沈阳工业大学学报

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电气工程

基于遗传算法的直驱XY平台变增益交叉耦合控制

王丽梅;庞月;杜帅;刘春芳

2011, 33(5): 481-485.

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对于永磁直线同步电机驱动的XY平台，轮廓加工精度易受到系统动态非线性、不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题的影响.为了削弱以上影响，实现XY平台的高精度轮廓跟踪控制，设计了变增益交叉耦合控制器来补偿X、Y轴的耦合误差，并采用遗传算法对其中的PID控制器参数进行寻优，利用基因突变的能力，避免其陷入局部最佳解，从而快速准确地找到全局最佳解，使得系统轮廓误差达到要求的精度范围.理论推导与仿真结果表明，所设计的控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度.

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电气工程

高速永磁电机转子多场综合设计

王天煜;王凤翔;方程

2011, 33(5): 486-490.

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由于转子的强度和动力学分析是高速永磁电机设计的关键问题，因此必须对高速永磁转子进行基于强度、电磁及动力学特性的综合设计.采用有限元方法对转子进行应力场、电磁场及模态分析，并利用有限元软件优化设计模块，对转子结构进行多场迭代综合设计.通过强度分析确定了转子外径允许变化范围，根据电机的输出功率要求，选取了永磁体结构和转子的轴向尺寸.根据动力学要求确定转子长度，通过对转子多场综合设计得到满足强度、临界转速和电磁性能的转子综合设计结果，并以100kW，60000r/min高速电机为例进行设计和制造，电机实验验证了设计方法的正确性.

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风力发电技术

Si、Ni元素对兆瓦级风电球铁件低温性能的影响

李荣德;姜珂;曲迎东;李川度

2011, 33(5): 491-495.

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为了分析Si、Ni两种元素对兆瓦级风电球铁铸件低温性能的影响，对Si含量为1.9%~2.5%的球墨铸铁做了-20℃的低温冲击试验，并对QT350-22L做了-80℃至-20℃的低温冲击试验.与前人在QT350-22L中加入0.1%~1.0%Ni元素的-20℃冲击试验结果进行对比，结果表明，Si元素的含量是影响风电球铁件低温性能的主要因素，不建议采用加入Ni元素的方法来提高其低温性能；兆瓦级风电球铁铸件的合金成分中Si含量控制在2.1%~2.3%这个范围内时，其性能可以达到使用需求；在一定范围内，Si含量越低，兆瓦级风电球铁铸件的低温冲击性能越好，但其低温冲击性能对温度也越敏感.

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风力发电技术

变风速条件下风电齿轮随机可靠性优化

陈涛;孙伟;张旭;魏静

2011, 33(5): 496-500.

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为了在变风速条件下对风电齿轮强度可靠性进行分析及优化，提出了齿轮随机可靠性优化模型.利用风速观测数据推导轮齿载荷的波动特性，定义相关随机量以适应应力强度干涉模型，应用蒙特卡罗法建立齿轮参数和强度可靠度之间的响应关系，同时，制定相关约束条件并以遗传算法作为求解策略.该优化模型不仅能够定量分析风速变化对齿轮强度可靠性的影响，并且可在随机参数情况下对齿轮强度可靠性进行优化.算例对5种风速模式下的风电齿轮强度可靠度进行了分析，结果表明：风速变化将导致传动齿轮强度可靠度下降，经过优化后强度可靠度得到明显改善，在5种模式下均不小于98.89%.

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材料科学与工程

喷射成形空心射流流场模拟

曲迎东;李晓宏;刘同帮;李荣德;白彦华;李晨希

2011, 33(5): 501-505.

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为了提高喷射成形雾化质量，将圆柱形空心射流技术应用于喷射成形雾化过程中，针对出流口前方空心流场的结构进行了数值模拟，分别模拟了不同入口速度和不同出流工艺下空心射流流场的分布情况，并进行了实验验证.单相模拟结果表明，增大入口液体速度，可使回流区增大并且产生更低的负压，有利于金属液的出流；两相流模拟结果表明，采用中部空芯与大气连通能产生较好的空心射流，当空芯通入0.02MPa气流时，会使射流空心部分增大，这一结论与水流的实验结果基本一致.

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材料科学与工程

小直径螺旋型单壁碳纳米管电子结构的计算

郭连权;冷利;刘嘉慧;宋开颜;马贺;李大业;张平

2011, 33(5): 506-509.

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针对结构参数（m，n）为（4，1）、（4，2）和（5，2）等小直径螺旋型单壁碳纳米管的电子结构，采用密度泛函理论、第一性原理以及ABINIT软件进行了理论计算，得到了上述管的电子能带及其态密度曲线，并分析了这些管的导电性能.计算结果表明：（4，1）和（5，2）这两种单壁碳纳米管无能量禁带，均属于金属型；而（4，2）管有能量禁带，属于半导体型.此结论与用金属型单壁碳纳米管的判据|m-n|=3J（J=0，1，2，3，…）给出的结果一致.

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材料科学与工程

AS41压铸镁合金的低周疲劳行为

李锋;单飞虎;车欣;王鑫;陈立佳

2011, 33(5): 510-515.

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为了探索AS41压铸镁合金在室温下的低周疲劳变形与断裂行为，分别对压铸态和固溶处理态的AS41镁合金进行了应变控制疲劳实验，并利用S3400N型扫描电子显微镜对合金的低周疲劳断口形貌进行了观察与分析.结果表明，在低周疲劳加载条件下，合金均表现为循环应变硬化；合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间分别服从CoffinManson和Basquin公式；AS41压铸镁合金经固溶处理后的组织比压铸态更均匀，强化相分布更弥散，在相同的外加总应变幅下表现出更高的疲劳寿命.断口形貌观察结果揭示，对于两种加工状态的AS41镁合金，疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于试样表面并以穿晶方式扩展.

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材料科学与工程

高应变速率下载荷方向对镁合金力学性能的影响

毛萍莉;李小川;王志;刘正

2011, 33(5): 516-519.

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为了研究高应变速率下AZ31B镁合金动态力学行为各向异性，采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对沿挤压方向（ED）、法向（ND）及横向（TD）加工的AZ31B镁合金在应变速率为1.058~2.500s-1范围内进行冲击压缩实验，并采用扫描电镜观察压缩断口形貌.结果表明：高应变速率下AZ31B镁合金沿ED方向和ND方向有明显的应变强化现象，而沿TD方向应力对应变速率不敏感；随应变速率的增加，不同载荷方向屈服强度与最大应力值的差值变化程度有所不同，其中沿ND方向差值变化最大，沿TD方向差值变化最小；通过观察扫描断口形貌发现，在高应变速率下AZ31B镁合金在不同载荷方向下的断裂方式均为解理断裂.

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材料科学与工程

非金属夹杂物影响下SCM-420钢的失效行为

黄志涛;田文怀;李春华;苏永安

2011, 33(5): 520-523.

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为了研究非金属夹杂物对钢内部显微组织形态的影响，利用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计和扫描电镜EDS能谱仪对SCM-420机械结构用钢内部的夹杂物形貌、基体微观组织、失效断口进行了观察分析.研究结果表明：夹杂物主要为点状的氧化物-硅酸盐混合型、块状的氧化物型和条状的硅酸盐型；夹杂物的周围存在脱碳层，其显微组织为单相的铁素体；夹杂物与基体生成了类共晶组织；微裂纹以夹杂物和脱碳层为通道，导致SCM-420机械结构用钢的脆性断裂.

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机械工程

基于灰色模糊聚类和LS-SVM加工中心的热误差补偿模型

苏铁明;叶三排;孙伟;马跃

2011, 33(5): 524-530.

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为实现数控机床热误差的补偿，提出了基于灰色综合关联度的灰色-模糊聚类算法和最小二乘支持向量机（LS-SVM）对数控机床热误差元素进行优化建模的方法.该方法通过计算各温度测点和热误差数据间的灰色综合关联度，确定灰色相似矩阵，并利用最大树法，得到基于不同水平的聚类结果形成的谱系图，从而确定关键测温点，再利用最小二乘支持向量机方法构建数控机床热误差补偿模型.以MDV-55立式精密加工中心为实验对象进行建模补偿，结果表明，该方法不仅减少了温度传感器的数量，而且机床的加工精度也得到了显著改善.

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机械工程

基于上体模型的被动步行机器人行走稳定性

吴晓光;赵杰;陈殿中;臧希喆;朱磊

2011, 33(5): 531-539.

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针对被动步行机器人行走稳定性对自身参数的高敏感性问题，通过建立具有上体的匀质圆规步态模型，分析上体质量与高度对机器人行走稳定性的影响，获得机器人结构参数的优化配置.运用Lagrange法与角动量守恒原理构建机器人被动步行的动力学模型，基于对模型步态收敛域与外界扰动的准确表达，并将全局稳定性分析与局部稳定性分析相结合，对模型进行初始参数优化配置，并据此建立Proe样机模型.通过对单次与连续外界扰动下不同样机模型步态的自身调节变化进行分析，最终获得模型参数的最优化配置并进行了合理性分析.不同样机扰动试验结果说明，上体的引入可以增大机器人的步态收敛区间，合理的上体参数配置才能显著提高机器人行走的稳定性与鲁棒性.

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机械工程

滚珠型弧面凸轮滚道设计及性能分析

付振山;冯显英;李蕾;张成梁

2011, 33(5): 540-544.

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由于凸轮滚道截形对机构的传动效率和承载能力有较大影响，因此针对滚珠型弧面凸轮滚道单圆弧和双圆弧两种截形，深入分析了两种截形的预紧方法及其对凸轮压力角和分度盘运动规律的影响.采用ADAMS软件对两种截形机构进行运动仿真，结果表明，双圆弧截形传动效率较高，分度盘输出运动也比较平稳.证实了滚珠型弧面凸轮滚道双圆弧截形的优越性，为滚珠凸轮滚道截形设计提供了理论依据.

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机械工程

基于材料参数检测的板料回弹预测方法

王飞;游有鹏

2011, 33(5): 545-549.

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回弹是影响钣金成形质量的主要因素之一，对钣金折弯回弹的准确预测和有效控制是提高折弯成形精度的关键.在分析弯曲成形及弹复过程的理论解析基础上，开发一种应用于高精度V形自由弯曲成形的折弯系统，基于单向应变和小变形假设，建立折弯成形及回弹的理论模型，利用成形过程中测得的折弯参数计算得到材料的性能参数值，进而确定最终的折弯深度.通过计算结果与实验结果的对比，验证了该方法的可行性与有效性，为板料折弯成形的回弹控制提供了一种有效途径.

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信息科学与工程

基于图像识别的多指针仪表自动读数方法

张志佳;李媛;周纯冰;苑玮琦

2011, 33(5): 550-555.

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针对多指针仪表的指针读数识别问题，提出了一种基于色差变换的定位方法和基于表盘结构特征的指针读数自动识别与判读方法.采用LRCD变换、数学形态学处理方法和p分位法完成有效区域筛选及水表的指针定位，根据表盘中心到指针回转中心的连线与子表盘0刻度线的夹角等特征，计算出子表盘0刻度线与指针指向线段的夹角，进一步识别并判读出指针读数.实验结果表明，该定位及识别算法计算简单，具有较高的准确率，克服了表盘随机角度倾斜对读数识别算法的影响.

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信息科学与工程

基于动态规划优化传感器网络寿命的算法

曲家庆;张曙

2011, 33(5): 556-560.

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根据多跳无线传感器网络的特点，为了优化网络中节点的生存时间，提出了一种求解无线传感器网络寿命Pareto最优的集中式算法.熵是系统平均程度的度量，通过证明最大熵函数与传感器网络寿命Pareto最优的等价关系，建立了求解传感器网络最大熵函数的动态规划模型，将复杂的多目标线性规划问题转换成单目标动态规划问题.理论分析和仿真研究结果表明，新算法能够快速有效地获得网络寿命的Pareto最优解，达到了优化传感器网络寿命的目的，提高了系统的可实现性并降低了计算复杂度.

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信息科学与工程

基于神经网络的任意延迟M带小波设计

郑晶;王祖林;郭旭静

2011, 33(5): 561-565.

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为了获得频率选择性更好的M带小波，提出了一种任意延时的M带余弦调制小波的优化设计方法.基于完全重构滤波器理论，通过修改系统延时参数，可以设计不同的M带双正交或正交小波.对化简为二次型的目标函数和约束条件进行参数设计时，采用增广拉格朗日乘子法将问题等价为无约束的最优化问题，提出了基于离散时间霍普菲尔德神经网络的优化设计结构.神经网络采用最速下降法做迭代运算，降低了算法的复杂度.与现有算法的实验结果相比，所提出的方法实现简单，效率高，而且优化性能更好.

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信息科学与工程

小平台三维成像声呐显示系统实现

徐剑;周天;李海森;么彬

2011, 33(5): 566-569.

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为了满足小平台声呐声学三维成像的需要，并对海底地形进行估计，提出了一种以OMAP5912双核处理芯片为核心处理器，基于DSP内核实时实现的多子阵幅度相位联合检测算法.利用ARM内核自主开发了三维显示函数库，实现了基于LCD的海底地形信息三维重构显示，并利用QT/E设计了人机交互界面.此小平台三维成像声呐系统在松花湖外场实验过程中性能稳定，能够有效完成湖底三维地形信息的伪彩显示，充分验证了该方法的有效性、实用性与优越性.

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信息科学与工程

一种改进蚂蚁算法的无人机多目标三维航迹规划

胡中华;赵敏;姚敏;李可现;吴蕊

2011, 33(5): 570-575.

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传统的标准蚂蚁算法及A*算法求解无人机多目标三维航迹规划存在需设置导航节点及构建VORONOI图等缺陷，针对这一问题，提出了一种改进的蚂蚁算法.该算法将导引因子引入到状态转移策略中，减少了蚂蚁局部搜索的盲目性，确保蚂蚁形成有效航迹，解决了将该算法应用于航迹规划的两个构造难题，即航迹节点不固定和局部搜索难以到达目标节点这两个难题.将雷达、导弹、高炮及大气威胁模型的最大作用距离和有效作用距离等约束条件引入代价函数及启发因子计算中，解决了航迹规划多约束求解困难等问题.仿真结果表明，该算法构造合理，蚂蚁算法无需导航节点及VORONOI图便可自主寻找到目标节点，且收敛速度满足航迹规划要求，生成的航迹代价较小.

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建筑工程

石灰石粉和粉煤灰对混凝土抗冻融性能的影响

何智海;钱春香;刘运华;高桂波;袁航

2011, 33(5): 576-581.

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为全面掌握石灰石粉和粉煤灰对混凝土抗冻融性能的影响，提高混凝土的应用技术水平，通过可蒸发水含量法和快冻法，结合扫描电镜（SEM）微观分析，研究了石灰石粉细度对混凝土抗冻融性能的影响以及粉煤灰的改善作用.实验结果表明，比表面积分别为382、627和883m²/kg的石灰石粉对混凝土的抗冻融性能影响不大，均低于普通混凝土；掺量为10%的粉煤灰极大地改善了石灰石粉混凝土的抗冻融性能，并接近普通混凝土，表现出石灰石粉早期增强和粉煤灰后期活性的互补效应；继续增加粉煤灰掺量，急剧劣化了石灰石粉对混凝土的抗冻融性能，并低于单掺10%石灰石粉的混凝土.

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建筑工程

基于神经网络的钢管混凝土拱桥可靠度计算

余晓琳;颜全胜;李炳秋;丁发兴

2011, 33(5): 582-587.

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由于在大型复杂结构可靠度分析时存在的功能函数不能显式表达，因此采用基于神经网络的响应面法来研究大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度.运用均匀设计方法确定试验样本点，进行确定性有限元分析，通过获得的训练样本进行神经网络训练，确定神经网络的结构和参数，并结合常规的可靠度分析方法在神经网络响应面上进行可靠度分析.计算结果表明，引入了均匀设计方法的神经网络可以很好地模拟复杂结构的真实响应，该方法运用于大跨度钢管混凝土拱桥结构的可靠度分析是可行的，且具有较高的效率和精度.

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建筑工程

利用封闭式块石护坡调节通风管路基阴阳坡效应

张坤;李东庆;童刚强;常法

2011, 33(5): 588-594.

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为研究多年冻土区通风管路基和通风管封闭碎石护坡路基在阴阳坡温度差异影响下，温度场的不对称特征和下部冻土上限间的差异，评价封闭块石护坡对通风管路基温度场的调节效果，利用北麓河通风管路基实测温度资料，并考虑气候变暖的影响，分别对这两种路基温度场进行数值模拟分析.分析结果表明，通风管路基具有一定的降温能力，但阴阳坡下冻土上限间差异显著，路基温度场呈现明显的不对称性；在通风管路基阳坡增加封闭块石护坡后，可以降低阳坡下土体温度，减小阴阳坡下冻土上限间差异，能有效调节路基阴阳坡效应.对第50年路基与天然地表交界处年平均热流密度的分析表明，增加封闭块石护坡后的路基结构优于通风管路基，且两种路基均处于吸热状态.

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建筑工程

基于固有频率变化的框支承玻璃幕墙安全评估

刘小根;包亦望

2011, 33(5): 595-600.

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针对幕墙玻璃易突发性脱落并导致城市灾难事故的问题，提出一种通过测试幕墙玻璃的固有频率来识别框支承玻璃幕墙支承结构松动损伤程度的方法.研究了四边夹支玻璃幕墙在其支承结构体系出现松动损伤后幕墙玻璃固有频率的变化规律.试验结果表明，幕墙玻璃的固有频率随其边界支承松动而不断衰降，且分布在玻璃边界四边固支与四边简支所对应的频率区间内.结合矩形薄板边界约束与其动态参数关系，建立起一套以幕墙玻璃固有频率变化来评价框支承玻璃幕墙支承结构松动损伤及玻璃脱落风险的标准，形成了一种可以现场检测既有框支承玻璃幕墙安全性能的简便方法.

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