当期目录

2015年 第36卷 第9期    刊出日期：2015-09-30

上一期    下一期

论文

对置活塞二冲程汽油机缸内滚流的组织与利用

马富康， 赵长禄， 赵振峰， 王豪

2015, 36(9):  1601-1609.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.001

摘要 ( )   PDF (2797KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过三维计算流体力学软件AVL-Fire模拟了对置活塞二冲程（OP2S）缸内直喷汽油机的扫气、混合气形成和燃烧过程，对比分析了3种不同的缸内流动组织方案，包括：平顶活塞加均匀扫气、平顶活塞加非均匀扫气和凹坑活塞加非均匀扫气对气流运动和扫气过程的影响。同时，针对采用非均匀进气腔的平顶活塞和凹坑活塞方案，分析混合气形成和燃烧过程。结果表明：均匀进气方式可组织较强的涡流，有利于扫气效率的提高；非均匀进气方式可组织滚流，有利于提高压缩过程缸内的湍动能。“凹坑活塞加非均匀扫气”的扫气系统更有利于组织滚流和维持缸内湍流强度，并在点火时刻火花塞附近形成可供稳定着火的可燃混合气。凹坑活塞燃烧室相比平顶活塞燃烧室，其缸内湍动能提高了1.5倍，燃油蒸发量提高了10%，有利于形成均匀混合气和加速燃烧过程。

基于集总参数法的坦克装甲传热分析

胡金锁， 周国印， 王普凯， 吴行， 陈庆昌， 褚庆国

2015, 36(9):  1610-1614.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.002

摘要 ( )   PDF (4497KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究坦克装甲热特征，基于集总参数法进行坦克装甲单元划分，建立了热平衡方程，搭建了坦克装甲热网络，确定了热平衡计算求解方法。对某型坦克在设计工况下的装甲温度进行计算，得出了热特征明显的高温区域，并分析了原因。对某型坦克装甲温度进行试验测量，将测量值与计算值进行了对比，最大误差为6.92%，验证了该模型的合理性。

推力球轴承摩擦力矩特性研究

邓四二，贾永川

2015, 36(9):  1615-1623.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.003

摘要 ( )   PDF (1220KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于滚动轴承动力学理论，建立了推力球轴承动力学分析模型以及摩擦力矩数学模型，仿真分析了不同结构参数、工况参数对摩擦力矩特性的影响规律，并进行了对比验证。研究结果表明：自旋滑动产生的摩擦力矩约为推力球轴承总摩擦力矩的70%；从推力球轴承的设计角度，在保证保持架稳定性的前提下，可以适当增加钢球数和增大保持架兜孔间隙来减小轴承摩擦力矩，但钢球数对摩擦力矩的影响更为明显，且对轴承结构影响最小，应优先考虑；随着轴(座)圈沟曲率半径系数的增大，轴承摩擦力矩呈现指数形式减小，当轴(座)圈沟曲率半径系数达到0.56以后，轴(座)圈沟曲率半径系数的增大对轴承摩擦力矩影响很小，但考虑到推力球轴承的承载能力，轴(座)圈沟曲率半径系数应在0.56~0.58之间选取较为合适；从推力球轴承的使用角度，倾覆力矩、外载荷冲击量和轴承转速会对轴承的摩擦力矩产生显著影响，且外载荷冲击量的影响程度最大。

交会末段制导引信一体化系统射频成像目标轮廓重构方法

王萱， 邓甲昊， 李辉， 陆满君

2015, 36(9):  1624-1631.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.004

摘要 ( )   PDF (7028KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

目标实时精确识别与定位是实现制导引信一体化(GIF)技术的关键，对提高弹药末制导及起爆控制精度具有决定性的意义。以射频成像GIF体制为对象，基于射频成像原理及目标特性，结合计算几何和统计学原理，针对交会末段提出了一种目标轮廓重构方法。该方法通过灰度映射变换，提取仅包含目标信息的灰度值，显著降低了数据量，同时增强了图像对比度；在阈值分割、角点提取的基础上，应用统计学剔除异常值的方法滤除背景噪声并抑制目标边界干扰；利用凸壳技术实现目标轮廓重构，得到可以完全覆盖目标区域的最优凸多边形作为目标轮廓。理论分析和仿真结果表明，该方法时间复杂度低，实时性好，可实现目标的精确识别与定位。

聚甲基丙烯酸甲酯在固体燃料冲压发动机中的燃面退移速率影响因素研究

陈雄， 朱国强， 郑健

2015, 36(9):  1632-1639.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.005

摘要 ( )   PDF (1815KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用数值计算与实验研究相结合的方法，对聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）在固体燃料冲压发动机中的燃速影响因素开展了研究。重点分析了来流空气质量通量和固体燃料装药内径对PMMA燃料平均燃速和局部燃速的影响。研究表明：固体燃料表面的温度、热流密度和局部燃面退移速率沿轴线方向均呈现先逐渐增大后逐渐减小的趋势，极值出现在回流区末端的再附着点附近；固体燃料表面的局部燃面退移速率随装药内径增大而减小，但随空气质量通量的增大而增大；燃料平均燃速与来流空气质量通量呈幂函数递增关系，与固体燃料装药内径呈幂函数递减关系；数值计算和实验得到的影响变化规律吻合较好，但计算值比实验值稍微偏高，最大误差不超过10%. 研究结果对固体燃料冲压发动机燃烧室的优化设计具有重要的参考价值。

不同火焰环境下固体火箭发动机烤燃特性数值模拟

杨后文， 余永刚， 叶锐

2015, 36(9):  1640-1646.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.006

摘要 ( )   PDF (1929KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了研究固体火箭发动机意外遇到火焰环境时的热安全性问题，以高氯酸铵/端羟基聚丁二烯（AP/HTPB）复合固体推进剂为装填对象，针对某种小型固体火箭发动机建立了二维烤燃简化模型。分别对800 K、1 000 K、 1 200 K火焰环境下固体火箭发动机的烤燃特性进行了数值模拟。计算结果表明，3种火焰环境下，AP/HTPB最初着火位置均发生在靠近喷管的药柱外壁一环形区域内；随着火焰温度的提高，着火延迟期快速缩短，着火温度逐渐增大；绝热层的绝热作用随着火焰温度的增大而增强；复合固体推进剂中AP首先发生缓慢分解时的温度随火焰温度的提高而增大。

潜射内弹道性能折算与评估方法

胡松伟

2015, 36(9):  1647-1653.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.007

摘要 ( )   PDF (1553KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

潜射内弹道性能试验具有小子样异总体的特点，通过对环境因子进行Monte Carlo估计，来获取潜射内弹道性能参数的统计规律以及不同状态性能的折算关系，这是基于环境因子仿真的性能折算评估方法。在此基础上提出了采用多元回归筛选环境因素的方法，全面分析了正态环境因子的影响因素，可进一步提高正态环境因子的估值精度；介绍了仿真评估软件系统的构成及仿真实验的设计方法，以速度环境因子估计为例，给出了主要环境因素的相关系数和环境因子的仿真估计结果，可有效进行非设计状态试验数据的转换、性能折算与评估。

机械粉碎法制备纳米CuCr₂O₄及其对高氯酸铵热分解性能的影响

郝嘎子，刘杰，肖磊，高寒，姜炜，李凤生，赵凤起，高红旭

2015, 36(9):  1654-1659.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.008

摘要 ( )   PDF (3093KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用HLG-5型纳米化粉碎机批量制备了粒径约为60 nm的纳米CuCr₂O₄. 通过X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对样品的结构及形貌进行表征，并采用差示扫描量热仪（DSC）分别研究工业CuCr₂O₄、共沉淀法制备的纳米CuCr₂O₄及机械粉碎法制备的纳米CuCr₂O₄对高氯酸铵（AP）热分解性能的影响。结果表明，与前二者相比，机械粉碎法制备的纳米CuCr₂O₄对AP具有更好的催化性能，能够使其速率常数提高，高温分解活化能减小。这将促进纳米CuCr₂O₄作为燃速催化剂在AP基复合推进剂中的应用。

一种随行装药的燃烧性能

梁泰鑫， 吕秉峰， 马忠亮， 肖忠良

2015, 36(9):  1660-1664.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.009

摘要 ( )   PDF (1181KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决随行装药的点火延迟控制及能量释放稳定性问题，提出了一种新的随行装药方案，采用密闭爆发器与30 mm火炮试验对其延时机构的有效性、能量释放的稳定性及燃速进行了研究。结果表明：依托随行装药高密实性，延时机构可对随行装药点火延迟时间进行有效控制；主装药量一定，延时机构厚度存在较佳值，以获得较优的随行装药效应；试验结果基本稳定，初步验证了随行装药结构可靠，燃烧性能基本稳定，有较好的能量释放规律；随行装药具有较高的燃速、燃气释放速率，多-125发射药含量95%时，其燃速最大值是6/7发射药的46倍，最大动态活度达7.4 MPa^-1·s^-1. 改变随行装药中多-125发射药的含量，其燃速、燃气释放速率可调。

密闭空间瞬态液雾粒径及浓度测量实验研究

王悦， 白春华， 李斌， 刘雪岭

2015, 36(9):  1665-1670.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.010

摘要 ( )   PDF (2090KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了深入研究气-液两相云雾粒径及浓度对燃爆参数的影响，利用光全散射法原理建立一套气-液两相云雾粒径及浓度测量系统，以水为液体介质，进行了20 L球型密闭多相爆炸罐二次脉冲气动喷雾云雾粒径分布与浓度测量实验研究。通过不同气动压力与液体喷雾剂量的配比实验，获得了两组相同量级索特平均直径D₃₂（31.24 μm和46.09 μm）、粒径尺寸分布及不同浓度的数据结果。实验结果表明：两组D₃₂条件下不同设计喷雾剂量浓度与实际测量浓度均呈现线性关系；通过湍流碎裂理论推导得出可燃液体同等工况下的D₃₂，为瞬态气-液两相燃爆性能的研究提供了一种新型实验方法。

凝胶汽油双股撞击式雾化速度场实验研究

杨建鲁, 翁春生, 白桥栋, 胡洪波

2015, 36(9):  1671-1679.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.011

摘要 ( )   PDF (8070KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究凝胶剂含量、撞击角以及喷射压力等参数对凝胶汽油双股撞击式雾化速度场的影响，实验室制备了凝胶剂含量分别为4%和5%的QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油样品。利用旋转式流变仪分别对QNJ-4、QNJ-5凝胶汽油的表观粘度进行了测量，并拟合了反映其表观粘度变化的幂率公式。采用粒子图像速度仪测量了撞击角θ分别为60°、75°、90°、105°和120°，喷射压力p为0.5 MPa、 0.75 MPa、1.0 MPa和1.25 MPa条件下双股撞击式雾化流场的速度分布。结果表明：凝胶剂含量越高，反映凝胶汽油表观粘度变化的幂率公式中，粘度系数k越大，流动指数n越小；凝胶剂含量越高，凝胶汽油撞击雾化后的液滴速度越小；在撞击点下游，中心轴线上的液滴速度v_l沿轴线呈总体下降的趋势，但由于撞击点产生的不稳定波的作用，液滴速度v_l会出现波动；随着撞击角的不断增大，凝胶液滴的核心速度v_c不断减小，但在撞击角为105°会出现暂时增大；随着喷射压力的增大，凝胶汽油雾化后的核心速度v_c不断增大，但增大幅度越来越小。

基于粒子群优化的再入可达区计算方法研究

赵江， 周锐

2015, 36(9):  1680-1687.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.012

摘要 ( )   PDF (1184KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对升力式高超声速飞行器再入可达区计算问题，提出了一种粒子群优化（PSO）和倾侧角反转相结合的混合求解方案。为了减小待优化变量的搜寻空间，设计了一种参数化的倾侧角剖面，利用约束PSO算法求解满足再入过程约束和末端约束的最优滑翔轨迹。通过倾侧角正向和逆向反转逻辑直接生成倾侧角指令集合，进而实现高超声速飞行器再入可达区的快速估算。高升阻比再入滑翔飞行器CAV-H仿真实例表明，该混合优化求解方案易于实现且无需预估参数初值，具有良好的可操作性。

光学陀螺随机误差特性的混合理论方差方法分析

汤霞清， 程旭维， 高军强

2015, 36(9):  1688-1695.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.013

摘要 ( )   PDF (1159KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为更有效地测试和分析光学陀螺的随机误差特性，提出采用混合理论方差(TheoH)的方法全面表征和分析陀螺输出数据。该方法建立在Allan方差和去偏的#1理论方差（Theo1）的基础上，解决了Allan方差计算的平均时间只能够达到数据持续时间长度的一半，以及长相关时间下置信度下降的问题，同时构造的新方法能够自动去除Theo1方差相对于Allan方差的偏差。对比分析了新方法对白噪声特性以及光纤陀螺实测数据中随机噪声的类型和噪声水平的辨识结果。实验结果表明，通过去除偏差和提高方差估计的置信度，新混合理论方差方法对估计各种白噪声以及长相关时间下光纤陀螺噪声特性提取更有效，精度更高，同时能够兼容Allan方差对量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、速度随机游走、速率斜皮5种噪声进行无偏估计。

减压条件下竖直边界附近气泡动力学行为数值与实验研究

崔杰， 周塞北， 王逸， 何宝

2015, 36(9):  1696-1703.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.014

摘要 ( )   PDF (9254KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为深入探究气泡与边界的相互作用规律，设计了减压条件下气泡动力学实验方法，并基于势流理论，建立气泡与壁面相互作用的三维数值模型。将计算值与实验结果进行对比发现，二者吻合较好，数值模型可以较好地模拟气泡在第一周期与边界的相互作用。此外，开展减压电火花实验产生大尺度的气泡，研究气泡第一周期以后气泡与壁面的相互作用，得到计及浮力影响的气泡射流后形成环状气泡的运动形态，以及气泡射流角度随距离参数和浮力参数的变化规律，为气泡对结构的毁伤研究提供可行的数值和实验方法。

水下目标的Gammatone子带降噪和希尔伯特-黄变换特征提取

王曙光， 曾向阳， 王征， 王强

2015, 36(9):  1704-1709.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.015

摘要 ( )   PDF (1506KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

水下目标识别是水声探测中的关键技术，具有重要的应用价值。海洋环境的复杂性导致水下目标识别中存在不可回避的噪声干扰。以人耳听觉机理为基础，提出了一种结合Gammatone滤波器、小波阈值降噪和希尔伯特-黄变换（HHT）的水下目标识别方法。采用Gammatone滤波器实现人耳听觉机理的模拟，并在此基础上进行小波阈值降噪，提高系统的噪声鲁棒性，然后利用HHT进行时频分析和特征提取。利用实际水下目标数据进行识别实验，对提出的方法进行了验证。实验结果表明，提出的方法在低信噪比条件下具有良好的鲁棒性，并具有较好的识别效果。

周期性环境条件下围护结构热物性对系统能耗及目标热控效果的影响

叶宏， 张海涛

2015, 36(9):  1710-1721.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.016

摘要 ( )   PDF (18924KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

研究探讨了周期性环境条件下，围护结构材料的热物性对主动通风式热控系统的能耗和目标表面温度时间稳定性及空间均匀性等热控效果的影响。基于简化模型遍历分析了实际气象条件下，围护结构的导热系数和体积比热容两个关键参数对系统平均功耗及目标热控效果的影响，发现体积比热容的影响对材料导热系数的取值及进风温度与环境日平均温度相对高低有很强的依赖性。环境日平均温度高于或低于进风温度时，系统平均功耗及目标热控效果的主导因素为导热系数。环境日平均温度与进风温度接近时，在导热系数小于0.1 W/(m·K)的情况下，体积比热容对系统平均功耗及热控效果影响较小；但导热系数高于0.1 W/(m·K)时，增大体积比热容可降低系统平均功耗且提高目标表面温度时间稳定性及空间均匀性。

数码假彩色成像技术研究

吴坚业， 张拴勤， 殷德飞

2015, 36(9):  1722-1726.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.017

摘要 ( )   PDF (2875KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

假彩色成像侦察一直受到世界各国的重视，近年来随着遥感技术的发展，假彩色照相也已用于植被、地面资源考察，水域污染检查等方面。随着数码技术的不断发展，传统胶片成像日趋淘汰，国内彩红外胶片基本停产。通过分析传统胶片假彩色成像的原理，提出了利用数码成像设备加装近红外滤光片，二次成像，分别提取绿、红、近红外值再合成图像的方案，实现假彩色成像，并通过典型伪装网小样进行了实验验证，实验结果表明本方案数码假彩色成像方法可行。

平面曲线端铣加工过程铣削力的建模与预测

罗智文， 赵文祥， 焦黎， 王西彬， 谭方浩， 刘志兵， 梁志强

2015, 36(9):  1727-1735.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.018

摘要 ( )   PDF (3247KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对平面曲线端铣加工过程，提出一种考虑瞬时进给方向的铣削力预测方法。铣削加工时每齿进给量、切入/切出角以及瞬时切屑厚度等铣削参量随着曲线曲率的改变而变化，将单个频齿周期内的曲线加工过程看做是一系列铣削条件恒定的微小稳态加工过程，建立了等效进给量、切入/切出角的矢量计算模型，通过计算每一微小阶段的铣削参量，推导了平面曲线端铣中基于傅里叶级数展开的铣削力模型。以PCrNi3MoVA钢为工件材料，分别进行圆弧和Bezier曲线端铣加工试验，试验结果表明，预测的铣削力在幅值和变化趋势上与试验测量结果吻合良好，验证了该铣削力预测方法的有效性。

阳极偏置法摩擦辅助硫酸盐电铸铜

任建华， 朱增伟， 沈春健， 唐小聪， 朱荻

2015, 36(9):  1736-1742.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.019

摘要 ( )   PDF (3302KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了将机械摩擦应用于药型罩的硫酸盐电铸铜，基于铜离子两步还原原理，提出了一种新摩擦辅助方式的电铸铜工艺。将阴极卧式放置，在阴极框内填充适量不导电游离微珠至芯模水平中线左右，同时阳极偏置于没有微珠的上部。电铸过程中，铜离子在正对阳极的较强电场区域先沉积，然后芯模的旋转使沉积层被微珠摩擦，从而改善了辅助摩擦的电沉积过程，避免毛刺的产生，提高电铸层质量。试验结果表明：在较低转速下可以更好地利用铜离子两步还原原理及阳极偏置法，让铜离子先沉积，再被硬质微珠摩擦，在无添加剂的硫酸盐溶液中得到表面平整的铜沉积层，同时电铸层的晶粒和微观组织得到细化和改善；当转速为5 r/min时，得到显微硬度为139 HV，抗拉强度为333 MPa的铜电铸层；当采用不溶性阳极时，可进一步增强电铸铜的机械性能，抗拉强度达到460 MPa. 为了将机械摩擦应用于药型罩的硫酸盐电铸铜，基于铜离子两步还原原理，提出了一种新摩擦辅助方式的电铸铜工艺。将阴极卧式放置，在阴极框内填充适量不导电游离微珠至芯模水平中线左右，同时阳极偏置于没有微珠的上部。电铸过程中，铜离子在正对阳极的较强电场区域先沉积，然后芯模的旋转使沉积层被微珠摩擦，从而改善了辅助摩擦的电沉积过程，避免毛刺的产生，提高电铸层质量。试验结果表明：在较低转速下可以更好地利用铜离子两步还原原理及阳极偏置法，让铜离子先沉积，再被硬质微珠摩擦，在无添加剂的硫酸盐溶液中得到表面平整的铜沉积层，同时电铸层的晶粒和微观组织得到细化和改善；当转速为5 r/min时，得到显微硬度为139 HV，抗拉强度为333 MPa的铜电铸层；当采用不溶性阳极时，可进一步增强电铸铜的机械性能，抗拉强度达到460 MPa.

环状内外球面智能精密磨削方法与控制模型研究

胡德金

2015, 36(9):  1743-1749.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.020

摘要 ( )   PDF (3456KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出了一种基于法线跟踪的环状内外球面智能精密磨削方法，其原理是：球面球心与工件坐标系原点重合、球面绕坐标系的y轴旋转。在磨削过程中，控制砂轮主轴的摆动角度，使砂轮主轴旋转中心线与球面母线上磨削点的法线始终保持重合。进一步对球面尺寸进行实时检测，对砂轮损耗进行自动补偿，自动完成整个磨削过程。以此方法研制出原型机。研究结果表明，所提出的方法能够用简单的控制模型实现内外球面智能化的精密磨削。

基于Taylor杆的Ti-5553钛合金动态特性研究

杜文文，王琳，赵登辉，智茂盛，徐欣

2015, 36(9):  1750-1756.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.021

摘要 ( )   PDF (2121KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用Taylor杆冲击实验与数值模拟方法研究了Ti-5553钛合金在高应变率冲击下的动态行为。Ti-5553合金在两种热处理工艺处理后获得了不同准静态力学性能的等轴组织和双态组织。在泰勒杆冲击实验的基础上，应用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件研究了材料参数屈服强度值σ_s和失效应变值ε_f的变化对Taylor杆冲击能量、速度、加速度等过程参量和冲击结果的影响，将σ_s值设定为1 170~1 400 MPa，ε_f设定为0.1~0.8. 研究结果表明：屈服强度值的变化对冲击前后能量、速度、加速度的改变量影响较小。随着屈服强度值的增大，冲击过程中能量、速度、加速度的变化速率有所增加，冲击后试样的应变量减小；失效应变值的变化对冲击过程量有明显影响；对等轴组织钛合金，ε_f<0.7时，随着失效应变值的增大，能量、速度、加速度的变化速率逐渐增大，试样冲击后几乎无回弹现象；当ε_f ≥0.7时，过程参量曲线全部重合，试样冲击后有明显回弹现象；当设定ε_f =0.75和ε_f =0.35时，等轴组织和双态组织钛合金分别符合真实Taylor杆冲击变形特征。

基于超声技术的齿轮残余应力测量方法研究

潘勤学， 刘帅， 肖定国， 靳鑫

2015, 36(9):  1757-1765.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.022

摘要 ( )   PDF (6339KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

齿轮是机械传动中最重要的零部件之一，被广泛应用于各类军用和民用机械装备中。国防工业的发展对齿轮传动的使用寿命、传动效率、可靠性等都提出了越来越高的要求。齿轮在服役使用过程中经常发生齿轮的失效，失效的模式多为轮齿齿面的疲劳点蚀和根部疲劳断裂，失效的现象严重影响了装备的传动性能以及可靠性。引起这两种失效的主要原因是工作过程中的疲劳，而残余应力是引起疲劳失效的主要原因之一。由于齿轮的形状复杂，轮齿空间狭窄，传统方法很难准确、快速地进行齿轮残余应力的测量。提出了利用超声临界折射纵波测量齿轮残余应力的方法，研究了临界折射纵波在齿面及齿根附近的传播规律、设计了用于齿轮残余应力测量的传感器和自动化测量装置。研究结果表明，采用超声临界折射纵波法能够实现齿轮残余应力的准确、快速测量。

一种消除材料属性对脉冲涡流缺陷轮廓重构影响的方法

朱红运， 王长龙， 王建斌， 江涛

2015, 36(9):  1766-1771.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.023

摘要 ( )   PDF (1486KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用脉冲涡流技术对缺陷轮廓进行重构时，不同属性材料中相同尺寸缺陷的检测信号特征存在较大的差别，缺陷轮廓重构的精度会受被测试件材料属性的影响，为有效地消除其影响，提出了一种基于不变函数的缺陷轮廓重构方法。该方法通过采用表征同一缺陷的两个不同特征量构建了能够消除材料属性影响的不变函数，而后通过建立由检测信号到缺陷轮廓的非线性映射关系模型，实现了不同属性材料的缺陷轮廓重构。将该方法应用于不同材料的缺陷重构实验，结果表明：该方法不仅可以有效地消除材料属性对缺陷轮廓重构的影响，而且具有较高的重构精度和较强的抗噪声干扰能力，是一种有效可行的缺陷重构方法。

基于高速数字图像相关法的疲劳裂纹尖端位移应变场变化规律研究

高红俐， 刘欢， 齐子诚， 刘辉， 郑欢斌

2015, 36(9):  1772-1781.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.024

摘要 ( )   PDF (18620KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

应用高速摄像数字图像相关法研究了谐振式疲劳裂纹扩展试验中紧凑拉伸（CT）试件在高频正弦交变载荷作用下，裂纹稳态扩展阶段裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律。采用数字化高速摄影设备采集系列正弦交变载荷作用下CT试件数字散斑图像，应用数字图像相关(DIC)法计算每幅图像裂纹尖端区域位移和应变场，对裂纹尖端区域特征点的位移、应变值采用最小二乘正弦拟合方法进行拟合，求出振幅、相位、平均载荷等特征量，将拟合出的应变或位移正弦曲线和所对应的系列散斑图像进行匹配，找到一个应力循环内特征位置的图像。使用动态高精度应变仪测量了CT试件在一个应力循环内裂纹尖端点应变值，试验结果表明，DIC应变测量最大误差为4.12%，验证了所提出DIC测量方法的可行性。在此基础上，进行了基于高速DIC方法的谐振式疲劳裂纹扩展试验，研究了疲劳裂纹未扩展时裂纹尖端应变幅值和疲劳循环次数的关系及疲劳裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域位移和应变场的变化规律。

基于弹塑性本构的单股钢丝绳受力分析

任志乾，于宗乐，陈循，王岩磊

2015, 36(9):  1782-1789.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.025

摘要 ( )   PDF (7076KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对单股钢丝绳在受到冲击载荷作用下的失效问题，采用有限元法开展了其结构弹塑性分析。利用钢丝绳单丝试验数据，拟合得到了相应的弹塑性本构模型参数，根据钢丝绳钢丝几何空间构型，建立了钢丝绳的三维有限元模型。在静载荷和冲击载荷下分别对钢丝绳内部钢丝的受力进行了计算，得到了在各层钢丝的Von Mises应力和等效塑性应变分布。结果表明，各层钢丝内侧接触部位的Von Mises应力和等效塑性应变均相对较大，是引发钢丝绳结构失效的关键部位。

基于分数阶微积分的裂纹转子系统非线性动力学特性研究

李志农， 王海峰， 肖尧先

2015, 36(9):  1790-1798.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.026

摘要 ( )   PDF (1196KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在考虑非线性涡动的情况下，建立了分数阶阻尼裂纹转子系统的非线性动力学模型，并用龙格-库塔法和连分式Euler法对其进行了数值仿真。讨论了分数阶阶次、转子转速和裂纹深度对分数阶阻尼裂纹转子系统非线性动力学特性的影响。研究结果表明：对于具有分数阶特性的转子系统，采用分数阶来建立裂纹转子系统模型，能更好地揭示系统的非线性动力学特性；在相同的裂纹深度和相同的分数阶阶次下，随着转速比的增加，转子系统依次经历混沌、倍周期和周期运动；在相同的转速比和相同的分数阶阶次下，裂纹深度比较小时，引起的转子刚度变化量不大，一般不会出现复杂的分叉与混沌现象；随着裂纹深度的加深，转子的刚度减小，转子系统呈现复杂的振动特性，裂纹故障特征越来越明显，转子系统由单周期运动变换到倍周期运动，二倍频分量占主导地位，同时其他倍频分量也相继出现。这些有价值的结论对转子裂纹的故障诊断提供了参考。

研究简报

基于起动发电一体机的车用混合动力总成控制策略研究

肖磊， 韩雪峰， 陈锐， 邢杰， 黄冠富

2015, 36(9):  1799-1804.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.027

摘要 ( )   PDF (5362KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对未来军用混合动力车辆的需求，设计了一种基于起动发电一体机（ISG）电机的高功率密度混合动力总成方案，制定了相应的基线式控制策略。在基于ADVISOR构建的后向仿真模型中，以某型轻型越野车辆参数以及混合动力总成的参数作为仿真输入条件，分析了动力总成对车辆动力性能和燃油经济性的影响。仿真结果表明：基于ISG电机的混合动力总成扭矩输出值与原车发动机相比获得较大提升；同时优化了发动机工作点，降低了发动机油耗，提升整车的燃油经济性。

基于任务-网络模型的装甲车辆乘员脑力负荷评价方法研究

刘维平， 聂俊峰， 金毅， 白雅娟

2015, 36(9):  1805-1810.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.028

摘要 ( )   PDF (1119KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以多资源理论（MRT）为基础，充分考虑装甲车辆乘员作业特点，从人的信息处理方式入手建立了基于信息执行通道的乘员任务-网络模型，提出了基于任务-网络模型的装甲车辆乘员脑力负荷评价方法。以装甲车辆炮长发现目标并射击任务操作为实例进行分析评价，结果表明，该方法能够清楚地描述乘员全任务过程中脑力负荷的变化情况，有效地找出脑力负荷异常的时间节点和产生原因，量化评估乘员的脑力负荷。

某全闭环操瞄系统的火炮身管指向控制研究

李伟， 杨刚， 陈腾飞， 韩崇伟

2015, 36(9):  1811-1818.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.029

摘要 ( )   PDF (1203KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

某履带式自行火炮的操瞄系统采用捷联惯导系统（SINS）测量火炮身管指向进行瞄准，使得高低伺服和方向伺服存在控制耦合，瞄准性能易受车体姿态影响。根据车体坐标系下的全闭环操瞄系统控制模型，对被控模型进行等效变换，得到平动坐标系下含非匹配不确定干扰的伺服被控模型，将原有的耦合干扰、建模误差等转换为各伺服分系统的外扰，分别对伺服分系统设计自抗扰控制器。自抗扰控制器可对外扰进行观测，并在非线性状态误差反馈控制器中进行补偿，克服外扰造成的伺服系统超调。在车体初始姿态分别为水平和倾斜6°条件下进行仿真，结果表明：与采用自适应滑模变结构控制相比，采用自抗扰控制策略的伺服瞄准系统实现了平稳、精确瞄准，超调小，有效地抑制了非匹配不确定干扰，且控制器输出平滑。

舰艇摇摆下射界动态变化对武器目标分配的影响

余戌曈， 吴玲， 卢发兴

2015, 36(9):  1819-1824.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.09.030

摘要 ( )   PDF (1472KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

研究了舰艇摇摆下武器射界的动态变化，及其对武器目标分配问题的影响。在甲板面参考系建立目标运动模型，将舰艇摇摆转换为目标的相对运动。定义舰艇最大摇摆误差角来表征舰艇摇摆下目标位置与武器射界之间的关系，并基于该角度值得到摇摆情况下的武器目标分配规则。通过算例计算分析了轻度模式、中度模式、重度模式、重度损伤模式4种不同舰艇摇摆模式下的最大摇摆误差角。舰艇最大摇摆误差角可作为摇摆条件下武器目标分配的依据，同时可为舰船设计中武器水平射界重叠区的设计提供参考。研究了舰艇摇摆下武器射界的动态变化，及其对武器目标分配问题的影响。在甲板面参考系建立目标运动模型，将舰艇摇摆转换为目标的相对运动。定义舰艇最大摇摆误差角来表征舰艇摇摆下目标位置与武器射界之间的关系，并基于该角度值得到摇摆情况下的武器目标分配规则。通过算例计算分析了轻度模式、中度模式、重度模式、重度损伤模式4种不同舰艇摇摆模式下的最大摇摆误差角。舰艇最大摇摆误差角可作为摇摆条件下武器目标分配的依据，同时可为舰船设计中武器水平射界重叠区的设计提供参考。