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沈阳工业大学学报
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过刊目录
2011年, 第33卷, 第6期
刊出日期:2011-12-25
电气工程
风力发电技术
材料科学与工程
机械工程
信息科学与工程
控制工程
建筑工程
全选
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电气工程
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电气工程
盘式无刷双馈电机的建模与仿真分析
张凤阁;孟祥权;李毅
2011, 33(6): 601-605.
摘要
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由于传统无刷双馈电机定、转子具有不同的极对数,其耦合能力差,进而影响电机的效率、输出转矩和功率密度等,提出了一种具有盘式结构的新型无刷双馈电机,并在此基础上推导出盘式无刷双馈电机的数学模型.运用Matlab语言编制了盘式无刷双馈电机的通用仿真程序,得到电机在不同运动状态下的运行特性,并对其进行实验验证,为研究该种电机提供了理论参考.通过仿真结果分析表明,这种新型电机非常适用于风机泵类负载的调速,具有较广的应用前景.
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电气工程
基于有限元法的高压SF
6
断路器三维电场分析
曹云东;华争祥;刘晓明;韩先鹤
2011, 33(6): 606-610.
摘要
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为了满足多介质复杂结构三维电场逆问题对三维电场数值计算提出的高精度和高效率的要求,以有限元方法为基本理论,编制了基于四面体网格剖分的三维电场有限元计算平台.运用计算平台对高压SF
6
断路器灭弧室内的三维电场进行了准确计算,根据灭弧室内的电场分布对动触头结构进行优化分析,得到了高压SF
6
断路器内部等位线分布图、等电场强度分布图和不同动触头结构下的最大电场强度值.算例计算结果证明了该计算平台能被应用于三维电场逆问题的求解.
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电气工程
极宽调制式永磁电机削弱齿槽转矩分析与实验
安跃军;赵文强;温宏亮;刘国明;薛丽萍
2011, 33(6): 611-617.
摘要
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由于齿槽转矩的存在会使电机产生转矩振荡和噪声,根据齿槽转矩的产生机理,对比现阶段抑制齿槽转矩的几种方法,指出极宽调制式永磁电机在削弱齿槽转矩方面的可行性.通过有限元电磁场分析软件Ansoft对传统表面式永磁电机和极宽调制式永磁电机进行模拟仿真,计算两种结构永磁电机的齿槽转矩,并设计构建一个由角度传感器、永磁电机、扭矩扳手等器件组成的齿槽转矩测试系统,并对两种不同结构样机的齿槽转矩进行实验.实验结果与Ansoft仿真结果具有一致性,证明了极宽调制式电机降低永磁电机齿槽转矩方法的正确性,极宽调制方法也是削弱齿槽转矩的有效方法.
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电气工程
PMLSM直接驱动工作台的机电耦合有限元建模
宁建荣;夏加宽;沈丽;王成元
2011, 33(6): 618-622.
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由于使用永磁直线同步电动机直接驱动,直线滚动导轨支承的进给工作台的动力学特性对超精密数控机床的加工精度会产生直接影响.以工作台和电动机动子作为研究对象,利用拉格朗日-麦克斯韦方程建立工作台系统的机电耦合动力学模型.采用有限元方法计算出永磁直线同步电动机的推力和法向力,对工作台模型进行模态分析与电磁力作用下的谐响应分析,得到工作台系统的模态参数和水平、垂直两个方向的频响曲线.通过分析频响曲线可对工作台的振动进行预测,为工作台系统优化设计和优化控制提供了依据.
风力发电技术
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风力发电技术
基于HyperWorks 3MW风电机组轮毂的结构优化
姚兴佳;杨立东;单光坤
2011, 33(6): 623-628.
摘要
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为减轻轮毂质量、降低制造成本,在强度分析基础上,以HyperWorks作为分析平台,结合2种优化方法对轮毂进行结构优化,以优化结果为依据并结合实际设计经验重新建模,将MSC.Patran/Nastran作为分析平台对轮毂进行了极限强度分析.分析结果表明,优化后轮毂的最大应力为125MPa,变形值和应力值均满足设计要求,使得轮毂质量比原来降低了30.74%.基于HyperWorks的结构优化,不但能缩短设计开发周期、减少试验次数、节省设计成本,还能有效地减小模型质量,提高结构性能.
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风力发电技术
基于灰色理论的风机变桨距驱动器故障预测
梁中华;安占国;朴兴哲;徐宏武
2011, 33(6): 629-634.
摘要
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为了提高风力发电系统中的变桨距驱动器的可靠性,提出了以检测IGBT导通压降为基础,采用新息灰预测算法的变桨距驱动器故障预测方法.利用IGBT导通压降的历史数据建立GM(1,1)灰预测模型,对IGBT将来时刻的导通压降进行预测,一旦IGBT预测导通压降超过阈值,系统报警并收桨.采用等维新陈代谢算法,根据实际情况随时更新数据序列,以保证预测模型的新鲜度.提出自动变步长灰预测方法,并通过实验数据得出选取步长的经验公式.设计了IGBT导通压降检测电路,该电路抗干扰能力强、反应速度快,而且结构简单、可靠性好.实验结果表明,等维新陈代谢灰预测算法可有效预测出IGBT导通压降,提高了风机收桨的可靠性.
材料科学与工程
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材料科学与工程
FGH95镍基合金的相组成及γ′相的粒度分布
田素贵;李晶晶;谢君;周晓明
2011, 33(6): 635-639.
摘要
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为了研究FGH95合金的相组成及γ′相的粒度分布,采用电解萃取方法提取热处理态FGH95合金中的γ′相,测定γ′相的相组成结构式;通过XRD曲线测定γ′、γ相的晶格常数及错配度,对萃取的合金中γ′相粉末进行小角度衍射,测定出γ′相的粒度分布.结果表明,经1140℃固溶和时效处理后,合金的组织结构由γ′相(质量分数约为47.8%)、γ相(质量分数约为51.2%)、(Nb,Ti)C、(Nb,W)B
2
、Nb
3
B
2
和Cr
23
C
6
等碳、硼化物(质量分数约为1%)组成,γ′相的结构组成式为(Ni
0.896
Co
0.055
Cr
0.017
Fe
0.031
)
3
(Ti
0.224
Nb
0.134
Al
0.473
Mo
0.038
W
0.066
Cr
0.064
),其中,在36~60nm和60~96nm尺寸范围内的γ′相粒子质量分数分别为306%和291%,且细小γ′相在晶内弥散分布,而粗大γ′相分布于较宽的颗粒边界区域,并进一步测算出合金中γ′、γ两相的晶格常数分别为0.35986nm和0.35912nm,晶格错配度为0.2058%.
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材料科学与工程
工艺条件对镁合金中CaMgSn形态与硬度的影响
邱克强;李荣华;王俊杰;杨君宝
2011, 33(6): 640-643.
摘要
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由于CaMgSn的形貌对Mg-Sn-Ca系合金力学性能有重要影响,因此,研究了慢冷、快冷及时效处理对CaMgSn组织形貌的影响规律.分别采用光学显微镜、扫描电镜、x-射线衍射仪和显微硬度计对比分析了不同处理条件对Mg-3Sn-2Ca-3Cu合金微观组织、相结构和硬度的影响.分析结果表明:Mg-3Sn-2Ca-3Cu合金慢冷组织主要由α-Mg、CaMgSn、CuMg
2
、(Cu,Ca)Mg
2
和Mg
2
Sn构成,其中CaMgSn为粗大的棒状相.快冷及时效处理后,CaMgSn的形态发生了明显的改变,在时效48h的时候转变为近球状形貌;时效处理后,合金的显微硬度得到了明显的提高,在时效48h的时候达到最高值HV 77.随着时效时间的延长,表现为硬度的降低和第二相与基体的脱离.
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材料科学与工程
带状光源V字扭曲焊缝识别技术
张义顺;刘海波;梁盈
2011, 33(6): 644-648.
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为了满足埋弧焊设备实时跟踪缝焊的需要,及时准确地找到焊缝的中心,借助垂直于焊缝的带状辅助光源,使CCD摄像头获得的焊缝图像光带产生明显的V字形扭曲.通过去噪程序剔除图像中的噪点,寻找到V字图形2个边上的点,采用最小二乘法,迅速、准确地得到V字形光带扭曲的2个边的最佳拟合直线,计算出2个拟合直线的交点,找到了焊缝中心.利用基于最小二乘法的埋弧焊V形坡口焊缝识别方法,得到的焊缝特征明显,具有处理速度快、系统稳定性好等特点.
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材料科学与工程
热连轧GH4169合金组织结构与蠕变变形及断裂机制
李振荣;田素贵;赵忠刚;陈礼清;刘相华
2011, 33(6): 649-654.
摘要
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为了研究直接时效对热连轧GH4169合金组织结构及蠕变行为的影响,通过对热连轧合金直接时效、蠕变性能测试和组织形貌观察,分析了热连轧直接时效合金的组织结构与蠕变变形及断裂机制.结果表明:经直接时效热连轧合金组织由细小晶粒构成,且具有明显的孪晶特征,细小γ″相在合金中弥散析出;在蠕变期间,合金的变形特征是形成三取向孪晶变形和位错在基体中发生单双取向滑移、起形变强化作用、使合金具有较高蠕变抗力和较长蠕变寿命的原因;随着蠕变的进行,位错逐渐在晶界处堆积并产生应力集中,促使裂纹在晶界处萌生;在蠕变后期,合金的蠕变断裂机制表现为裂纹沿晶界扩展并发生断裂.
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材料科学与工程
基于两相流动的铝电解槽磁流体流场数值仿真
刘志明;王跃勇;李旺兴;周益文
2011, 33(6): 655-660.
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为了对铝电解槽内磁流体的两相流动和界面波动进行深入了解,通过ANSYS和CFX相结合的方法,把洛伦兹力作为动量源相,对160kA铝电解槽内的磁流体流动进行了两相流数值仿真.仿真结果表明:铝液和电解质的流动均呈两个漩涡;铝液的平均流速为0.1476m/s,最大流速为0.2879m/s;电解质的流速偏小,平均流速为0.1165m/s,最大流速为0.286.6m/s;电解质和铝液的界面变形范围为-0.029~0.035m.将流速计算结果与实测值进行了对比,表明对基于两相流动的铝电解槽内磁流体进行数值仿真可以帮助了解铝电解槽内的流场,为进一步优化研究提供了依据.
机械工程
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机械工程
离心喷嘴内部流动与液膜初级破碎的耦合模拟
徐让书;年帅奇;牛玲;徐葳;白敏丽
2011, 33(6): 661-666.
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了更准确地预测喷射特性,揭示喷嘴结构对雾化过程的影响,采用VOF多相流模型和大涡模拟湍流模型对航空发动机离心喷嘴内部流动和液膜破碎过程进行了耦合的CFD模拟,捕获了清晰的气液相界面以及油膜的不稳定波和初级破碎现象.模拟结果表明:供油流量增大时油膜的破碎形态由波浪式破碎和轮缘破碎变成穿孔式破碎,这主要是由于喷嘴结构造成的周向扰动对液膜破碎过程产生了较大影响、使液膜破碎长度缩短的缘故.数值计算的喷雾锥角和油膜破碎长度分别与实验测量值和半经验公式计算值符合良好.
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机械工程
楔横轧非对称轴类件不平衡轴向力理论分析
彭文飞;张康生
2011, 33(6): 667-671.
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楔横轧非对称轴类件存在轴向力不平衡问题,导致轧件轴向窜动、切台等成形缺陷,为此,将螺旋面的轴向投影归为2种情形,确定不同情形下的边界条件,精确求解接触面在3个坐标方向上的投影面积,并考虑模具与轧件已轧轴段间轴向摩擦力的影响,推导出轴向力公式.利用该公式选择非对称轧制时的工艺参数,通过DEFORM-3D有限元软件建立模具分割的有限元模型,测得台阶两侧不平衡轴向力,发现作用于台阶两侧的轴向力基本趋于相等,表明该公式可以用来计算轧制非对称轴类件的工艺参数.
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机械工程
基于联合控制的汽车驱动防滑系统
叶阳;刘昭度;裴晓飞;马国成
2011, 33(6): 672-677.
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为提高前轮驱动车辆在低附着或对开路面上的加速性能,设计了基于节气门与制动干预联合控制的驱动防滑系统.车速较低时选择前后轮速差作为ASR控制量,车速稍高时选择驱动轮滑转率作为ASR控制量.应用扭矩传感器测试了低附着路面的最佳滑转率,设计了基于车轮滑转程度的ASR工况识别方法,开发了针对低附着和对开路面的节气门与制动干预联合控制逻辑,进行了基于捷达GTX轿车的实车试验.试验结果表明,该系统控制逻辑合理,能够对工况做出准确识别,车速较低时将前后轮速差控制在7km/h内,车速稍高时将驱动轮滑转率控制在20%附近,提高了车辆的加速性能.
信息科学与工程
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信息科学与工程
基于随机交箱序列的集装箱堆场出口箱箱位优选
周鹏飞;方波
2011, 33(6): 678-685.
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为了优选客户提交箱时间不确定条件下的集装箱堆场出口箱箱位,降低作业成本,提出了基于随机交箱序列的堆场箱位优选方法,即两阶段随机规划模型和基于禁忌搜索的启发式算法.模型通过优选贝位和堆栈最小化堆场龙门吊行车成本和翻箱量,探讨了随机交箱序列条件下的翻箱量和龙门吊行车成本求解方法,并针对模型最优解特点开发了基于禁忌搜索的启发式算法.模拟实验表明,该方法能够有效利用不确定集装箱交箱序列信息改善调度效果,算法能够在合理时间内获得满意解.
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信息科学与工程
基于有/无源混合执行器的力觉交互装置
戴金桥;王爱民;宋爱国;张小瑞
2011, 33(6): 686-690.
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针对虚拟现实系统中由有源或无源执行器单独驱动的力觉交互装置存在体积大、安全稳定性差和无法主动给操作者施加力等问题,提出了一种由有/无源混合执行器共同驱动的力觉交互装置.在分析无源流变电机结构、实现原理和性能的基础上,研究了基于无源流变电机/有源电机力觉交互装置的设计方法,其结构特点是输出力在有源电机和无源流变电机的共同驱动下产生.提出了基于混合执行器的力觉交互装置控制方法,构建了力觉交互平台并进行了实验研究.实验结果表明,基于有/无源混合执行器的力觉交互装置,不仅克服了基于有源或无源执行器力觉交互装置的缺点,还具有高保真性和输出力可控制范围大等优点.
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信息科学与工程
一种实现PSK信号快速码速率估计的新方法
刘旭波;司锡才
2011, 33(6): 691-694.
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为了解决如何快速、准确地估计相位编码信号码元速率问题,提出了一种基于信号离散域累加平均的码速率估计方法.通过对载频估计值和采样频率进行累加长度和步进的设置,累加平均值会在信号相位跳变点处出现峰值,设置一定的门限后,利用搜索峰值点即可迅速计算码速率.该方法只进行加法和少量的乘法运算,避免了传统瞬时自相关算法中的大量乘法运算,具有快速和易于工程实现的特点.仿真实验表明,该算法具有一定的有效性和准确性,与瞬时自相关方法相比具有更强的抗噪性.
控制工程
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控制工程
基于能量和角度不变相结合的双足机器人控制
刘德君;田彦涛;宫勋
2011, 33(6): 695-701.
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为了提高欠驱动双足行走机器人被动行走步态的稳定性,扩大极限环收敛域及增强对干扰的抑制力,提出了一种角度不变和能量控制相结合的方法.通过角度不变控制使机器在不同倾斜角度的地面产生稳定步态;通过能量控制方法扩大机器人行走步态极限环的收敛域,并采用一个可调整的非线性函数在线调整能量控制器的增益.通过仿真曲线分析总结了当斜坡角度变化时极限环、步态曲线和能量曲线的变化规律.仿真结果表明,该方法既能扩大极限环的收敛域,又能增加系统对地面斜坡变化的鲁棒性.
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控制工程
基于TOPSIS和隶属度函数的混合多属性决策模型及算例分析
胡立杰;白春光;刘晓冰;周昌军
2011, 33(6): 702-707.
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针对确数、灰数和模糊数指标与递增性、递减性和固定性数值相结合的复杂混合多属性决策问题,以TOPSIS法、灰色系统理论、模糊数和隶属度函数的思想为基础构建了混合多属性决策模型.设计业务流程再造绩效评估算例,验证了该模型的有效性与可行性,并对模型进行了敏感性分析.分析结果表明,该混合决策模型能够准确地对候选方案进行定量排序,且模型中评价指标的选取在决策中起着至关重要的作用.
建筑工程
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建筑工程
高热湿工业建筑中人体热耐受的性别差异
吕石磊;高萍;朱能;王志伟
2011, 33(6): 708-714.
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为了研究在高热湿工业建筑环境下男性与女性的人体耐热时长和人体耐热极限各生理指标值的差异性,采用高温高湿热环境舱模拟高热湿工业建筑环境,对不同性别受试群体进行生理指标实测,得出不同性别人体样本的耐热时长、口腔温度、心率和失水率等关键生理指标限值以及湿球黑球温度(WBGT,wetbulb globe temperature)值之间的差异.实验结果表明:女性在高热湿工业建筑环境中的耐热、耐湿能力强于男性;当人体达到热耐受极限时,女性身体的热应激反应比男性强烈;在较短时间内,女性个体较男性个体有较好的热调节能力;女性在高热湿工业建筑环境中的失水率指标明显低于男性;女性所能承受的WBGT值比男性高;实验人体样本在耐受极限时承受的WBGT值比ISO7243健康标准中的WBGT限值高6~8℃.
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建筑工程
钢筋混凝土梁变形限值的分析
万海涛;韩小雷
2011, 33(6): 715-720.
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为了分析钢筋混凝土梁的变形限值,对一批梁进行低周反复荷载试验,并对试验进行了有限元模拟.模拟过程中对混凝土和钢筋的材料本构进行了设置,混凝土单轴受压时采用Hognestad本构模型,混凝土单轴受拉时采用二折线本构模型,钢筋本构模型则采用双线性强化模型,模拟结束后即可获得梁的荷载-位移骨架曲线.将试验结果和模拟结果进行对比,表明有限元方法可以较准确地模拟试验情况,由于有限的试验数据对研究梁的变形限值不充分,进而通过有限元软件来仿真模拟大批的梁,并获取荷载-位移骨架曲线和弯矩-转角曲线,根据曲线得出梁的变形限值,即塑性转角限值和剪切变形角限值.梁的变形限值为梁的性能评估提供了定量的参考指标.