沈阳工业大学学报

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材料科学与工程

等离子喷涂枪喷嘴不同水冷方式的数值分析

李德元;孙仁朋;薛艳丽;韩海玲

2010, 32(5): 481-486.

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为了分析等离子喷涂枪喷嘴水冷却系统的冷却效果，减少喷嘴的烧损现象，利用FLUENT数值模拟软件，基于计算流体动力学和数值传热学的方法，采用压力耦合方程组的半隐式算法（即SIMPLE算法），在保持喷嘴水冷却系统结构不变的情况下，设计了第1种水冷方式；通过调换进、出水道位置形成第2种水冷方式；在此基础上，理论设计了另外2种水冷方式，着重建模分析了喷嘴壁面温度场和其不同水冷方式下的速度场.通过比较得出了较合理的水冷方式，减少或消除了冷却死水区域，达到进一步冷却喷嘴的目的，同时分析了后2种方式应用于实际的可行性.分析结果表明，采用数值模拟技术能够比较准确地模拟喷嘴水冷却系统的有关特性，可进一步优化设计喷嘴水冷却系统.

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材料科学与工程

水热温度对玻璃纤维增强HAp-CS涂层的影响

黄剑锋;王文静

2010, 32(5): 487-491.

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为了制备出结合强度较好的生物涂层，采用水热电泳法在碳/碳复合材料表面成功制备了玻璃微纤维增强的羟基磷灰石——壳聚糖（g（f）/HAp-CS）复合涂层，用x射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、红外傅里叶变换分析仪等测试手段对涂层进行了测试和表征，主要研究了水热沉积温度对复合涂层中HAp晶相和涂层显微结构的影响以及HAp涂层的沉积动力学.结果表明：采用玻璃微纤维增强的HAp-CS涂层，致密性和均匀性有了很大提高，显著减少了复合涂层表面的裂纹；随着水热温度的升高，涂层中HAp的衍射峰逐渐增强，表面形貌得到了有效改善，涂层的致密性和均匀性显著提高；涂层的沉积速率随水热温度的升高而加快，其沉积活化能为14.63kJ/mol.

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材料科学与工程

排塑工艺对钢水余热衬瓷技术的影响

韩亚苓;梁正奇;杨亮

2010, 32(5): 492-495.

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针对表面涂层技术工艺复杂、高耗能、结合不牢固等缺点，利用钢水余热衬瓷技术制得了金属表面衬瓷层.该技术核心之一是配制合格的复合粉.在配制过程中加入了粘结剂（PVB），但使用之前需将其排出.把混合均匀的铁粉和铝粉以及纯PVB一起放在实验箱式炉中加热，确定出了排塑的最佳工艺.利用XRD分析了合金的氧化程度，用SEM比较了排塑完全和未排塑完全的衬瓷铸件的组织.结果发现430℃×1h为最佳排塑工艺；排塑完全的衬瓷铸件表面平整光滑、衬瓷层与基体结合强度高.

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材料科学与工程

热处理对挤压态6061铝合金低周疲劳行为的影响

杨林;郝艳君;马春艳;计海涛;车欣;陈立佳

2010, 32(5): 496-500.

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为了确定固溶处理、时效处理及固溶+时效处理对挤压变形6061铝合金的疲劳变形行为和疲劳寿命的影响规律，针对不同处理状态的挤压变形6061铝合金进行了低周疲劳实验研究.结果表明，低周疲劳加载条件下，不同处理状态的挤压变形6061铝合金均呈现明显的循环应变硬化，且随着外加总应变幅的增加，循环应变硬化效果愈明显；在较高的外加总应变幅下，固溶态6061铝合金的疲劳寿命最长，而时效态6061铝合金的疲劳寿命最短，当外加总应变幅较低时，挤压态6061铝合金的疲劳寿命高于经过热处理的合金的疲劳寿命；此外，固溶处理可明显降低挤压变形6061铝合金的循环应变硬化指数和循环强度系数.

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材料科学与工程

自然对流对界面形貌、流场和温度场的影响

李晨希;王希;郭太明

2010, 32(5): 501-504.

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为了探究固液界面形貌、界面附近流场和温度场与自然对流强度的关系，设计了实验装置，用物理模拟和数值模拟的方法，研究了自然对流强度对透明有机材料固液界面的形貌、界面附近流体速度和温度分布的影响.结果表明，自然对流使固液界面发生弯曲，界面呈不对称形状；靠近固液界面的液体以边界层的方式流动；Rayleigh数较小时，界面附近的液体温度呈线性降低；Rayleigh数较大时，远离界面的液体温度几乎是均匀的，界面处液体温度迅速降低.可见，自然对流强度是影响固液界面形貌、界面附近液体速度和温度分布的重要因素.

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材料科学与工程

基于递归法Cu-Zr合金的强化机理及导电性

刘贵立;杨杰

2010, 32(5): 505-509.

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为了研究Cu-Zr合金强化机理及导电性能，采用递归法计算Cu-Zr合金电子结构，并用电子结构参数解释了合金的强化与导电机理.研究发现，在Cu基体原子中Zr原子间相互作用能为正，互相排斥形成有序相，以化合物形式从基体析出.环境敏感镶嵌能的计算结果显示，稀土元素Y从晶粒内向晶粒表面扩散，并填补在生长中的Cu晶粒表面缺陷处，阻碍晶粒长大，使晶粒细化.Y在Cu晶粒表面互相排斥形成有序相，能阻止晶界或位错的运动，使合金的强度增加.电子的偏移使合金原子带负电荷，而周围的Cu基体带正电荷，进而在合金内部产生微电场.微电场的存在对电子产生散射作用，使合金电阻增大，降低导电能力.

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材料科学与工程

铝酸钠溶液晶种分解过程中的附聚机理

刘战伟;李旺兴;陈文汨

2010, 32(5): 510-513.

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为了对种分附聚过程机理进行深入了解，利用实验室制备的细粒氢氧化铝晶种进行了细颗粒循环次数和附聚时间对附聚过程影响的实验研究，借助于激光粒度分析仪大型检测设备对附聚产物的粒度分布进行了系统分析；运用动量守恒定律，探讨了铝酸钠溶液晶种分解过程中的附聚机理.结果表明：实验条件不同，发生附聚的颗粒最小粒径不同.附聚过程只能发生在细小颗粒之间，且小颗粒优先附聚.附聚过程从最小粒级开始，由小到大依次进行，直到达到临界直径为止.粒度相差较大的颗粒间不能发生有效附聚；粒度相近的颗粒碰撞时，两颗粒发生碰撞时的相对取向也会对附聚效率造成影响，对碰时效果最好.

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机械工程

下肢康复机器人机械结构设计及动力学仿真

杨俊友;李宇庆;白殿春

2010, 32(5): 514-519.

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为推动康复机器人发展，提高下肢康复训练水平，设计了一种新型下肢训练康复机器人的机械结构.设计采用新型全向移动平台机构，实现了平面内任意方向的运动，并且可以在移动过程中实现任意半径转弯.从运动学角度分析了轮速与机器人轨迹间的数学关系，并采用虚拟样机技术结合Pro/E与Adams联合建模仿真的方法，建立了精确可靠的虚拟样机模型.实验仿真结果表明，设计的虚拟样机模型与数学模型具有一致性，验证了该下肢康复机器人机械结构的实际可行性，为物理样机的建立提供了可靠依据.

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机械工程

柱形棒铣刀铣削锥形螺杆的切削形面产生机理

陈欣;姜鹤;王可;孙兴伟

2010, 32(5): 520-525.

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为了采用柱形棒铣刀实现几何形状较复杂部件螺杆挤出副的高精度铣削加工，根据刀具与工件的空间几何关系，利用柱形刀具截面与工件的实际切削点建立数学模型.经过理论分析推导出在开槽和精加工时由柱形棒铣刀所铣削的实际螺旋形面，说明了其为近似倒锥形而非圆柱形，进而提出了由反求计算校正铣刀摆角的方法，并通过实际试切实验验证了理论分析的正确性.该方法可用于实际切削加工前的计算，以正确确定刀具摆角，有效提高锥形螺杆曲面的加工精度和效率.

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机械工程

基于支持向量机的转子振动故障融合诊断技术

艾延廷;费成巍

2010, 32(5): 526-530.

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针对某些大型复杂旋转机械振动信号特征提取和故障样本获取难的问题，提出了一种基于小波包特征谱熵支持向量机（SVM）的转子振动故障融合诊断方法.通过转子实验台模拟了转子振动的4种典型故障，并采集其振动故障数据.用小波包对振动故障信号进行分解，提取故障信息含量大的频带并计算出其小波特征谱熵作为故障特征，建立故障诊断模型.通过对故障类别的区分和故障严重程度的判断，验证了该方法在解决转子振动故障信号的特征提取及小样本情况下的故障诊断问题等方面是有效的.

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机械工程

基于二维搜索的Stewart平台工作空间分析方法

杨宇;黄其涛;韩俊伟

2010, 32(5): 531-535.

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为了在不影响分析精度的前提下，减小利用空间搜索法进行Stewart平台工作空间分析过程中的计算量，提出一种利用NewtonRaphson方法对Stewart平台单自由度运动范围进行求解的数值方法.将该方法应用在Stewart平台工作空间的研究中，实现了利用二维空间搜索法对工作空间的分析，与传统空间搜索方法相比，减小了搜索维数和计算量.通过算例证明，二维空间搜索法能够快速准确地计算出Stewart平台在不同位姿下的工作空间，利用二维空间搜索法可以对工作空间的其他子空间进行分析，并且该方法还可以应用在其他形式并联机构的工作空间分析中.

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机械工程

镍基粉末高温合金的铣削加工

杜劲;刘战强;杨奇彪;叶洪涛;庞继有

2010, 32(5): 536-540.

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为了研究镍基粉末高温合金的切削加工性，用整体硬质合金TiC涂层和未涂层立铣刀对镍基粉末高温合金FGH95进行铣削试验.通过研究铣削力、铣削温度与铣削用量之间的关系，分析硬质合金刀具的磨损、破损机理，观察其切屑形态，得出了镍基粉末高温合金FGH95的铣削力和铣削温度经验公式.试验表明：硬质合金涂层刀具加工镍基粉末高温合金FGH95的性能要明显优于未涂层刀具，未涂层刀具的崩刃现象严重，涂层刀具最佳铣削速度为40m/min，铣削速度对铣削温度的影响最大，并且随着铣削速度的提高形成了锯齿状切屑.

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信息科学与工程

光缆护层对地绝缘电阻检测系统

杨理践;刘芳;高松巍

2010, 32(5): 541-545.

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为了能及时发现地下带金属护层光缆的破损隐患，提出一种通过检测光缆金属护层对地绝缘电阻大小来判断光缆是否破损的方法.该方法在光缆的金属铠装体上施加直流高压，利用采样电阻测量漏电流值，通过计算光缆护层对地绝缘电阻的实际大小判断光缆是否有破损.搭建了实际测量电路并对电路进行了仿真，结果表明，该系统最大可探测对地电阻为25MΩ，最低可探测故障对地电阻为5kΩ，证明了该方法具有一定的可行性和实际应用价值.

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信息科学与工程

原始Zernike矩边缘算子抗干扰性能

曲迎东;孙鑫志;李荣德;白彦华;刘同邦;马广辉

2010, 32(5): 546-549.

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针对Zernike矩算子在边缘模糊、随机噪声存在情况下的检测性能进行了研究，以获得该算子的抗干扰性能.通过分析Zernike矩算子的各阶矩计算过程，得知将像素灰度与模板进行卷积便可获得Zernike矩，这样的计算有利于减小随机干扰的影响.利用人工合成的二值图像进行了边缘检测性能测试，结果表明，对于模糊噪声图像，由于边缘的过渡特征，Zernike矩算子检测具有一定精确性，但会在某种程度上存在边缘细化能力、定位精度下降的问题；而对于随机噪声图像，当最大值在40以内时，Zernike矩算子具有较强的抗噪能力；若随机噪声超出此范围，则检测效果急剧恶化.

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信息科学与工程

非等间距新息GM（1，1）模型及其应用

罗佑新

2010, 32(5): 550-554.

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针对非等间距GM（1，1）模型建模精度低、适应性不强等问题，应用新信息优化原理及灰色系统建模方法，采用原始数据序列的第n个分量作为灰色微分方程的初始条件，提出了非等间距新息GM（1，1）模型.基于背景值是影响灰色建模精度的重要因素之一，对非等间距新息GM（1，1）模型的背景值构造进行了研究，根据灰色模型的指数特性和积分特点，利用非齐次指数函数来拟合一次累加生成序列，重构非等间距新息GM（1，1）模型的背景值，并给出了背景值构造公式.该背景值不仅适用于等间距新息建模型，也适合于非等间距新息建模型，具有精度高、适应性强等特点.实例表明，所建模型具有良好的实用性和可靠性.

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信息科学与工程

基于遗传支持向量机的时用水量预测模型

陈磊

2010, 32(5): 555-558.

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针对传统支持向量机采用交叉验证确定参数耗时较长的不足，提出了基于遗传支持向量机的时用水量预测模型.根据时用水量序列的相关性，确定预测模型的输入参数；利用自适应遗传算法优化支持向量机的参数，建立了时用水量预测模型.实例分析结果表明，与基于传统支持向量机的预测模型相比，基于遗传支持向量机的时用水量预测模型建模速度更快，预测精度更高.验证了所提出模型的合理性和有效性.

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信息科学与工程

复杂多源注水系统变频调速优化改进遗传算法

杨建军;战红

2010, 32(5): 559-563.

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为了对复杂多源注水系统变频调速控制进行更全面的优化，以水量、投资回收期等限制作为约束条件，建立了优化控制数学模型.采用实数编码改进遗传算法对模型进行求解，同时优化出变频调速数量、位置和所有泵的运行参数，给出了处理泵排量以及根据投资回收期确定变频调速数量和位置的方法，大大减少了不可行解的产生，通过调整适应函数，使改进遗传算法具有一定的自适应性，提高了算法的优化性能.通过算例证明了该优化方法的有效性与可行性.

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信息科学与工程

卡尔曼滤波在管道地理坐标定位系统中的应用

刘保余;綦耀光;杨洋

2010, 32(5): 564-568.

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针对惯性敏感元件（IMU）采集数据随机误差较大问题，建立了误差模型，应用卡尔曼滤波算法对其进行校正以提高定位精度.利用捷联惯导技术进行管道定位，得出地下管道形状的详细分布，搭建实际电路并对电路进行仿真，对采集的惯性数据用滤波算法进行去噪处理，并且对滤波前后的数据进行比较.结果表明，滤波算法能够有效降低加速度信号中随机误差的影响，可以在短距离内计算出惯性元件运动的轨迹，证明了该检测系统可以通过降低惯性误差的方法来实现对管道地理坐标的定位.

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信息科学与工程

按比例缩小器件栅隧穿电流分析模型

吴铁峰;张鹤鸣

2010, 32(5): 569-573.

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为了揭示半导体器件的栅隧穿电流与氧化层厚度之间的关系和MOS器件的静态特性，提出了一个栅隧穿电流与氧化层厚度关系的理论计算模型.采用SiO₂作为绝缘层介质并将晶体管尺寸按比例缩小，对于具有超薄氧化层的MOS器件，使用双重积分的方法构造计算模型，利用HSPICE对MOS器件的特性进行了详细研究，定量分析了MOS器件的工作情况，预测了在栅隧穿电流的影响下按比例缩小晶体管的特性变化趋势.利用BSIM4模型进行仿真的结果与所提出的理论模型相符合，为将来的电路设计提供了理论和实验依据.

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信息科学与工程

基于层次包围盒和光线追踪的两步法碰撞检测技术

付增良;叶铭;林艳萍;苏永琳;王成焘

2010, 32(5): 574-578.

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为了实现虚拟现实场景中物体间的实时碰撞检测，结合层次包围盒和光线追踪算法的优点，提出了一种新的两步法碰撞检测技术.利用层次包围盒法进行预处理优化，快速排除不相交的包围盒，将预处理结果直接传递给后续精确检测模型.采用光线追踪法在一维空间迅速搜索到具体碰撞点对，并返回点对间的距离和表面法向量等碰撞响应所需的量.预处理阶段和精确碰撞检测过程中的输入都存储在相同的数据结构，即八叉树中，减少了冗余的计算量.仿真实验表明，两步法碰撞检测技术对点对间的碰撞检测具有较好的准确性和高效性.

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建筑工程

电化学参数对混凝土除氯效率的影响

高小建;郑秀梅;杨英姿

2010, 32(5): 579-584.

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为确定氯盐污染混凝土结构的最佳电化学除氯参数，对掺3%水泥质量NaCl的混凝土圆柱体试件进行电化学除氯实验，研究了3种不同电流密度（1、2、3A/m²）和3种不同电解液（自来水、饱和Ca（OH）₂溶液、Na₃BO₃为0.1mol/L）作用下的氯离子排出量随时间的变化规律.结果表明：电流密度越大，通电开始6d内混凝土的除氯速率越快；28d的总除氯量越多，钢筋附近混凝土微观结构劣化和碱性物质富集越多.因此，确定2A/m²为最佳电流密度.相同电流密度通电28d后，自来水中的除氯量大约只有其他2种电解液的50%，因此，应采用碱度较高的饱和Ca（OH）₂溶液或物质的量浓度Na₃BO₃为0.1mol/L的电化学除氯电解液.

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建筑工程

碳纤维矩形双层索网的非线性主共振

吴晓;杨立军;孙晋

2010, 32(5): 585-589.

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为了给碳纤维索在空间结构的应用提供理论基础，在考虑温度影响的基础上，研究了碳纤维材料矩形双层索网的非线性主共振问题，建立了碳纤维材料矩形双层索网在外激励作用下的振动控制方程.采用Galerkin原理及KBM法求得了碳纤维材料矩形双层索网的非线性主共振近似解及对应的定解，首次得到了碳纤维材料矩形双层索网中心的层间接触力近似解.在把碳纤维矩形双层索网与钢丝矩形双层索网进行比较的基础上，结合算例讨论分析了温度、外激励、谐调参数、外阻尼等因素对矩形双层索网非线性主共振的影响.算例表明，当轴向刚度相同时，碳纤维索网抗振性能优于钢丝索网.

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建筑工程

隧道埋深及开挖方法对于二衬支护时机的影响

杨红军;廖树忠;方建勤;王中文;林才奎

2010, 32(5): 590-595.

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为了研究隧道埋深和施工方法对二衬支护时机的影响，以广梧高速公路牛车顶隧道为工程背景，建立数值计算模型，分别改变隧道埋深和施工方法，得到相应的隧道二衬支护时机.结果表明：通过数值计算，可定量得到二衬及掌子面之间的允许距离和埋深的关系；当埋深较小时，二衬与掌子面的允许距离随着埋深的增加而增加；当埋深超过某一限值时，隧道二衬与掌子面的允许距离基本不变；开挖工法对二衬与掌子面间的允许距离影响比较显著，而对仰拱与掌子面的允许距离影响很小.随着开挖断面分部的增加，开挖对围岩的扰动减小，因而可以适当延缓构筑二衬时机.若选取Ⅲ级围岩中的全断面开挖法作为参考基准，则围岩中二衬与掌子面的允许距离将由于选择不同工法需进行修正，相应的修正值为：全断面法1.0，上下台阶法和中隔壁法均为1.5.

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建筑工程

箱梁剪滞效应分析样条有限点法

王继兵;周德源;秦荣

2010, 32(5): 596-600.

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为了研究箱梁剪滞效应，以能量变分法为基础提出一种箱梁剪滞效应分析的样条有限点法.对箱梁底板、顶板及悬臂板分设不同的纵向位移差函数，采用二次抛物线作为箱梁翼缘板纵向位移沿梁宽的分布函数，导出相应广义刚度矩阵和广义荷载列阵.分析了简支梁在均布荷载和跨中集中荷载条件下的剪力滞效应，与相应的试验结果和有限元数值模拟结果对比，验证了该方法的有效性和可靠性.

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