沈阳工业大学学报

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电气工程

降耗节能单相永磁同步电动机的研制

安跃军;吴成龙;许晓辉;陈崇飞

2015, 37(5): 481-487. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.01

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针对单相永磁同步电动机起动困难和运行时功率因数低的问题，计算和分析了起动过程中电磁转矩、转差率与起动电容之间的关系，获得使得起动转矩值最大的电容值，以缩短起动时间；通过调节补偿电容来调控电机功率因数，从而降低运行电流实现节能.仿真和样机实验表明，正确选择起动电容值可以提高电机自起动性能，实时调节补偿电容值可以获得明显的节能效果.研究工作和结论对开发高起动性能的高效单相永磁同步电动机有参考价值.

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电气工程

基于STATCOM的自励异步发电机不对称负载控制

卢子广;颜丹丹;胡立坤;曾宪金

2015, 37(5): 488-493. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.02

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针对独立自励异步发电机（SEIG）加载后电压和频率聚降的问题，提出了一种带储能装置的静止同步补偿器（STATCOM）对其进行并联补偿，以维持负载后机端电压和频率的稳定.基于自然坐标系的控制策略，实现STATCOM有功和无功的解耦控制，达到稳压稳频的目的.为了减小不对称负载电流对发电系统造成的危害，在三相参考电流中注入定子电流负序分量加以抑制.该控制策略在dSPACE+Quanser8实验平台上进行验证，结果表明，所采用的控制策略能有效提高异步发电机的负载能力和电能质量.

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材料科学与工程

晶粒大小对AZ31镁合金绝热剪切敏感性的影响

毛萍莉;刘遵鑫;刘正;孙庆海

2015, 37(5): 494-499. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.03

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为了研究晶粒尺寸对镁合金绝热剪切敏感性的影响，采用等通道转角挤压（ECAP）技术对AZ31镁合金进行了不同程度的晶粒细化并采用分离式Hopkinson压杆对细化后的AZ31镁合金试样进行了动态剪切试验.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和维氏硬度计，分别对冲击压缩后的AZ31镁合金试样进行了组织观察和硬度测试.结果表明，晶粒越小，AZ31镁合金的绝热剪切敏感性越弱.在对绝热剪切带及其周围组织进行维氏硬度测量时发现，剪切带内细小晶粒区的硬度明显高于其周围组织的硬度.

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材料科学与工程

电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响

常云龙;刘民军;路林;高峰

2015, 37(5): 500-504. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.04

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为了研究电流脉冲频率对TIG焊电弧压力的影响，采用小孔探针法检测了TIG焊的电弧压力分布形式以及在不同电流脉冲频率作用下焊缝的熔深和熔宽.结果表明，TIG焊电弧压力曲线类似于正态分布曲线，电弧中心位置处的压力最大，越靠近边缘处压力越小.当在一定范围内增加电流脉冲频率时，曲线会发生横向收缩和纵向伸长现象，且TIG焊电弧压力的峰值以及焊缝的熔深均增加，而熔宽减小.因此，可以通过改变电流脉冲频率的方法来改变TIG焊的电弧压力.

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材料科学与工程

磁场和活性剂联合作用下TIG焊热源模型的确定

刘政军;王晓慧;苏允海

2015, 37(5): 505-509. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.05

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为了确定磁场和活性剂联合作用下TIG焊热源模型，分别采用双椭圆面热源模型和双椭球体热源模型对焊接熔池的温度场分布进行了数值模拟，根据模拟结果的等值线分布情况可以获得熔池形状.通过将试验值和模拟值进行对比可以发现，利用双椭球体热源模型得到的熔池形状与实际熔池尺寸相吻合，而双椭圆面热源模型不能很好地反应厚度方向上的温度分布.结果表明，双椭球体热源模型可以更加准确地表征磁场和活性剂联合作用下TIG焊的实际焊接过程，打破了以往依照焊接方法选取热源模型的传统.

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材料科学与工程

纳米Cu粉对Nd₂Fe₁₄B磁性材料性能的影响

李志杰;李占富;焦文玉

2015, 37(5): 510-514. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.06

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为了提高磁性材料的耐腐蚀性和力学性能,采用二元合金法制备了Nd₂Fe₁₄B磁性材料.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粒度分布仪和磁性材料测试设备分别对样品进行了性能检测.结果表明,添加纳米Cu粉后,Nd₂Fe₁₄B磁性材料的性能得到了明显的改善.当纳米Cu粉的质量分数为0.25%时,样品的剩磁、矫顽力、磁能积均得到了不同程度的提高; 样品的晶界十分清晰,晶粒尺寸趋于均匀化; 样品的耐腐蚀性能得到了明显的改善,且样品在0.005 mol/L的H₂SO₄溶液中腐蚀96 h后的质量损失仅为0.021 7 g/cm³.

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材料科学与工程

Cu对热挤压Al-Mg-Si合金力学性能及导电率的影响

王峰;王松伟;王帆;刘正;毛萍莉;杨梓玉

2015, 37(5): 515-519. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.07

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为了满足铝合金架空输电导线的使用需求,以热挤压法制备的Al-Mg-Si合金电工铝杆为研究对象,通过调节Cu元素的添加量,研究了Cu对Al-Mg-Si合金的力学性能及导电率的影响.结果表明,向Al-0.35Si-0.45Mg-0.13Fe合金中添入微量Cu元素后,Mg₂Si析出相得到细化且时效强度提高.随着Cu元素含量的增加,峰时效时间缩短,合金抗拉强度不断提高,但伸长率逐渐降低.当Cu含量为0.06%时,合金抗拉强度达到最大值145.7 MPa.合金导电率随着Cu元素含量的增加先升后降,当Cu含量为0.03%时达到最大值60.18%IACS.

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材料科学与工程

向列相液晶聚合物接枝碳纳米管制备及其性能

徐新宇;翟玉春

2015, 37(5): 520-524. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.08

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为了制备碳纳米管/液晶复合材料,合成了液晶单体1,4-苯二甲酸二-(4-羧基苯)酯,采用原位聚合法将其与1,6-己二酸、1,4-联苯酚、碳纳米管进行共聚,制备了不同配比的碳纳米管/液晶复合材料.利用红外光谱(FT-IR),差式扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、扫描电子显微镜(SEM)等研究了碳纳米管在液晶基体中的分散以及复合材料的液晶性.结果表明,少量的碳纳米管可以在液晶中分散良好; 液晶复合材料的液晶区间变窄,但没有改变液晶复合材料的液晶类型.

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机械工程

基于ABAQUS有限元的重型自卸车副车架模态分析

杨璐;王许州;于永彬;盛国华

2015, 37(5): 525-529. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.09

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为了研究自卸车副车架设计及动态特性，以重型自卸车副车架为原型，利用SOLIDWORKS软件建立了边梁式副车架计算模型，应用ABAQUS有限元软件的模态分析方法对其动力学特征参数进行了分析，计算了副车架在约束状态下的固有频率及振型.结果表明，该车副车架固有频率避开了路面及发动机产生的激振频率，不会发生共振，但管梁处存在较大的局部振动，易产生疲劳破坏，分析数据可为重型自卸车副车架优化改进提供理论技术支持.

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机械工程

微织构球头铣刀加工钛合金的有限元仿真

杨树财;王志伟;张玉华;万泉;崔晓雁;谢阳

2015, 37(5): 530-535. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.10

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为了研究微织构对球头铣刀切削性能的影响与表面微织构的抗磨减摩性能，通过分析微织构的设计理论，对微织构刀具和普通刀具切削钛合金TC4进行了三维动态切削仿真，对比分析了两种刀具在切削过程中切削力、切削温度及刀具磨损的变化.结果表明，在干式切削条件下，微织构刀具在切削过程中切削力降低了16%，切削温度降低了13%，磨损深度值是普通刀具的25%，但刀具变形变大.微织构在球头铣刀切削过程中能够减小切削力，降低切削温度，减小刀具前刀面的磨损，延长刀具寿命，但可能会影响加工精度.

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信息科学与工程

基于矫顽力的钢板应力集中区域检测方法

杨理践;周玙;高松巍

2015, 37(5): 536-541. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.11

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针对铁磁性材料由于应力集中导致裂纹、断裂甚至失效等问题，研究了应力对铁磁性材料磁化强度取向的影响以及铁磁性材料矫顽力与所受应力的关系，提出了通过测量铁磁性材料的矫顽力实现应力检测的方法.采用U型探头进行测量，由U型探头上激励线圈中的电流信号和检测线圈中产生的电压信号描绘出不同外力条件下钢板的磁滞回线，从而得到钢板矫顽力的值.结果表明，外力使钢板内部产生应力，导致矫顽力减小，通过测量铁磁性材料的矫顽力实现对应力集中区域的检测，有效预防了工件由于应力集中造成的断裂等问题.

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信息科学与工程

一种高频带利用率的PCSS-OFDM通信技术

郭黎利;张海龙;孙志国;宁晓燕

2015, 37(5): 542-547. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.12

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为了提高扩频OFDM通信系统的频带利用率，提出了一种将并行组合扩频技术和OFDM技术相结合的并行组合扩频OFDM通信系统.对该系统进行了理论分析和建模仿真，并和频域扩频多载波CDMA系统进行了对比.结果表明，在高斯白噪声信道下，并行组合扩频OFDM系统不仅具有较高的频带利用率，而且在信噪比较大时可靠性优于频域扩频多载波CDMA系统；在多径衰落信道下，尽管并行组合扩频OFDM系统的可靠性比频域扩频多载波CDMA系统差，但是在一定程度上提高了系统频带利用率.

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信息科学与工程

长脉冲激光辐照单晶硅的表面形态

郭明;金光勇;高勋;张巍

2015, 37(5): 548-552. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.13

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针对长脉冲激光在空气中对单晶硅进行辐照所产生的表面形态问题，研究了不同能量密度的激光辐照后单晶硅的表面形态变化及其形成机理.结果表明：单晶硅表面的涟漪波纹状微结构与光的散射和干涉有关；随着激光能量密度的增加，单晶硅表面出现解理现象，其主要是由较高的温度梯度而引起的应力所致；熔融和汽化时的单晶硅表面形态主要是由载流子动力及等离子体波引起的；激光辐照单晶硅中心点温度曲线在单晶硅熔点和沸点附近时出现平台期，这是由于材料在熔融和气化过程中要吸收潜热；激光能量密度越大，单晶硅表面的损伤面积越大.

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信息科学与工程

乳腺断层成像系统几何校正新方法

曾建斌;张文日;郭宏宇

2015, 37(5): 553-558. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.14

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为了使乳腺断层成像(DBT)系统得到较高的重建图像质量,需要对DBT系统的几何参数进行校正.在Matlab平台上通过仿真DBT系统成像过程的方式,提出了一种DBT系统的数字几何校正模体以及相应的校正算法.仿真结果表明,平板探测器摆角和滚角的偏差范围分别是(0,0.01°)和(-0.04°,0.07°),机架旋转角度偏差的范围是(-0.05°,0.06°),X射线源焦点的x和y坐标偏差范围分别是(-0.05 mm,0.05 mm)和(-0.04 mm,0.09 mm),射线源到平板距离的偏差范围是(0,0.62 mm).在几何校正模体位置未知的情况下,该校正方法的计算精度仍可以满足DBT系统高质量图像重建的要求.

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信息科学与工程

基于DCPS的分布式实时通信体系结构分析及时延测试

郑书朋;杜勇;韩俊伟

2015, 37(5): 559-564. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.15

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针对分布式实时系统对结点间通信延迟的确定性要求，探讨了基于DCPS通信模型的分布式实时通信体系结构.分析了联邦式、分布式和集中式的DCPS通信模型体系结构设计策略及其对分布式实时系统通信延迟、可靠性及可扩展性的影响，通过定义实时通信测试主题，设计外部应用接口，提出了一种分布式实时系统的通信延迟测试方法.结果表明，在有效满足分布式实时系统对网络通信延迟确定性要求的前提下，以分布式体系结构设计策略实现的DCPS通信模型具有更小的通信延迟及抖动.

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控制工程

基于蜂群算法的精密运动控制方法

周悦;王丹;片锦香

2015, 37(5): 565-570. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.16

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针对在精密运动控制系统中，传统PID控制器的控制精度不够，控制参数不能随着负载、环境的变化而变化这一问题，将蜂群算法与传统PID控制相结合，提出了蜂群PID控制方法，并应用在微位移控制系统中，通过精密运动控制阶跃响应性能分析，仿真出调节时间、稳态误差、目标函数、适应度函数等参数的变化曲线.结果表明，蜂群PID控制算法可使精密运动控制系统拥有更快的响应速度、更高的定位精度，并且其参数可实现自动寻优，验证了蜂群PID控制算法在精密运动领域的可行性.

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控制工程

考虑控制输入约束的鲁棒非脆弱保性能控制

高兴泉;胡云峰

2015, 37(5): 571-576. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.17

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针对广泛存在的控制输入约束和控制器增益摄动，提出了一类范数有界参数不确定线性系统的非脆弱保性能状态反馈控制方法，推导了一种新的求解约束非脆弱保性能控制律的充分条件，包括可保证具有有界二次性能和满足控制输入的矩阵不等式.最小化性能函数的约束非脆弱保性能控制问题可转化为一个线性矩阵不等式优化问题.提出了该方法的一个数值应用实例并对实例进行了仿真，仿真结果表明，所提方法能够使得闭环系统控制在允许的控制器增益摄动范围内，系统性能得到最大程度提高，同时保证满足控制输入.

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建筑工程

水泥复合土的压缩模量试验

陈四利;魏星;董凯赫;史建军;宁宝宽;孟晋;黄杰

2015, 37(5): 577-581. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.18

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为了改善水泥复合土的力学特性，在水泥复合土形成时添加了膨润土和粉煤灰，设计了水泥复合土的配合比；采取正交试验方法，进行了水泥复合土的压缩模量试验；利用极差分析和方差分析的方法研究了水泥掺量、膨润土掺量和粉煤灰掺量对水泥复合土压缩模量的影响.结果表明：随着水泥掺量的增加，水泥复合土的压缩模量逐步增大，而随着膨润土掺量和粉煤灰掺量的增加，水泥复合土的压缩模量均逐渐降低.水泥掺量对水泥复合土压缩模量的影响最大，膨润土掺量的影响次之，粉煤灰掺量的影响偏小.

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建筑工程

考虑土塞效应时开口管桩的挤土效应分析

黄生根;冯英涛;徐学连;吴文兵

2015, 37(5): 582-587. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.19

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为了研究开口管桩贯入过程中土塞效应和挤土效应的相互作用问题，基于弹塑性力学基本原理，考虑开口管桩土塞的增长特征，得出了柱形孔扩张过程中桩周土体的应力场及位移场解析表达式.以土塞增长率（IFR）在开口管桩贯入过程中的变化为依据，提出了土塞增长的理想化模型，推导了土塞模型的解析表达式，分析了考虑土塞效应时开口管桩挤土效应的特征.利用模型试验获得桩周土体的径向位移，并与理论计算结果进行对比.结果表明，位移的计算值与实测值具有相同的变化趋势.

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建筑工程

考虑渗流影响的深基坑开挖三维弹塑性数值模拟

孙海霞;张科;陈四利;李冬敏

2015, 37(5): 588-593. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.20

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为了分析在降水影响下地铁车站基坑的稳定性和现场实测的精确性，以沈阳某地铁车站深基坑为研究对象，根据工程地质条件及围护结构的深度和基坑开挖深度，运用ABAQUS对基坑进行了地下水渗流与开挖的三维数值模拟分析，利用试验推理法来模拟渗流问题.对基坑降水条件下开挖和支护体系的变形情况进行了验证，并将模拟结果与实测值进行了对比.结果表明，理论分析和实际监测结果较吻合，该方法对ABAQUS在基坑渗流数值模拟方面具有良好的借鉴性.

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建筑工程

木材-T型钢填板螺栓连接节点耐火极限试验

张晋;蔡建国;刘增辉;张悦洋;张鸣

2015, 37(5): 594-600. https://doi.org/10.7688/j.issn.1000-1646.2015.05.21

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为了研究不同持荷水平和不同表面处理措施对木结构节点耐火极限的影响,进行了木材-T型钢填板螺栓连接节点试验.结果表明,木材-T型钢填板螺栓连接节点试件的最终破坏形式为木材在螺栓孔处撕裂,卸载后除梁顶螺栓处有较大纵向裂缝,其余裂缝基本闭合.与持荷水平为10%的试件相比,持荷水平为20%和30%的试件耐火极限分别降低了17.1%和52.1%,持荷水平越高,对耐火极限降低的相对影响越大.表面采用防火涂料处理后,持荷水平为30%的试件耐火极限提高约85%.试件同一横截面、相同埋置深度处同材质材料的温度是相同的,但钢材温度高于木材.

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