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    2017年 第38卷 第9期    刊出日期:2017-09-30
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    2017, 38(9):  0. 
    摘要 ( )   PDF (883KB) ( )  
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    高速《Symbol》v湿式换挡离合器排油阀临界开启和关闭压力研究
    娄伟鹏, 郑长松, 李和言, 陈建文, 张周立, 马源
    2017, 38(9):  1665-1672.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.001
    摘要 ( )   PDF (3145KB) ( )  
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    为了解决湿式离合器在高转速下分离时活塞腔内的油液无法完全排出的问题,对所设计的离心式排油阀进行研究。在受力分析的基础上建立了排油阀的数学模型,分析了排油阀中钢球的运动过程,搭建了具有排油阀的湿式离合器测试系统,对排油阀的临界开启和关闭压力进行了实验研究。仿真和实验结果表明:离合器在高转速下分离时,排油阀能有效排出活塞腔内的油液;排油阀的临界开启和关闭压力均会随着阀体倾角α和钢球半径rb的增大而增大;根据该变化规律,提出了通过临界开启压力的最小值和临界关闭压力的最大值确定α和rb取值范围的计算方法。
    车辆柴油机缸套动载荷磨损计算模型研究
    王宪成, 杨绍卿, 马宁, 赵文柱
    2017, 38(9):  1673-1680.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.002
    摘要 ( )   PDF (4605KB) ( )  
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    为实现车辆柴油机缸套动载荷磨损的数值仿真计算,基于大修柴油机缸套表面形貌分析,确定并提出了缸套动载荷磨损的模式与简化机理;结合Archard黏着磨损模型和二体磨粒磨损模型,推导了动载荷磨损深度的一般表达式;利用缸套试件磨损试验数据,采用响应面拟合法建立磨损系数中的参数与载荷参数的数值关系,并通过两组缸套动载荷磨损试验对磨损计算模型进行了验证。实测与计算结果对比表明,磨损质量最大计算误差为6.15%,模型具有可靠的精度。
    一种基于分层多尺度卷积特征提取的坦克装甲目标图像检测方法
    孙皓泽, 常天庆, 王全东, 孔德鹏, 戴文君
    2017, 38(9):  1681-1691.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.003
    摘要 ( )   PDF (3619KB) ( )  
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    针对坦克装甲目标的图像检测任务,提出一种基于分层多尺度卷积特征提取的目标检测方法。采用迁移学习的设计思路,在VGG-16网络的基础上针对目标检测任务对网络的结构和参数进行修改和微调,结合建议区域提取网络和目标检测子网络来实现对目标的精确检测。对于建议区域提取网络,在多个不同分辨率的卷积特征图上分层提取多种尺度的建议区域,增强对弱小目标的检测能力;对于目标检测子网络,选用分辨率更高的卷积特征图来提取目标,并额外增加了一个上采样层来提升特征图的分辨率。通过结合多尺度训练、困难负样本挖掘等多种设计和训练方法,所提出的方法在构建的坦克装甲目标数据集上取得了优异的检测效果,目标检测的精度和速度均优于目前主流的检测方法。
    高速载流电枢表面瞬态温度场仿真与测量
    张玉燕, 孙莎莎, 王振春, 曹海要, 战再吉
    2017, 38(9):  1692-1698.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.004
    摘要 ( )   PDF (3164KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高速滑动电接触属于特殊工况下的摩擦磨损问题。大载流条件下,电枢和滑轨接触表面间的瞬态温升是导致材料失效的重要原因。为研究引起电枢温升的因素,在传热学理论的基础上建立了电接触副的二维有限元模型,通过控制单一变量的方法,研究了各仿真参数对电枢温升的影响规律。研究结果表明:电枢最高温度分别随电流、滑行距离、接触面摩擦因数的增大呈增长趋势,随接触压力的增大呈“U”型变化趋势。在此基础上,进行了电接触构件表面温度测量实验,实验结果与理论分析结果基本吻合,表明所建仿真模型的正确性,为大载流高速滑动电接触中接触副材料的选取及如何降低温升、提高电接触性能提供了参考依据。
    某箱式火箭炮对面目标分布式杀伤最优火力分配
    李臣明, 宦超, 石怀龙
    2017, 38(9):  1699-1704.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.005
    摘要 ( )   PDF (1267KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了提高某箱式火箭炮的作战效能,提出一种基于分布式多点射击效率评定的最优火力分配方法,建立了射击效率评定模型和火力分配模型。以平均相对毁伤面积为射击效率指标,通过对面积目标网格微元积分,以最大射击效率为目标函数进行优化搜索,在求取射击效率的基础上确定出射击点的数量和坐标。区分目标中心单点射击和分布式多点射击两种情况进行了对比计算,结果表明:两种射击方法的射击效率均随用弹量的增加而增大;采用分布式最优火力分配方法比单点射击方法的射击效率大幅提高,最高可达17.28%.
    小攻角下船尾外形对旋转弹丸马格努斯效应影响的数值研究
    雷娟棉, 张嘉炜, 谭朝明
    2017, 38(9):  1705-1715.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.006
    摘要 ( )   PDF (8154KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了研究小攻角下船尾外形对旋转弹丸马格努斯效应的影响,对不同船尾外形的旋转弹丸进行了数值模拟,得到了气动力及力矩随马赫数Ma、船尾角θt和船尾长度Lt与弹径D的比值Lt/D的变化。根据气动特性及流场结构,分析了船尾及马赫数对旋转弹丸马格努斯效应的影响,并研究了旋转弹丸马格努斯效应的产生机理。结果表明:在船尾段,由边界层位移厚度的非对称畸变所产生的沿z轴负方向的力随θt和Lt /D的增大而逐渐增大;由周向切应力非对称畸变所产生的沿z轴正方向的力沿x轴逐渐增大,随Ma的增大而逐渐增大,随θt和Lt/D的增大而逐渐减小;由沿弹体轴向和周向压力分布的非对称性所产生的沿z轴负方向的力随θt和Lt/D的增大而逐渐增大,并且在超声速时随Ma的增大而逐渐减小,在亚跨声速时随Ma的增大而逐渐增大。
    扫频式干扰对调频多普勒引信的干扰机理研究
    李泽, 闫晓鹏, 栗苹, 郝新红, 王建涛
    2017, 38(9):  1716-1722.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.007
    摘要 ( )   PDF (3398KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了揭示扫频式干扰对调频多普勒引信的干扰机理,在分析谐波定距调频多普勒引信的工作原理和扫频式干扰信号特征的基础上,理论推导了扫频式干扰信号作用下调频多普勒引信的响应过程,阐明了扫频式干扰对调频多普勒引信的干扰机理,并进行了仿真分析和试验验证。理论推导、仿真分析和试验表明:与点频干扰相比,扫频式干扰本身具有容错性,通过合理设置扫频参数,即可对谐波定距调频多普勒引信进行干扰,但引信加入各谐波间的严格逻辑时序判决措施后,其干扰效果会变差。
    中高应变率条件下TC18钛合金动态力学行为的实验研究
    冉春, 陈鹏万, 李玲, 张旺峰
    2017, 38(9):  1723-1728.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.008
    摘要 ( )   PDF (5511KB) ( )  
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    应变和应变率是影响材料力学行为的两个重要因素,分离式霍普金森压杆(SHPB)技术是实现不同应变和应变率加载的有效途径之一。为研究室温下TC18钛合金的塑性变形和破坏行为,采用SHPB,通过调节子弹长度和速度实现对TC18钛合金圆柱试样不同应变和应变率的加载。实验得到了TC18钛合金在不同应变率下的真应力-真应变曲线和同一应变率不同应变下的真应力-真 应变曲线,并分别分析了应变硬化和应变率强化效应对TC18钛合金的动态力学性能的影响。实验结果表明:TC18钛合金压缩试样破坏时断口与加载方向(轴线)之间的夹角约为45°,其压缩破坏形式为典型的剪切破坏,与应变和应变率相关;应变率越高,TC18钛合金的流动应力和屈服强度越高,故该材料具有明显的应变率强化效应;绝热剪切带是裂纹形成和试样发生宏观剪切破坏的先兆。
    用于微层裂物质诊断的小型动量探针技术
    陈浩玉, 洪仁楷, 陈永涛, 张世文, 任国武, 莫俊杰
    2017, 38(9):  1729-1735.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.009
    摘要 ( )   PDF (5437KB) ( )  
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    针对目前微层裂物质诊断技术的不足,设计了一种小型化动量探针。在传统动量传感器的基础上对传感界面和保护膜的测试结构进行改进,并结合数值模拟和联合实验诊断技术对小型化动量探针的测速结果数据进行解读。研究结果表明:改进后的动量探针可获取持续稳定的高质量信号,测试时长得到延长;小型化导致部分时段测速结果产生偏差,但第1速度峰值时刻之前的测速结果可信度高,可用于定量诊断微层裂物质空间密度分布。
    地震后地下受损拱结构的抗爆炸能力研究
    唐廷, 周健南
    2017, 38(9):  1736-1744.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.010
    摘要 ( )   PDF (11770KB) ( )  
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    为了评估地下结构的地震后抗爆炸能力,以边墙高3.0 m、半径3.0 m的半圆拱结构为模拟对象,假定了7种裂缝可能出现的位置。采用网格划分软件TrueGrid构建网格模型,基于LS-DYNA数 值模拟分析地下拱结构在1条裂缝、2条裂缝和3条裂缝条件下的抗爆炸能力。分析结果表明:1条裂缝存在的条件下,地下拱结构的抗爆炸能力平均下降50%以上,裂缝的位置对地下拱结构的抗爆炸能力有明显影响,底板与边墙连接处的裂缝影响最大,拱顶正中的竖向裂缝影响最小;多条裂缝条件下的抗爆炸能力与单一裂缝相比没有明显区别,其抗爆炸能力的大小与各条裂缝单独存在时的最小抗爆炸能力相等。
    基于小波变换的混凝土压缩损伤模式识别
    王宗炼, 任会兰, 宁建国
    2017, 38(9):  1745-1753.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.011
    摘要 ( )   PDF (6921KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了实时获取混凝土中微裂纹扩展演化的物理信息,对实验采集的每一个声发射信号作小波变换,识别出3种典型模式的声发射信号;根据声发射信号的事件密度变化规律和脆性材料断裂理论,将混凝土压缩破坏过程分为微孔洞压缩闭合、裂纹萌生、裂纹生长和裂纹汇合4个阶段。根据混凝土材料中声发射信号频率与裂纹源尺寸呈反比例关系以及声发射信号在4个破坏阶段中的分布特征,将3种模式的声发射信号分别对应于裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩闭合、裂纹汇合。实验结果表明,裂纹萌生、裂纹生长和微孔洞压缩闭合、裂纹汇合对应的声发射信号的上升时间依次增长、频率逐渐降低,与应变能释放理论相符合。
    基于功率谱对消的时域相关认知跳频谱检测算法
    李彤, 苗成林, 吕军
    2017, 38(9):  1754-1760.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.012
    摘要 ( )   PDF (5066KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    认知跳频技术将认知无线电运用到跳频通信中,通过检测认知跳频频谱中的“频谱空穴”来更新跳频点集,避免频点碰撞,提高频谱利用率。针对频谱检测中的时域相关算法因噪声和授权信号的存在,导致频谱空穴的判定门限难以确定,从而使占用信号的检测概率较低的问题,提出了一种基于功率谱对消的时域相关算法来检测跳频谱。与未经过功率谱对消运算的传统时域相关算法相比,该算法能有效提高信号的检测概率,具有实时性好、克服白噪声不确定性、抑制授权信号干扰的优点。理论分析与仿真结果表明,基于功率谱对消的时域相关算法优于传统时域相关算法。
    基于混合自适应遗传算法的相控阵雷达任务调度
    张浩为, 谢军伟, 张昭建, 宗彬锋, 陈唐军
    2017, 38(9):  1761-1770.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.013
    摘要 ( )   PDF (2643KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对相控阵雷达任务调度NP难题,提出一种混合自适应遗传算法进行求解。在构建相控阵雷达任务调度优化模型的基础上,通过混沌理论优化初始种群,采取精英保留和混合排名的选择策略以及设计自适应的交叉、变异算子来提升算法的搜索性能;在自适应遗传算法的框架下,提出启发式脉冲交错算法,以利用雷达任务中的等待期来交错执行其他任务的发射期或接收期。仿真结果表明:相比于基于遗传算法的调度方法,改进算法的搜索效率更高、结果更优;相比于传统启发式算法,改进算法的调度成功率、时间利用率和实现价值率均得到了提升,并有效降低了时间偏移率。
    滑动置信度约束的红外弱小目标跟踪算法研究
    曾溢良, 蓝金辉, 邹金霖
    2017, 38(9):  1771-1778.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.014
    摘要 ( )   PDF (6860KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了提高红外视频弱小目标的跟踪精度,提出了滑动置信度约束的弱小目标跟踪方法。在快速自适应中值滤波的红外图像背景抑制技术的基础上,设计了正交变换和置信域约束的轨迹预测,利用加权参数增强目标函数的收敛性能,提高下一位置初的预测准确度;通过轨迹相邻点的位置差计算搜索窗口的大小,搜索与之相匹配的特征点进行关联处理,完成对初预测点的筛选;以滑动轨迹置信度检验为准则判决轨迹的真实性,并进行目标轨迹更新以实现对弱小目标的准确跟踪。通过红外弱小目标视频对所提算法进行了实验验证,结果表明,该算法对红外弱小目标的跟踪轨迹误差有较小的均方偏差与均方差,在噪声消除和对图像整体信息保护方面都具有良好的性能。
    一种用于水下小尺度运动阵列的目标波达方向估计方法
    郭拓, 王英民, 张立琛
    2017, 38(9):  1779-1785.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.015
    摘要 ( )   PDF (1912KB) ( )  
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    为解决水下小尺度运动阵列对目标定位的孔径和样本不足问题,采用合成孔径方法实现孔径的扩展。通过分析相干信源情况下不同阵元数与样本数之比时样本协方差矩阵的谱分离特性,提出采用小快拍的主特征空间目标波达方向估计方法。研究结果表明:仿真实验中,阵元数与样本数之比为5时,该方法依然可以正确分辨4个目标;水池试验中,阵元数与样本数之比为4.8时,该方法同样可以准确分辨3个相邻目标。该方法不需要先验信息如信源个数等,解决了小尺度运动阵列在实际应用时所暴露的孔径和样本方面的固有局限,可满足实际应用需求。
    欠驱动自主水下航行器空间曲线路径跟踪控制研究
    苗建明, 王少萍, 范磊, 李元
    2017, 38(9):  1786-1796.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.016
    摘要 ( )   PDF (3570KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对具有模型不确定性和输入饱和的欠驱动自主水下航行器(AUV),提出一种基于改进反步法的简单实用三维空间曲线路径跟踪鲁棒控制器。在 Serret-Frenet 坐标系下建立了空间曲线路径跟踪误差模型,结合视线角制导和虚拟向导法,设计了基于李雅普诺夫理论和改进反步法的运动学和动力学控制器。不同于传统的积分器反步法,该方法在控制器设计中采用跟踪误差的积分来增加控制器的鲁棒性,不会增加系统的状态变量和计算量;针对设计的运动学控制器存在非因果现象的问题,借助动力学模型求解出运动学控制器表达式;针对传统反步法存在的“微分爆炸”现象及动力学控制器过于复杂的问题,采用非线性跟踪微分器对控制器进行简化。仿真结果表明:采用所设计的基于改进反步法的控制器能够实现欠驱动 AUV 在模型参数不确定性和输入饱和作用下的三维空间曲线路径跟踪控制,控制精度和鲁棒性明显优于常规反步法。
    结构间隙对芳纶纤维增强复合装甲结构抗侵彻性能的影响
    李茂, 侯海量, 朱锡, 黄晓明, 李典, 陈长海, 胡年明
    2017, 38(9):  1797-1805.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.017
    摘要 ( )   PDF (7212KB) ( )  
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    采用由5 mm厚的前置钢板、60 kg/m2面密度的芳纶纤维增强复合材料层合板抗弹芯层、10 mm厚的后置钢板构成的夹芯式复合装甲结构,模拟舰船舷侧复合夹芯舱壁结构。根据面板与芯层间有无50 mm的间隙,将复合装甲结构分为无间隙式、后间隙式、前后间隙式3种结构型式。开展了复合装甲结构在质量40 g、最高初速约为1 630 m/s的高速圆柱体弹丸冲击下的抗侵彻性能实验,提出了钢质面板和芳纶纤维增强复合材料层合板芯层的破坏模式,研究了复合装甲结构的抗侵彻机理,对比分析了同一穿甲载荷冲击下3种复合装甲结构的抗弹性能。结果表明:前置面板的破坏模式主要为剪切冲塞;面板与芯层之间的间隙对芳纶纤维增强复合材料板的破坏模式及钢质背板的变形量影响较大、对前置面板影响较小;同一穿甲载荷冲击下,间距的存在有利于复合装甲结构综合抗侵彻性能的提高。
    弹丸在膛内运动的回波信号瞬时频率估计方法研究
    王鉴, 韩焱, 王黎明, 张丕状, 陈平
    2017, 38(9):  1806-1814.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.018
    摘要 ( )   PDF (8251KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    微波干涉仪可获取含内弹道运动信息的多普勒回波信号,为有效地估计回波信号的瞬时频率,利用短时傅里叶变换、Wigner-Ville变换、多项式调频小波变换(PCT)等方法对含有不同噪声的模拟弹丸回波信号和真实的弹丸回波信号进行分析和对比。研究结果表明:多项式调频小波构造匹配变换核的PCT方法时频聚集性最好,瞬时频率估计精度最高,并具有一定的抗干扰能力,说明PCT方法适合于弹丸在膛内运动回波信号的瞬时频率估计。
    基于可靠性增长的武器系统可靠性鉴定试验方案研究
    李大伟, 阮旻智, 尤焜
    2017, 38(9):  1815-1821.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.019
    摘要 ( )   PDF (1188KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    武器系统的可靠性鉴定试验往往面临试验样本有限、难以组织过多试验的困难。为了充分对武器系统可靠性指标进行考核,利用离散AMSAA模型描述可靠性增长过程,给出了可靠度点估计表达式。在此基础上,从工程实际出发,通过将可靠性增长试验评估结果与研制总要求规定数值进行比较分析,提出了一种相对客观和保守的先验分布确定方法。在Bayes框架下,给出了可靠性鉴定试验方案确定思路和方法。以某型装备为例,明确了试验方案确定方法的操作步骤,说明了方法的可实施性。通过数值分析,说明该方法在满足试验鉴定要求的前提下,能够有效减少总试验次数,并验证了该方法的保守性和合理性。
    基于离散元与有限元耦合的充气轮胎沙土路面行驶性能仿真方法研究
    郑祖美, 臧孟炎, 曾海洋
    2017, 38(9):  1822-1829.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.020
    摘要 ( )   PDF (7019KB) ( )  
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    为研究充气轮胎在沙土路面的行驶性能,提出用于模拟充气轮胎-沙土路面行驶性能的离散元与有限元耦合模型,建立205/55R16轮胎的三维有限元模型和沙土路面离散元模型,并以离散元与有限元接触算法模拟轮胎与路面之间的相互作用。依据被动滑转原理,采用基于PID控制理论的加载方式为土槽装置轮胎加载。在自主研发的越野车沙地行驶行为仿真软件ORV-SAND中实现以上功能,仿真分析两种胎面对应轮胎的总牵引力、挂钩牵引力、行驶阻力和轮辋下陷量等行驶参数,以及不同滑转率对这些参数的影响。结果表明,仿真分析与试验结果在趋势上具有较好的一致性,说明提出的充气轮胎-沙土路面离散元与有限元耦合模型及仿真方法在研究轮胎与沙土相互作用关系方面具有很大的潜力。
    研究简报
    基于核密度估计的履带车辆传动轴载荷谱编制
    刘海鸥, 张文胜, 徐宜, 赵梓烨
    2017, 38(9):  1830-1838.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.021
    摘要 ( )   PDF (4747KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了建立军用履带车辆传动轴典型路面上的高可靠性载荷谱,通过实车试验采集接近实际使用情况的扭矩载荷及相关行车数据,由最少测试次数判据计算出载荷数据样本的置信度。由于试验载荷数据具有不规则的均幅值二维分布,基于二维核密度估计设计编谱流程,采取2次雨流计数,第1次雨流计数结果用于均幅值极值推断,第2次雨流计数结果用于核密度估计,既能很好地拟合均幅值分布,又能对实测雨流矩阵做合理外推。在获得典型路面使用寿命里程的二维设计载荷谱后,通过等损伤转换方法,将二维谱转化为以幅值为变量的8级程序块谱,并给出传动轴扭矩和转速的联合加载方法。研究结果表明,从疲劳损伤角度选择低载,舍去阈值为第8级幅值的0.8倍,频次和减少99.33%而损伤和只减少0.29%,可加速疲劳加载试验。
    基于计算流体力学的车辆发动机散热器芯部外形优化
    索文超, 许翔, 耿飞
    2017, 38(9):  1839-1844.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.022
    摘要 ( )   PDF (1860KB) ( )  
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    为降低散热器空气侧流动阻力和芯部体积以达到节约冷却风扇功率和车辆动力舱空间的目的,建立了散热器空气侧计算流体力学(CFD)模型和基于CFD分析的散热器芯部外形优化模型。在满足散热需求和动力舱安装空间要求的前提下,以空气侧流动阻力和芯部体积为目标函数,基于遗传算法对一板翅式散热器芯部外形进行了优化,对优化后散热器的散热性能进行了校核。结果表明,所建优化模型是可行的。采用正交试验设计法确定了各变量对优化目标影响的主次顺序:在空气流量一定时,散热器芯部高度对散热器空气侧流动阻力和芯部体积的影响最为显著。
    基于拓扑优化技术的军用头盔内胆结构三维打印
    姜缪文, 闫健卓, 陈继民
    2017, 38(9):  1845-1853.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.023
    摘要 ( )   PDF (8106KB) ( )  
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    针对目前军用头盔的轻量化设计问题,提出基于拓扑优化技术的军用头盔内胆轻量化设计方法。利用三维(3D)打印在成型复杂异形结构时的优势,建立具有计算机建模、数值模拟、3D打印以及工程验证的军用头盔内胆结构轻量化设计流程。根据有限元分析法,提出一种基于结构势能最小的拓扑优化算法。设计流程主要包括:通过计算机辅助设计软件对设计对象进行3D建模;使用计算机辅助分析软件HyperWorks中的HyperMesh建立有限元模型;通过HyperWorks中的OptiStruct进行拓扑优化设计,查看拓扑优化模型的位移结果,确定设计结构是否满足约束条件。为满足头盔所必须具有的吸能防撞功能需求,在拓扑优化后的头盔内胆基础上,在其侧面加载蜂窝式吸能结构。使用结构优化设计软件solidThinking Inspire对带有蜂窝式结构的头盔内胆结构进行数值分析验证,模拟真实的头盔佩戴工况,优化前后的von Mises最大等效应力近似一致。对实验模型进行工程受力验证,对比优化前后军用头盔内胆的承受载荷能力。实验结果表明:在满足一定的约束条件和功能需求的情况下,拓扑优化结构可达到轻量化设计的目的,减重效果可达到17.14%,最大承受力达到原始结构的93.72%;同时3D打印技术结合数值模拟可以缩短研发周期,提高制造效率。
    单晶硅电火花成形加工试验研究与工艺参数优化
    辛彬, 李淑娟, 李玉玺
    2017, 38(9):  1854-1861.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.024
    摘要 ( )   PDF (1830KB) ( )  
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    针对电火花加工过程中材料去除率、表面粗糙度和电极损耗这3个工艺目标不能同时兼顾的问题,以P型单晶硅为试验加工对象,采用中心组合设计试验考察峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔对单晶硅电火花成形加工过程中材料去除率、表面粗糙度以及电极损耗的影响,引入响应曲面法建立材料去除率、表面粗糙度和电极损耗的2阶关系模型,方差分析结果表明响应模型具有很好的拟合程度和适应性。进一步分析实际加工条件对工艺参数的约束,以提高材料去除率,降低表面粗糙度和电极损耗为目标建立工艺参数优化模型,设计基于带精英策略的非支配排序遗传算法对优化问题进行求解。在最优解条件下材料去除率的验证结果与理论最优值的平均相对误差为4.9%,表面粗糙度的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.2%,电极损耗的验证结果与理论最优值的平均相对误差为5.7%. 验证试验表明,该算法能实现硅材料放电成形加工过程的工艺参数优化。
    基于时间连续灰色Markov模型的维修器材需求预测方法研究
    张磊, 李世民, 朱刚
    2017, 38(9):  1862-1866.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.025
    摘要 ( )   PDF (1049KB) ( )  
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    运用时间连续且状态离散的灰色Markov过程模型,对装备维修器材的需求量进行了预测。根据装备维修器材消耗历史数据的变化幅度和数据的分布情况来划分状态区间。由各区间状态的转换情况得到Markov模型状态间的一步转移概率,论证与运用Kolmogorov微分方程求解各状态概率的时间函数并建立状态概率预测式,根据预测状态的概率值确定了灰色预测值的定位系数并求解预测值。算例分析表明,在预测维修器材需求量数据时,灰色Markov改进模型的预测精度较GM(1, 1)模型、一般灰色Markov残差修正模型以及时间离散灰色Markov链预测模型有了稳定提高,证明了该模型的有效性和实用性。
    织物衬垫编织工艺对自润滑关节轴承摩擦学性能的影响
    邱明, 周大威, 庞晓旭
    2017, 38(9):  1867-1872.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.026
    摘要 ( )   PDF (4275KB) ( )  
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    为了了解织物衬垫在不同的编织工艺下自润滑关节轴承的摩擦磨损机理,采用不同的编织工艺制备了两种聚四氟乙烯(PTFE)/芳纶纤维自润滑编织衬垫,在一定工况下,对两种不同衬垫下的自润滑关节轴承的摩擦学特性进行了研究,并用扫描电子显微镜和能谱仪对衬垫磨损面和对偶面进行了微观分析。研究结果表明:在高频重载条件下,A工艺衬垫(先将两种纤维混并加工成纱线,再将其与芳纶纤维编织成织物)关节轴承的摩擦学性能较差,磨损机理主要是严重的疲劳磨损和粘着磨损;B工艺衬垫(PTFE纤维和芳纶纤维相互交织而成,摩擦面富含PTFE纤维,粘结面富含芳纶纤维)关节轴承则表现出良好的摩擦学性能,相对于A工艺衬垫关节轴承其耐磨性得到提高,磨损机理主要为轻微的粘着磨损和磨粒磨损,可见衬垫的编织工艺在很大程度上影响了关节轴承的摩擦学性能。