沈阳工业大学学报

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电气工程

韦根传感器在无刷直流电机中的应用

安跃军;闵家龙;师勇;安辉

2014, 36(3): 241-245. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.01

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为了实现无刷直流电机的换向，基于韦根效应制成了一种新型韦根传感器.利用韦根传感器作为无刷直流电机转子位置检测元件，搭建了韦根传感器信号采样电路，通过单片机对韦根信号进行处理，实现了对电机换向的控制.以一台4极无刷直流电机为例，由单片机STC89C52RC控制驱动芯片L298n，实现了电机的起动和运行.实验结果表明，韦根传感器能够即时输出反映转子位置的信号，使电机顺利换向，可以作为无刷直流电机的位置检测元件使用.

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电气工程

模块化多电平变换器功率模块的电流与损耗

谢妍;陈柏超;陈耀军;袁佳;曾永胜

2014, 36(3): 246-251. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.02

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为了便于对电压源变换器功率器件进行系统设计以及对其参数、冷却装置进行有效选择，需要对电流与损耗进行有效估算.通过介绍新型模块化多电平变换器（MMC）的工作模态，对其电流分布进行了详细分析，给出一种基于电流分布和元件特征曲线线性拟合的简单MMC损耗计算方法，并在此基础上分析了开关频率、功率因数等对MMC损耗的影响.仿真计算结果表明，该方法能简单有效地对不同工况下各个元件的损耗进行计算，其计算结果对功率器件及其散热装置的选择有一定的指导作用.

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风力发电技术

基于Davenport谱风机叶片旋转状态下的应力分析

张建平;韩熠;李冬亮;任建兴;胡丹梅

2014, 36(3): 252-257. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.03

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为了确保风力机叶片安全可靠运行，对其进行了旋转工况下的应力分析.以UG建立的叶片实体模型为研究对象，运用更加贴近实际工况的Davenport风谱建立了近海风场，利用Newmark法求解了结构运动方程，并在与文献试验结果对比的基础上，数值模拟了叶片应力分布.研究结果表明，风力机叶片的位移响应与应力响应幅值均随来流风速的增加而增加，旋转速度和来流风速均对叶片在相对弦长和相对翼展方向上的最大mises应力变化趋势有明显影响，该结果可以为风力机叶片优化设计提供参考.

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风力发电技术

新型双风轮单转子风力发电装置特性测试

周云龙;李律万;杨承志;张炳文;修晓光

2014, 36(3): 258-262. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.04

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为了以更适用、更廉价的方式来提高风力发电装置的发电效率,在分析前后风轮发电功率的基础上,提出一种带齿轮结构的双风轮单转子风力发电装置,以实现风能的两级利用.车载实验结果表明:该种双风轮风力发电装置的发电功率、发电效率以及年发电量较同规格的单风轮发电装置均明显提高,其中该装置中的前轮三叶片后轮三叶片、前轮三叶片后轮四叶片及前轮三叶片后轮五叶片结构的发电效率相对于单风轮分别增加了40%、50%及38%,而年发电量则分别增加了38.06%、76.49%及73.06%,因而该装置更能高效率地利用风能.

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材料科学与工程

固溶时效处理对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响

刘政军;屈佳兴;苏允海

2014, 36(3): 263-268. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.05

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为了明确热处理工艺对AZ91镁合金焊接接头组织性能的影响规律,进行了固溶时效处理工艺(T6)优化设计,确定了焊接接头的最佳热处理工艺.热处理后分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和拉伸试验机等对焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析.结果表明,固溶处理可以提高焊接接头的抗拉强度与塑性; T6处理使其显微硬度提高,塑性下降,但焊接接头的综合力学性能得到提高.AZ91镁合金固溶处理的最佳工艺条件为420 ℃×15 h,其抗拉强度为283.22 MPa; 最佳时效工艺条件为200 ℃×10 h,其抗拉强度为300.92 MPa.

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材料科学与工程

蒸汽发电机叶片激光堆焊层的性能

徐国建;丁小粉;王志一;邢飞;黄雪;武斌斌;沓名宗春

2014, 36(3): 269-274. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.06

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为了提高蒸汽发电机叶片(SUS403不锈钢)的耐磨性能和耐气蚀性能,采用4 kW光纤耦合传输半导体激光器堆焊系统在SUS403不锈钢叶片上堆焊了钴基合金粉末.确定了最佳激光堆焊参数,并通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针分析、x-射线衍射分析、显微硬度计和磨损试验机对堆焊层的显微组织、相组成、微区成分、维氏硬度和耐磨性能进行了研究.结果表明,堆焊层组织中的亚共晶组织的初晶相由富Co的<i>γ</i>奥氏体组成,而共晶组织由富Co的<i>γ</i>奥氏体和复杂的碳化物组成.堆焊后的叶片使用寿命提高了3倍以上.

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材料科学与工程

脉冲负偏压对TiN-Cu复合膜结构与性能的影响

宋贵宏;张晶晶;杨肖平;李锋;陈立佳;贺春林

2014, 36(3): 275-279. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.07

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为了研究薄膜的生长过程对薄膜结构和性能的影响并促进该类薄膜的商业应用,利用电弧离子镀在不同脉冲负偏压下沉积了TiN-Cu复合膜,并对其表面形貌、晶体结构、能谱、硬度、结合强度和耐磨性进行研究.结果表明,在50~300 V范围内,随脉冲负偏压值增加,沉积薄膜中Cu原子分数逐渐减少; 薄膜中最大的Cu原子分数低于Cu-Ti合金靶中Cu原子分数.沉积膜中TiN相存在明显的(111)晶面织构,并且脉冲负偏压值增大,薄膜的织构程度增加.脉冲负偏压值增加,沉积的TiN-Cu复合膜的硬度和耐磨性降低,但结合强度增加.沉积膜结构与性能的变化与脉冲偏压引起薄膜中Cu原子分数的变化有一定关系.

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材料科学与工程

ODPA-ODA型聚醚酰亚胺膜的预氧化机理

吴永红;张兵;石毅;赵丹丹;党晓龙;王同华

2014, 36(3): 280-285. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.08

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为了开发新型高性能炭膜前驱体材料,研究了ODPA-ODA型聚醚酰亚胺膜经430~530 ℃空气氛围的预氧化机理.借助热重分析、红外光谱、元素分析及x-射线衍射等手段,分析了预氧化温度对预氧化膜的溶解度、柔韧度、表面官能团、元素质量分数及微观结构的影响.结果表明:优化预氧化过程是制备无缺陷高质量炭膜的关键.预氧化可提高热稳定性,形成的交联结构有利于提高残炭量和成膜性.随预处理温度的提高,交联程度提高,但当温度高于490 ℃时会发生过渡氧化.

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机械工程

基于Workbench的修井作业车吊卡有限元分析

金嘉琦;罗恺;冯喆;王显荣

2014, 36(3): 286-290. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.09

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为了提高高温条件下修井的作业效率及自动化程度，设计了一种新型自动吊卡，并对吊卡关键部位进行了强度分析.在确定修井机吊卡结构和工作原理的基础上，利用Solidworks对吊卡体进行建模，并利用ANSYS Workbench有限元软件对吊卡载荷状况进行模拟加载及分析计算，得到了吊卡的静力学强度、形变状态和疲劳寿命的分析结果，并获得了应力云图及相应数据.仿真结果表明，吊卡的静力强度、疲劳寿命有限元计算结果符合工作要求，稳定可靠，可为吊卡的工程应用提供参考.

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机械工程

不同工况下丁腈橡胶的摩擦磨损机理

杨凤艳;王世杰;吕晓仁;王哲

2014, 36(3): 291-296. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.10

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为了合理选择螺杆泵定子橡胶材料以提高螺杆泵的使用寿命，分析了不同工况下丁腈橡胶与金属配副的摩擦磨损机理.采用MPV600环块式摩擦磨损试验机对不同炭黑质量分数的丁腈橡胶在变载荷情况下进行摩擦磨损试验，利用体视显微镜观察橡胶磨损后的表面形貌，使用红外光谱仪分析表面官能团变化.试验结果表明：干摩擦情况下，磨损量在一定炭黑质量分数范围内随其增加而减小，磨损机制为黏着磨损和磨粒磨损；水润滑情况下，由于水的润滑及冷却作用，炭黑质量分数适中的橡胶耐磨性最好，磨损机制为磨粒磨损；原油润滑低载荷情况下，磨损量几乎不受炭黑质量分数的影响，而高载荷情况下，炭黑质量分数越高，磨损量越小，其磨损机制以腐蚀磨损为主.

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信息科学与工程

基于腐蚀缺陷管道的剩余强度评价标准应用

杨理践;刘凤艳;高松巍

2014, 36(3): 297-302. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.11

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针对腐蚀缺陷管道剩余强度的评价问题，研究了ASME B31G标准、Rstreng标准、DNV RPF101标准及其算法，并对腐蚀缺陷管道的剩余强度进行了评价.计算了不同评价标准对于同一腐蚀缺陷的评价结果，评价了库鄯线原油管道和独乌线成品油管道中不同长度、深度的腐蚀缺陷，对评价结果及其变化情况进行对比分析.结果表明，对于同一腐蚀缺陷，不同评价标准所得到的管道剩余强度值之间存在差异，即各评价标准的保守性不同；不同评价标准适用于不同的腐蚀长度区间，且腐蚀缺陷尺寸的变化对不同评价标准所得到的管道剩余强度的影响程度不同.

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信息科学与工程

基于最小二乘法和克里金插值的三维温度场重建

颜华;李欣;王善辉

2014, 36(3): 303-307. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.12

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为了提高三维温度场声学CT法的重建精度，提出了最小二乘法和克里金插值相结合的重建方法.采用最小二乘法获得一个由少量像素描述的温度场，运用克里金内插和外推运算获得整个被测温度场的细致描述.典型的单峰及双峰三维模型温度场的重建结果及误差分析表明，克里金法的内插和外推精度优于普遍采用的三次样条法.最小二乘法和克里金插值的结合，可有效克服最小二乘法像素数需少于声波路径数给温度场细致描述带来的困难，能实现复杂三维温度场的高精度重建.

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信息科学与工程

基于MLS点云模型特征的提取算法

谢晓尧;葛邵飞

2014, 36(3): 308-315. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.13

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针对以往特征提取算法提取边界特征效果不理想和特征识别时间较长的问题，提出了一种改进的点云模型特征边界线提取算法.该算法以移动最小二乘法为基础，在对已有的边界特征提取方法研究的基础上，结合研究对象棱角分明的特点，提取点云模型边界特征点集，利用双向搜索方法快速生成模型的特征边界线，并对得到的特征边界线进行特征修复，从而得到较为稳定的点云模型的特征边界线.实验结果表明，该算法能快速地提取点云模型的特征边界线，为后续基于特征边界的建模节约了大量时间.

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信息科学与工程

基于类高斯隶属函数的模糊万能逼近器性能分析

夏琳琳;潘旭影;王丹;魏洪磊

2014, 36(3): 316-321. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.14

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为了验证由三角形和高斯型隶属函数构造的逼近器均能以任意精度逼近非线性连续系统，引入了一种基于类高斯隶属函数的模糊逼近器设计方法，借助参数可调性来构造隶属函数的“泛模型”，从而实现三角形到高斯型两类隶属函数的切换.由类高斯隶属函数、单值模糊器、乘积型推理和中心平均解模糊器构成模糊逼近系统，并由万能逼近定理指出逼近精度及模糊子集数目的确定方法.与神经网络、决策树和小波级数等非线性万能逼近器相比，模糊系统具有可解释性强和可利用语言信息的独特优势.分别以一维和二维非线性系统为例进行模糊逼近设计与分析，逼近效果体现了不同的控制特性，证明了类高斯函数用于模糊隶属函数表示的合理性和有效性.

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信息科学与工程

基于校园WIFI精确定位的多媒体推送技术

赵爽

2014, 36(3): 322-327. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.15

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为了便于大学生在校园内能够更加方便获取学习资料，及时了解校园内的动态信息以及参与校内互动活动，提出了一种基于校园WIFI精确定位的多媒体推送技术.该技术依托于校园高覆盖率的WIFI网络与智能网络终端的普及，通过软件技术对移动智能终端进行定位，并利用服务器进行位置比对，向该设备推送距离终端最近信息点的多媒体信息.研究表明，多媒体推送技术能够完善校园生活，简化校园信息管理，同时能够降低大量宣传成本，为建设高水平大学做出贡献.

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建筑工程

利用面-面模式分析高阶和低阶单元的接触搜索

李南生;谈凤婕

2014, 36(3): 328-333. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.16

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为了在研究接触问题的数值模拟中更加明确地分析接触界面，提出了基于面〖CDF*3〗面模式的搜索算法，这种搜索模式更能提高搜索精度.首先利用预搜索，排除不相干的点对，从而减少计算量，缩小计算范围.利用有限元的等参概念，根据投影定律，定义接触点间的接触关系，同时为了避免变形过程对接触搜索的影响，将时程分析引入搜索的目标方程中，根据优化原理搜索接触点对，分析了搜索算法在高阶单元和低阶单元中的应用.最后通过算例证明了该算法的有效性和可靠性.

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建筑工程

边坡工程中抗滑群桩工程特性的数值分析

傅少君;罗滔;邱焕峰

2014, 36(3): 334-340. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.17

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针对建立抗滑群桩的设计方法问题，分析了抗滑群桩在水平推力作用下的力学行为.以重庆江东边坡的典型断面为例，应用有限元程序CORE3D分析了群桩的桩间颗粒土的土拱区域，结合桩的荷载位移曲线、土拱效应解释了土体应力传递到抗滑桩的规律，通过对影响土拱效应的参数，如桩间距、土体厚度、抗滑桩嵌入深度和桩径等的深入研究，提出了相应的群桩布置参数估算公式.研究成果在重庆江东边坡的防护工程设计中得到了应用，并取得了较好的效果.

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建筑工程

油层压裂模拟的损伤力学方法及数值应用实例

沈新普;金生吉

2014, 36(3): 341-346. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.18

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为了充分发挥油层改造的效力，采用塑性损伤有限单元法，模拟水力压裂产生裂纹的扩展和分布情况，并以此为依据，对某油田长度为400m的致密砂岩储层中一条水平井多段压裂的段间距设计进行优化选择，并使用标量损伤从数学上表达注水压裂在油层中产生微裂纹的体积密度.数值计算中采用固液耦合的三维有限元格式来模拟渗流与变形的耦合力学行为.为了对压裂区进行准确模拟，计算中采用了子模型技术.计算结果中给出了给定注水速率时相应的三维损伤演化，同时给出了损伤场、孔隙压力场和主应力场的分布.根据数值计算结果，推荐的段间距为80m，这样400m的水平井段应该采用6段压裂.

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建筑工程

基于SBFEM计算劈拉试件裂纹尖端高阶奇异参数

刘钧玉;徐凤琳;宁宝宽

2014, 36(3): 347-354. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.19

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比例边界有限元法是一种具有半解析性质的数值计算方法，径向位移和应力具有解析的性质，不需要特殊处理裂纹尖端，可以根据定义直接计算应力强度因子以及高阶奇异参数.为此基于比例边界有限元法计算了两种不同荷载作用下三种不同尺寸劈拉试件的奇异应力场，提取了T应力、高阶奇异参数以及应力强度因子.通过典型例题验证了SBFEM的有效性及其精度.数值计算结果表明，比例边界有限元法在计算应力强度因子、T应力和高阶奇异参数时是有效的，且具有较高的精度；联合子结构法（超单元）可以计算复杂形状问题的裂纹尖端奇异场.此外，T应力和高阶奇异参数可以作为进一步研究大体积混凝土材料和结构断裂性能的依据.

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建筑工程

钢管混凝土柱与型钢梁装配式节点抗震试验

汪青杰;张延年;徐春一;赵金峰;田芃;杨光

2014, 36(3): 355-360. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2014.03.20

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为了研究一种新型钢管混凝土柱与型钢梁装配式节点的抗震性能，对不同参数的节点进行低周往复循环加载试验.节点均经历弹性、塑性和极限破坏三个阶段，且为环板与钢梁翼缘的连接处破坏.对比分析表明：节点的轴压比越大，承载力越低；环板越宽，承载力越高；方形环板比圆形环板承载力更高；垫板对节点试件的承载力有提高作用.钢管混凝土柱与型钢梁装配式节点设计合理、传力明确、承载力高、构造简单、施工方便，是一种值得推广的组合装配式节点形式.

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