10):54-58.

      摘要 (908) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:镁合金弹壳是具有变厚度变曲率特征的组合回转体,根据其结构特点提出了一种镁合金弹壳超声自动检测方案,设计了相应的超声自动检测系统.对六自由度超声自动检测台进行了运动学建模,实现了超声扫描运动路径与探头位姿的精确控制.以壳体内缺陷散射模型和多元高斯声束模型为基础,建立了壳体缺陷超声测量模型,并绘制了壳体缺陷定量表征曲线.利用六自由度超声自动检测台对镁合金弹壳试块进行超声扫描实验,实现了对壳体人工缺陷的检出与定量,从而验证了本文方法的有效性.

    • 基于遗传算法的潮流能水轮机翼型优化设计

      2015, 42(10):59-64.

      摘要 (1514) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得满足潮流能水轮机设计要求的专用翼型,基于遗传算法建立了水轮机翼型优化设计模型,该模型综合考虑了升力系数、阻力系数、升阻比和压力系数等因素,采用XFOIL评估翼型的水动力性能,对几种典型设计要求情况下的水轮机翼型进行了优化设计.数值结果表明,该模型能够根据不同的设计要求获得相对应的水轮机翼型,不仅可以改善翼型的水动力系数,还能够避免翼型空化现象的产生.在最小化压力系数情况下,最大厚度位置更靠近翼型后缘,而最大化升力系数情况下则更靠近翼型前缘.为了达到指定的设计目标,需要考虑多个攻角下的升力系数或压力系数.

    • 基于自适应层数分解的小波变换滤除冲击信号

      2015, 42(10):65-71.

      摘要 (867) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对掺杂在冲击信号中的微弱振动信息被淹没的问题,提出了一种基于小波变换滤除冲击信号提取微弱振动信号的方法.该方法采用自适应层数分解的小波变换分析原理,根据冲击信号特征,合理选择小波基,对冲击信号进行分析滤除.为获得较好的滤除效果,针对分解层数的自适应性,提出了一种分解层数的自适应确定方法.对含有冲击干扰的微弱标准信号进行数值模拟,对含有冲击干扰的微弱金刚砂振动信号进行实测分析.结果表明该方法能自适应性地确定小波分解层数,并有效滤除冲击提取被淹没的微弱振动信号.

    • 纳米蒙脱石和坡缕石复合PF基摩擦材料性能

      2015, 42(10):72-77.

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

      摘要:在苯酚预聚物中分别添加其质量分数为1.5%的纳米蒙脱石(M)和坡缕石(P),原位聚合了2种酚醛树脂(分别记为PF/M和PF/P).用热分析仪对其进行了TG分析.将合成的PF/M和PF/P为基体分别制备半金属摩擦材料,按照GB5763—2008在XD-MSM定速式摩擦磨损试验机上进行摩擦学性能测试.结果表明:纳米粒子份数为1.5% PF/M的耐热性及其摩擦材料的摩擦学性能均明显优于未有纳米粒子复合的PF和PF/P,在600 ℃时PF/M残炭率较PF/P高4%,较PF高12%,所制备的摩擦材料试样的抗热衰退温度较PF/P和PF树脂摩擦材料分别提高约50 ℃和100 ℃,且摩擦因数稳定,350 ℃高温时段的磨损率较FP-1.5和F-0.0分别降低16.8%和27%.

    • 一种高性能数字输出端口电路设计

      2015, 42(10):78-82.

      摘要 (1415) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统多电源系统数字输出端口存在上拉、下拉竞争和上升沿与下降沿的严重不对称等问题,使得延时功耗积很大;而电压波动和误触发导致系统SSN噪声较大.针对这2个问题,提出一种采用快速低转高电平转换电路结构和抗地弹效应输出电路的新型输出端口电路结构,在smic18mmrf工艺下流片.测试结果表明,电平转换单元功耗延时积较传统结构减小5%~15%,SSN噪声幅度减少30%以上,有效提高了输出端口电路性能.

    • 基于无线传输的输电线路调试测量系统设计与实现

      2015, 42(10):83-88.

      摘要 (970) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计并实现了一套基于无线传输的输电线路调试测量系统.该系统由无线中心主站、无线电流采集传输节点、无线电压采集传输节点组成,采用2.4 GHz频段高速无线网桥进行数据通信,以避免变电站常规干扰源的频段,且具有传输距离远、传输稳定的特点.利用互感器套管和电容器组成无线电压采集传输节点,基于霍尔电流传感器和电流互感器组成无线电流采集传输节点.无线电流采集传输节点、无线电压采集传输节点间采用基于IEEE1588协议的时钟同步模块进行时间同步.测量系统实现了数据存储、波形显示、数据分析和报表自动生成等功能.在江苏电网某500 kV变电站进行了现场试验,验证了该测量系统的有效性与可靠性.本测量系统可避免复杂的布线工作,减少变电站传导干扰影响,显著提高试验效率.

    • 计及经济效益的分布式电源多目标优化规划

      2015, 42(10):89-96.

      摘要 (1021) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了分布式电源(Distributed Generator,DG)多目标多约束的优化数学模型,以配电网有功损耗费用最小、分布式电源运行费用最小和系统有功网损最小作为目标函数,考虑功率平衡、电压越限等约束条件,采用线性加权的方式将多目标转化为单目标,并采用量子粒子群算法实现了上述目标的优化.通过对IEEE33节点系统仿真结果表明,合理优化DG的位置和容量可有效降低系统的经济费用,提高配电网的优化经济运行.

    • 光伏发电系统MPPT固定频率滑模控制

      2015, 42(10):97-101.

      摘要 (1096) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于光伏电池的数学模型,采用Buck电路作为实现电路,以开关周期平均状态概念为基础,建立光伏发电系统的平均状态数学模型.基于滑模控制理论和光伏电池的工作特性,设计了光伏发电系统最大功率点跟踪固定频率滑模控制器,对控制器的固定频率滑模控制算法采用Lyapunov方法进行了存在性和稳定性分析.在理论分析基础上,对光伏发电系统及固定频率滑模控制器进行了数字仿真和实际物理系统实验.仿真和实验结果表明,所设计的固定频率滑模控制器抖振很小,能很好地实现光伏发电系统最大功率点跟踪,控制算法实用有效.

    • 一维非线性功能梯度材料的热整流反转

      2015, 42(10):102-106.

      摘要 (1195) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用非平衡分子动力学方法,研究了一维非线性功能梯度材料的不对称热传导性质.通过耦合两段Frenkel-Kontorova链,并引入线性质量梯度,研究平均温度、界面耦合强度及体系大小对热整流的影响.结果表明,当界面耦合强度较小,并在特定的体系中时,通过调节热浴温差来控制系统的热整流方向,无需进行结构重建,在原结构中就能进行热整流方向的控制.讨论了该系统在实验制备及应用方面的可能性.

    • 基于PMF进行潜在特征因子分解的标签推荐

      2015, 42(10):107-113.

      摘要 (865) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有社会标签推荐技术存在数据稀疏、时间复杂度高以及可解释性低等问题,鉴于此,提出基于概率矩阵分解(PMF)进行潜在特征因子联合分解的标签推荐算法(TagRec-UPMF),它结合用户、资源及标签3方面的潜在特征,联合构建对应的概率形式的潜在特征向量,然后根据它们两两之间的特征向量内积进行线性组合,从而产生Top-N推荐.该算法解决了数据规模大且稀疏情况下的精度问题,算法的线性复杂度使得其可用于大规模数据.实验结果表明,相比于TagRec-CF,PITF, TTD,Tucker,NMF等算法,本文算法既提高了推荐的准确率,又降低了时间损耗.与PITF算法相比较,准确率得到了提高,而处理时间相差不明显;与TTD算法相比较,在准确率相差不明显的情况下,大大降低了时间损耗.因此,本文的TagRec-UPMF算法相比其他算法表现出了一定的优势.

    • 相关K分布杂波中扩展目标积累检测性能分析

      2015, 42(10):114-119.

      摘要 (880) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对时空相关K分布(C-KD)杂波背景中扩展目标的滑窗积累检测(SWAD)与顺序统计-滑窗积累检测(OS-SWAD)的性能分析问题,采用广义K分布拟合、矩匹配、相关数据中的有效样本尺寸估计以及分数阶顺序统计等方法,获得了零假设条件下检验统计量的概率分布函数的拟合表达式,建立了虚警概率、恒虚警检测门限以及杂波参数之间的关系方程,并通过蒙特卡罗仿真实验对各种概率分布函数的拟合精度以及给定检测门限下的虚警控制精度进行了评估.理论分析与仿真实验表明本文提出的方法是合理和有效的.

    • 低辐射3G网络基站选址优化

      2015, 42(10):120-126.

      摘要 (900) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对民众因担忧电磁辐射而投诉日益增多导致通信基站选址困难的现状,在考虑基站覆盖范围和建站成本的同时,兼顾基站电磁辐射对环境的影响,提出了面向低辐射的3G网络基站选址优化方案.通过对基站选址原则及其典型基站的电磁辐射模型分析,建立了基于多目标的基站评价模型,设计了基于改进的免疫优化算法3G网络基站选址优化方案,并以模拟实验区域为对象进行了仿真实验测试.实验结果表明:本文提出的选址优化方案不仅能以较小的基站建设代价满足信号覆盖要求,同时也降低了基站电磁辐射的影响,获得了更好的社会效益.

    • 一种基于历史背景的混合高斯背景建模算法

      2015, 42(10):127-132.

      摘要 (825) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对背景场景重复显现问题,提出了一种基于历史背景的混合高斯模型(History Background-based GMM,HBGMM).相较于传统的混合高斯模型,该模型对历史背景模型进行标记,并通过判决匹配次数快速调整历史背景模型的学习率.同时对模型权重低于阈值下限历史模型和非历史模型进行区别处理,用该方法更新模型权重从而降低误检率,使历史模型尽量避免误删除.实验结果表明,本文提出的基于历史背景的混合高斯背景模型能够实现记忆背景的功能,从而更快地适应场景的变化,减少前景误判.

    • 基于MA-ABE的云存储访问控制方法

      2015, 42(10):133-140.

      摘要 (1046) HTML (0) PDF 0.00 Byte (0) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对于跨域云数据访问控制中的安全性和有效性问题,提出了一种基于树访问结构的多授权机构属性加密(Attribute-Based Encryption, ABE)的跨域数据访问控制方法.通过建立分散授权模型,将属性私钥的生成与中央认证机构(Central Authority, CA)分离,由数据属主(Data Owner, DO)和授权机构分别生成并分发属性私钥组件.利用基于访问结构树的控制策略,有效预防了用户之间以及用户和授权机构之间的联合攻击.此外,用户密钥计算无需使用全球唯一标识(Global Identity, GID),支持匿名用户跨域数据访问.最后,利用双线性判定Diffie-Hellman(Decision Bilinear Diffie-Hellman, DBDH)假设理论分析了方案的安全性.研究结果表明,本方案在解密操作和加解密平均时间上具有较高的性能,能够有效地应用于多授权机构并存的云存储环境.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

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