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ISSN 1671-5497 CN 22-1341/T
主 任: 陈永杰
编 辑: 张祥合 曹 敏  程仲基  赵莹莹
电 话: 0431-85095297
E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
地 址: 长春市吉林大学南岭校区,逸夫教育大楼B区823室
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  吉林大学学报(工学版)--2017, 47 (3)   Published: 2017-05-20
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混合动力汽车凸极式永磁同步电机电流解耦控制
王伟华, 穆嘉毅, 符容, 范永凯, 王文楷
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 693-700. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703001
全文: PDF (750KB) ( 213 ) RICH HTML
摘要 ( 95 )
针对电机旋转坐标系下直轴与交轴电流耦合的问题,采用对角矩阵解耦控制方法,通过在电机的电流环中增加一个解耦器矩阵,将励磁电流id与转矩电流iq解耦成互不干扰的量,保证电机输出转矩的精准性。仿真试验结果表明:与前馈解耦控制方法、反馈解耦控制方法相比,该方法在电机转速较高或电机参数发生变化时,鲁棒性更好,解耦效果显著。
可变刚度和阻尼的半主动馈能悬架隔振性能
王军年, 叶涛, 孙文, 王庆年
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 701-708. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703002
全文: PDF (738KB) ( 154 ) RICH HTML
摘要 ( 61 )
首先,以单自由度1/4车辆模型为研究对象,对其地面激励和外力激励幅频特性进行分析。然后,基于天棚控制方法设计了开关阻尼控制算法,定义了9种控制模式。最后,以正弦激励和随机激励作为输入,采用Matlab/Simulink进行性能仿真对比分析,结果表明:两个阻尼器都是on-off状态对应的工作模式,可以使悬架系统表现出良好的隔振性能。
不同后倾角三维车辆的尾迹非定常流动分析
崔文诗, 杨志刚, 王国俊, 周华
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 717-724. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703004
全文: PDF (951KB) ( 113 ) RICH HTML
摘要 ( 41 )
为了控制车辆气动力和噪声,基于热线风速仪将流动与频谱法、相关分析方法结合,对不同后倾角(0°,25°和35°)的三维车辆尾迹非定常流动进行试验研究。0°模型主频数为2个,对应流向和侧向涡脱落作用;25°模型主频数为4个,对应流向涡脱落及其共振作用、C柱涡和斜背动态分离作用;35°模型主频数为3个,对应C柱涡和上、下流向涡脱落作用。结果表明,模型间存在差异的原因是后倾角的不同使得流动分离位置、斜背流动、C柱涡产生差异,进而导致主频数及其表征的非定常流动结构、空间分布规律不同。
复杂底部结构下的重型载货汽车气动阻力
李明达, 隗海林, 门玉琢, 包翠竹
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 731-736. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703006
全文: PDF (557KB) ( 102 ) RICH HTML
摘要 ( 30 )
针对具有复杂底部结构的五轴重型载货汽车气动阻力进行研究,建立了与实车外形结构一致的车辆模型,利用基于格子玻尔兹曼方法的计算流体动力学软件XFlow,模拟了模型外流场流体的宏观行为。进行了模型的格子尺度优化试验,得到整车模型的空气阻力系数以及底部结构对整车气动阻力的影响。对模型底部压力分布、旋转车轮的表面速度分布、模型底部外流场速度分布、湍流强度分布以及车辆模型底部粒子轨迹线进行了分析,根据分析结果对车辆模型底部进行结构优化。仿真结果表明:车辆模型的空气阻力系数误差在6%以内,对模型底部结构进行优化可以降低整车空气阻力系数23%。
非满载罐体内液体冲击动力学特性
李显生, 孟祥雨, 郑雪莲, 程竹青, 任圆圆
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 737-743. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703007
全文: PDF (611KB) ( 81 ) RICH HTML
摘要 ( 31 )
为了解汽车罐车的行驶稳定性、探索有效的行驶稳定性控制策略,对圆形和椭圆形横截面罐体内的液体冲击进行了仿真模拟,并借助时域和频域分析了非满载罐体内液体冲击的动力学特性。结果表明:液体冲击在时域内呈周期性;其奇数阶振荡模态是非对称波,会使液体质心发生位移,而偶数阶振荡模态是对称波,不会使液体质心发生位移。而且,一阶共振频率是液体冲击的主导频率。充液比和外界激励是影响液体冲击动力学特性的主要因素。当充液比一定时,外界激励的增加使液体冲击的非线性增强、冲击力增大;当外界激励一定时,充液比的增大也会使液体冲击的非线性增强。
基于多层编码遗传算法的危险品运输调度模型
王占中, 赵利英, 曹宁博
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 751-755. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703009
全文: PDF (341KB) ( 91 ) RICH HTML
摘要 ( 27 )
传统的危险品运输建模时只考虑危险品货物的配送问题,每次派送危险品货物仅派送一次且不考虑危险品运输需要特定的车辆的情况。本文从实际情况出发,建模时假定危险品运输需派送多次,将特定危险品需要特定车型纳入到约束条件中,将危险品运输的在总途时间最小作为目标函数,使用多层编码遗传算法对模型进行求解。最后,通过Matlab仿真验证了该模型的正确性。
城市轨道交通与地面公交竞合关系演化机制
赵学彧, 杨家其, 彭亚美
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 756-764. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703010
全文: PDF (826KB) ( 85 ) RICH HTML
摘要 ( 23 )
为了揭示城市轨道交通与地面公交之间的竞争合作的演化特点,构建了城市交通客流自组织系统的演化模型。在此基础上,构建了城市轨道交通与地面公交之间的竞合机制模型,分析了两种方式共存时产生的竞合效应,以及在各竞合时期的关系演化机制。最后,以武汉市为例,分析了两种方式在不同时期的竞合关系演化态势,得到各时期下城市公共交通竞合效应发展特征和相应策略。本文研究成果对城市轨道网络与地面公交的规划和发展有显著的实践意义。
基于扩展有限元模型的土工布防荷载型反射裂缝影响分析
蔡氧, 付伟, 陶泽峰, 陈康为
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 765-770. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703011
全文: PDF (638KB) ( 101 ) RICH HTML
摘要 ( 22 )
运用ABAQUS软件建立三维扩展有限元模型(XFEM),研究了荷载型反射裂缝的扩展规律和土工布的防反特性和机理,探究了土工布拉伸模量和布设位置对防反性能的影响。使用材料试验系统开展重复加载试验验证了扩展有限元模型的有效性。分析结果表明:荷载型反射裂缝的扩展可分为4个阶段;土工布拉伸模量越大,裂缝扩展越慢,且随着裂缝的扩展,裂尖应力强度因子逐渐减小,裂缝扩展内动力不足;拉伸模量为100 MPa时最为经济有效;土工布长期受力状况不随模量变化而出现较大变化,土工布在裂缝早期发挥更大作用;土工布布设层位越高,裂缝扩展长度越大,位于基层顶面时能吸收最多的集中应力,防反效果最优。
真三轴加载条件下混凝土的力学特性
李静, 王哲
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 771-777. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703012
全文: PDF (719KB) ( 76 ) RICH HTML
摘要 ( 33 )
采用真三轴设备对100 mm×100 mm×100 mm的立方体混凝土试块进行静态加载。首先,保持三个轴向的应力相同,施加应力到设计值p。然后,在保持最小主应力(Z轴)恒定并且X轴应变速率与Y轴应变速率之比也恒定的条件下,单调地增加Y轴应变。通过这种复杂加载试验,研究了混凝土的强度和体积特征。结果表明:在应力-应变混合路径加载的真三轴试验下,混凝土的抗压强度随着最小主应力的增大而增大,随着加载应变速率比的增大而线性递减,都大于单轴抗压强度,最高可达单轴抗压强度的3.4倍;混凝土试块在只经历静水压的加载历史时,初始剪切模量不受影响,不同组剪应力-剪应变关系曲线初始段都存在重合现象。峰值体积应变随着最小主应力和应变速率比的增大而增大,体积先减小后增大,出现扩容现象; 当最小主应力为10 MPa时,混凝土的峰值强度和峰值体积压应变几乎同时出现,并随着最小主应力的增大,两者出现的时间间隔增大,峰值体应变滞后。
竹板增强胶合木梁受弯性能
郭楠, 张平阳, 左煜, 左宏亮
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 778-788. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703013
全文: PDF (837KB) ( 69 ) RICH HTML
摘要 ( 11 )
对21根竹板增强胶合木梁的抗弯性能进行了研究,对比分析了竹板层数和厚度影响下木梁破坏形态、极限荷载和跨中挠度等参数。试验结果表明,与纯胶合木梁相比,底部粘贴1~3层胶合竹板梁的破坏荷载提高了16.8%~45.9%,随着竹板层数的增加,梁变形能力增强,但层间错动明显,致使梁的承载力不升反降;竹板总厚度不变,每层竹板厚度的减小对竹板增强胶合木梁的破坏形态无明显影响,整体变形明显,延性提高;竹板增强胶合木梁跨中截面应变符合平截面假定,破坏时梁顶达到抗压强度且有一定塑性高度,梁底达到极限拉应变。提出了竹板增强胶合木梁抗弯承载力计算公式,验证了公式的合理性,并给出了竹板最佳厚度比。
钢-混凝土组合梁静动力响应
张云龙, 刘占莹, 吴春利, 王静
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 789-795. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703014
全文: PDF (641KB) ( 70 ) RICH HTML
摘要 ( 21 )
为了准确分析钢-混凝土组合梁的静力和动力响应,基于接触理论和有限单元法的基本思想,提出了组合梁单元的合理位移函数,推导了考虑剪切滑移效应的组合梁单元刚度方程,并结合动力学经典理论,给出了组合梁无阻尼状态下考虑交界面剪切滑移效应的各阶自振频率和振型计算方法。通过具体算例分析了钢-混凝土简支组合梁在竖向荷载作用下的挠度和交界面的剪切滑移应变差沿梁长的分布形态,并与试验结果进行了对比,结果表明:有限元解与试验结果基本一致,说明该有限元解是合理、可信的。利用上述刚度矩阵,基于经典动力学理论,计算了组合梁在考虑剪切滑移效应时的频率和振型,并与完全相互作用的结果进行了对比分析,说明在进行动力响应计算时应考虑剪切滑移的影响,为实际工程的设计提供了一种可靠的理论计算方法。
二级增压柴油机旁通阀调节特性
刘忠长, 腾鹏坤, 田径, 许允, 亓升林, 于凯波
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 796-803. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703015
全文: PDF (689KB) ( 62 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
在一台搭载可调二级增压系统的重型柴油机上,研究了增压器不同旁通阀开度对燃油消耗率及排放特性的影响规律。结果表明:低转速工况下打开增压器旁通阀有助于降低NOx排放,但在中大负荷工况下会导致燃油经济性恶化;在中高转速、小负荷工况下增大旁通阀开度有助于减小泵气损失,燃油消耗率最大降幅可达7.6%,在中大负荷工况下受泵气损失与指示热效率相互作用的影响,打开旁通阀可以在不恶化燃油经济性的前提下降低NOx排放。在不同转速、小负荷工况下大开度开启旁通阀,中高负荷工况下关闭或小开度开启旁通阀,可以在不明显恶化NOx排放的同时实现最优燃油经济性,烟度排放均低于4%;最优控制策略下,与原单级增压发动机样机相比,二级增压柴油机在低转速工况下更具燃油经济性优势。
适用于发动机散热器的壁面函数改进
彭玮, 李国祥, 闫伟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 804-810. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703016
全文: PDF (737KB) ( 61 ) RICH HTML
摘要 ( 26 )
在发动机散热器的数值计算中,需要对壁面函数进行改进。为了构造一种适用于发动机散热器的壁面函数,对标准壁面函数(SWF)进行混合处理并引入压力梯度影响系数,构造了一种改进的混合型壁面函数(IBWF)。基于一款管带式散热器,在Fluent中应用IBWF及不同近壁处理方法进行了数值模拟,并在RWT800散热器性能试验风洞中进行了试验验证。结果表明:与SWF相比,IBWF对压降和温差的预测误差分别减小了9.1%和14.5%,并节省了一半以上的求解时间,为散热器数值计算提供了一种更经济、可靠的近壁处理方法。
电热塞点火微型内燃机燃烧特性及残余废气对其的影响
唐志刚, 张力, 尚会超, 吕晓惠, 陈曦, 郑仁蔚
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 811-818. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703017
全文: PDF (626KB) ( 65 ) RICH HTML
摘要 ( 21 )
为了评估二冲程电热塞点火微型内燃机的燃烧特性,构建了测试平台进行燃烧测试。与常规汽油机对比分析表明:微型内燃机放热率低、循环变动大、燃烧持续期长,比常规尺寸机型燃烧持续期长约20 °CA,并且平均指示压力(pmi)和燃烧压力低;电热塞点火形式无固定点火时间,燃烧始点波动很大,导致微空间燃烧不稳定。基于首着火循环的瞬态分析表明:微型内燃机较高的残余废气系数是微空间燃烧特性差的主要原因;无残余废气情况下,微型内燃机燃烧放热率曲线与常规机型相当,燃烧持续期约为22 °CA,比稳定燃烧时缩短近50%;缸体温度和残余废气共同影响燃烧始点和燃烧持续期,但残余废气是主要影响因素;残余废气量和缸体温度越高,对应的pmi越低,当缸体温度为150 ℃时,稳定燃烧状态下的pmi仅为0.17 MPa。
装载机数字液压传动系统换挡策略
王丽, 刘昕晖, 王昕, 陈晋市, 梁燚杰
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 819-826. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703018
全文: PDF (811KB) ( 70 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
针对现有装载机液力传动效率低、液压传动成本高等不足,基于数字液压元件及其控制技术,提出了数字控制静液传动有级自动变速方案。以发动机稳定运转在经济区域内为目标,结合装载机铲掘工况,设计了数字泵和数字马达排量的模糊换挡控制策略,实现了数字泵与发动机、数字马达与变化负载的动态匹配。通过AMESim仿真验证了该方案的可行性,本研究为装载机传动系统设计提供了一种新思路,对其他行走工程机械传动系统设计具有一定参考意义。
全地形铰接式履带车辆俯仰运动性能
董超, 成凯, 胡康乐, 胡文强
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 827-836. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703019
全文: PDF (1079KB) ( 69 ) RICH HTML
摘要 ( 23 )
为了准确求解全地形铰接式履带车辆俯仰运动过程中的运动学和力学相关参数,在深入研究全地形铰接式履带车辆俯仰运动机理的基础上,采用数学建模的方法建立了全地形铰接式履带车辆俯仰运动过程中的运动学和力学模型,理论上推导出用于求解前后车体最大俯仰角度、俯仰高度、重心运动轨迹半径以及车辆顺利完成俯仰运动时铰接机构所需要提供的最小拉力等的理论计算公式,并以某一具体铰接式履带车辆为例进行了数值求解。最后,采用虚拟样机技术对所建立的理论模型进行了验证,结果表明:理论计算值与虚拟样机仿真得到的结果较为接近,其相对误差均没有超过15%,满足工程实践的要求,进而验证了理论模型的正确性。该研究成果可为全地形铰接式履带车辆的结构设计和优化以及俯仰液压缸的选型等问题提供理论依据。
介观尺度下磨料浓度对磨粒流加工质量的影响
李俊烨, 乔泽民, 杨兆军, 张心明
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 837-843. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703020
全文: PDF (1426KB) ( 65 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
选择介观尺度下的粒子作为研究对象,通过设定介观尺度下的磨粒和工件磨削参数,进行了不同磨料浓度对磨粒流加工质量影响的仿真分析和试验研究。从数值模拟和试验研究结果可知:随着磨料浓度的增大,动压力和湍流动能升高,磨削效果增强;试验后的工件经过变焦非接触三维形貌测量和扫描电镜测试也得到了相同的结论,即随着磨料浓度的增大,经过固液两相磨粒流加工后的工件表面粗糙度逐渐降低,小孔质量和工件的使用性能得到提升,工件表面质量提高。
紫铜薄壁零件微铣加工变形分析及预测
刘宇, 李鹏飞, 张义民
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 844-849. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703021
全文: PDF (551KB) ( 55 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
针对紫铜薄壁微铣削加工过程中的位移变形问题,建立了铣削力数学模型,采用四边形薄板单元有限元方法对薄壁铣削的位移变形进行分析预测。为了验证铣削力模型和薄壁变形预测的准确性,利用金刚石微铣刀对紫铜进行铣削试验。最后,通过光学显微镜和扫描电镜进行观测。结果表明:本文试验结果与仿真结果几乎吻合,证明本文建立的铣削力模型及采用的薄板变形分析方式可以有效地预测加工变形,且载荷位置与薄壁变形关系密切,切削变形随薄壁厚度的减小而快速增大。
应用静电力矩改善新型转子式陀螺的动态特性
刘晓为, 李海, 翁睿, 张海峰, 赵军
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 850-854. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703022
全文: PDF (536KB) ( 61 ) RICH HTML
摘要 ( 15 )
提出应用静电力矩反馈的方法解决一种新型转子式陀螺的欠阻尼问题。设计了静电力矩反馈的机械结构,并对其进行了建模分析以及有限元仿真验证。通过对比不同反馈条件下陀螺的动态响应发现,该方法可以显著改善陀螺的动态特性。随着反馈电压的增加,陀螺系统从欠阻尼状态无限趋近临界阻尼状态。考虑到介质击穿的限制以及反馈强度对幅频特性的影响,最终确定反馈电压应设置在100 V附近。此时,系统单位阶跃响应的过冲由开环时的87%以上降低到约5%,稳定时间由1.3 s缩短为0.1 s左右。
高定位精度转台检测系统调整误差补偿
鄢永耀, 刘伟, 付锦江
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 855-860. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703023
全文: PDF (443KB) ( 57 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
某用于实验室激光通信实验的转台要求具有±1.5″的定位精度,为了对该高定位精度转台实施检测,搭建了由24面棱体、定心装置、0.2″二维光电自准直仪和支架组成的高精度测角系统,对该测角系统进行了准直误差理论分析。结果表明:多面棱体偏心对定位精度的测量结果影响很小,一般可以忽略,但自准直仪的调整误差对高定位精度的测量影响很大。为了消除该系统误差,在理论分析的基础上,提出了一种基于角度标定的调整误差补偿的方法并进行了实验验证。通过精细调整减小调整误差方法测得转台定位精度σ为0.936″,而采用新补偿调整误差方法测得定位精度σ″为0.922, σ″相对σ的相对误差为-1.496%,且满足转台定位精度要求。实验结果证明了本文方法的快速性和可靠性。
36MnVS4连杆裂解加工模拟及缺陷分析
寇淑清, 宋玮峰, 石舟
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 861-868. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703024
全文: PDF (1017KB) ( 69 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
针对具有更高疲劳强度的连杆新材料36MnVS4,开展了连杆裂解加工性能研究,并与C70S6材料进行对比,探究其裂解缺陷形成原因。依据新材料I型裂纹的脆性解理断裂特性,确定了连杆裂解K判据及最大主应力断裂失效准则,建立了预制切口条件下的连杆裂解有限元模型。通过分析裂解过程中的应力集中和变形分布情况,获得不同材料的切口起裂位置和时间、切口附近及断面的塑性变形,结合裂纹扩展速度和裂解载荷,研究了容易导致的缺陷类型并评估了断口质量。结果表明:在相同几何参数和载荷下,因36MnVS4连杆较C70S6起裂位置分散、裂纹扩展不稳定、缺口敏感性高、铁素体组织多,容易导致批量生产时裂解工序缺陷增加,但裂解后大头孔失圆和断面塑性变形小。
基于弯曲辊的三维曲面柔性轧制成形
伦凤艳, 付文智, 李明哲, 依卓, 王欣桐, 陈雪
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 876-883. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703026
全文: PDF (788KB) ( 67 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
阐明了柔性轧制方法成形三维曲面的基本原理和两种典型曲面成形的控制方法,分析了板料变形区的应力、应变状态和3个主方向的变形及其相互关系。通过有限元方法模拟了两种曲面的成形过程,结果表明:成形鞍曲面和凸曲面时分别出现正、负宽展;无论是成形凸曲面还是鞍曲面,纵向纤维的相对伸长量越大,纵向变形越大。进行了成形试验,测量和分析结果表明:成形件与目标值相比,最大成形误差不超过3.2 mm,成形曲面质量好,回弹小。
基于校车侧翻安全性的热冲压立柱结构优化设计
胡侃, 于野, 盈亮, 胡平, 侯文彬
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 884-890. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703027
全文: PDF (695KB) ( 61 ) RICH HTML
摘要 ( 21 )
基于新型混合动力校车安全性和轻量化的需求,根据侧围立柱结构主要承受弯曲冲击载荷的特点,同时结合热冲压高强钢的性能优势,提出了一种热冲压立柱结构。对悬臂梁中部承受的冲击载荷进行有限元计算分析,结果表明:在质量不变的情况下,热冲压立柱结构的最大变形量降低了74.9%,承载能力提高了223.6%,具有突出的抗碰撞性能和轻量化潜力。通过整车侧翻有限元计算,并结合全尺寸实车侧翻试验验证了有限元计算结果的准确性。基于径向基函数建立了热冲压立柱截面尺寸与侧翻碰撞变形量、加速度以及结构质量的代理模型,采用遗传算法求解校车结构侧翻碰撞安全性和轻量化的多目标优化问题,结果显示:变形量平均降低了38.2%,生存空间加速度降低了23.4%,同时结构质量降低了63.9%,进一步表明热冲压立柱结构可以同时大幅度提高侧翻安全性和轻量化性能。
H13钢激光熔覆钴基复合涂层的组织及耐磨性
杨晓红, 杭文先, 秦绍刚, 刘勇兵, 刘利萍
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 891-899. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703028
全文: PDF (2138KB) ( 56 ) RICH HTML
摘要 ( 20 )
采用5 kW连续CO2激光器,在H13热作模具钢表面进行激光熔覆Stellite-6(简称St6)、St6+5%WC、St6+5%WC+1%RE钴基合金复合涂层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计及磨损试验机,对熔覆层的显微组织、元素分布、相组成、显微硬度及磨损性能等进行了系统研究。结果表明,激光熔覆层与基体为冶金结合,各熔覆层的基体相组织为γ-Co、γ-Ni,增强相组织均包括Cr-Ni-Fe-C、(Mn,Cr)7C3、Cr23C6等相,此外,St6+5%WC和St6+5%WC+1%RE熔覆层的增强相中增加了WC、W2C和SiC相;熔覆层显微硬度HV0.2为560~710HV;摩擦磨损试验结果表明,在相同条件下,耐磨性能由高到低依次是St6+5%WC+1%RE、St6+5%WC、St6、H13钢。
转矩波动下电动轮系统机电耦合振动特性
毛钰, 左曙光, 林福
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 908-916. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703030
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摘要 ( 17 )
针对转矩波动下电动轮系统机电耦合振动问题,推导了d/q轴坐标系下考虑永磁体磁场谐波的永磁同步电机电磁转矩数学模型以反映轮毂电机转矩波动特征。基于电动轮扭转和纵向耦合振动方程分析了电动轮系统固有特性,考虑电流闭环的影响,并集成转矩模型和振动方程建立了电动轮系统机电耦合模型。基于机电耦合模型分析了耦合对转矩波动和系统振动特性的影响规律,结果表明:电机转子的转速波动在电动轮旋转模态频率处会对电机转矩波动产生负反馈削弱效果;机电耦合主要会改变电动轮耦合系统第三阶模态阻尼比进而影响振动特性,而且阻尼比随磁链的增加而线性增加,随电感的增加而下降直至趋于稳定。因此,合理选取轮毂电机电磁参数对抑制电动轮系统振动有一定的意义。
基于汽缸压力辨识的发动机失火故障诊断
王德军, 吕志超, 王启明, 张贤达, 王子健
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 917-923. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703031
全文: PDF (680KB) ( 55 ) RICH HTML
摘要 ( 14 )
针对发动机失火故障,提出了一种利用傅里叶级数和L-M算法优化BP神经网络的故障诊断方法。利用AMESim发动机模型进行稳态工况实时仿真,应用L-M算法优化BP神经网络预测节气门开度与发动机汽缸做功频率的关系,同时借助傅里叶级数辨识缸内压力,将由曲轴转速实时映射的汽缸压力模型与所辨识的缸内压力模型进行比较,得出失火诊断结果;并对辨识的压力模型进行相位和频率补偿,提高了诊断精度及诊断方法泛化性。在出现失火故障后再次进行相位和频率补偿,使辨识的模型具有强跟踪性。任取两个节气门开度值进行试验验证,结果表明:本文方法在发动机稳态工况下,无论高转速小负载还是低转速大负载,均可以准确识别出单缸连续失火故障和多缸随机失火故障,验证了本文方法的准确性。
基于群密钥协商的无线传感器网络签名协议
于斌斌, 武欣雨, 初剑峰, 胡亮
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 924-929. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703032
全文: PDF (613KB) ( 83 ) RICH HTML
摘要 ( 19 )
为确保信息在无线传感器网络安全传输,提出了一个新的基于群密钥的安全协议。通过离散对数和哈希链的使用,可确保信息不被攻击者伪造或窃取。同时,考虑到无线传感器网络是由大量能量有限的节点构成,其计算能力不高,生存周期较短的特性,为节省传感器电池能量,降低能源的消耗,在初始化阶段传感器节点发送数据前通过服务器来完成群密钥协商。经过实验和理论分析,所提出协议的安全和效率整体上优于其他协议。
结合部件动态变化度求解最小碰集的GRASP算法
王艺源, 欧阳丹彤, 张立明
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 930-936. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703033
全文: PDF (607KB) ( 72 ) RICH HTML
摘要 ( 20 )
针对最小碰集求解问题,提出一种改进的GRASP算法。在算法构造解阶段,提出一种结合部件动态变化度d-covered的打分机制,用来选择可能是最小碰集的部件,避免非最小碰集部件的加入,并能较早地得到最小碰集;在算法局部搜索阶段,结合部件动态变化度d-rcovered给出锦标赛策略,进而从当前解对应的冗余部件中删除较可能是非最小碰集的部件。此外,还给出了完备算法和不完备算法的时间复杂度分析。实验结果表明:与现有完备算法相比,本文算法能够在较短的时间内找到最优解;与现有不完备算法相比,本文算法可以找到更短长度的最小碰集。
混沌协方差矩阵自适应进化策略优化算法
胡冠宇, 乔佩利
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 937-943. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703034
全文: PDF (497KB) ( 75 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
为了改进进化策略算法的性能,提出了一种混沌协方差矩阵自适应进化策略(Chaos-CMA-ES)算法,该算法在协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES)算法的基础上引入了混沌算子,并利用其更新种群中心的位置,使得种群具备良好的全局搜索能力。试验结果表明,本文算法对复杂多峰函数的寻优效果好于其他几种算法。最后,将本文算法用于优化网络安全态势的预测模型,预测结果的精度高于其他方法。
基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定
王凤艳, 黄润秋, 陈剑平, 张元元, 王明常
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 944-951. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703035
全文: PDF (952KB) ( 73 ) RICH HTML
摘要 ( 17 )
以计算机视觉中顾及径向和切向畸变的针孔模型为基础,引入测量平差理论,建立了基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定数学模型,并以液晶显示屏棋盘格网作为相机标定参照物,以Microsoft Visual Studio为开发平台,利用MFC结合OpenCV编制了相机标定软件Camera Calibration 1.0。通过对数码相机Canon 5D Marx II的标定试验及与近景摄影测量商业软件Lensphoto的对比试验,得出标定参数的精度在±1 pixel内,验证了所建相机标定模型的正确性和相机标定软件Camera Calibration 1.0的可靠性,且利用所建相机标定模型实现了对标定参数的精度评定,从而克服了传统计算机视觉中只计算像点坐标重投影误差的单一精度评定方法的局限。最后,将研究成果用于长春市杨家沟采石场边坡结构面信息的勘察实践,获取了采石场边坡大量随机结构面的迹线和产状信息,为基于随机动力学的边坡稳定性评价提供了详实的基础数据。研究成果还可用于以非量测相机作为传感器的其他生产及科研工作。
CELL处理器并行实现立体匹配算法
许岩岩, 陈辉, 刘家驹, 袁金钊
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 952-958. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703036
全文: PDF (894KB) ( 70 ) RICH HTML
摘要 ( 18 )
提出了适应于IBM CELL BE并行处理器的两种立体匹配算法——动态规划(DP)算法和置信传播(BP)算法的实现方案。改进了BP算法中的数据成本计算方法,采用重叠窗方法保持BP算法原有的匹配效果。实验证明,基于CELL处理器的并行实现极大地提高了生成视差图的运算速度。针对室外场景噪声较大的特点,提出采用Sobel边缘检测和Residual算子对图像进行预处理,实验结果表明,该方法改善了生成视差图的效果。本文算法在低成本硬件设备平台上提升了立体匹配技术的计算效率,在汽车自动和辅助驾驶系统、多媒体视觉技术的硬件一体化中具有重要的应用价值。
基于GA-Otsu法的图像阈值分割及定量识别
赵夫群, 周明全, 耿国华
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 959-964. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703037
全文: PDF (740KB) ( 79 ) RICH HTML
摘要 ( 16 )
针对传统Otsu法在图像分割中存在的计算量大、效率低的问题,提出了一种基于GA-Otsu的热波图像分割方法。该方法充分发挥了遗传算法的全局寻优能力,快速地求解热波图像分割的最佳阈值,缩短了损伤的分割时间。通过与人工阈值法的分割结果进行对比,表明本文方法不仅保持了冲击损伤的基本形状,而且对冲击点位置的分割提取也较为准确。最后,通过对缺陷的定量识别验证了本文方法在热波检测图像分割中的有效性。
基于简单透镜计算成像的图像复原重建
王新华, 郝建坤, 黄玮, 欧阳继红
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 965-972. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703038
全文: PDF (917KB) ( 77 ) RICH HTML
摘要 ( 29 )
为了在精简光学镜头结构的情况下获取高像质图像,提出了基于简单透镜计算成像的图像复原重建方法。首先,通过分析光学系统点扩散函数空间变化特性,提出了基于空间变化的点扩散函数获取及测量方法。然后,采用基于自适应稀疏先验信息的空间变化点扩散函数图像分块复原算法,对简单透镜模糊成像进行复原重建。为了验证本文算法的有效性,采用数字仿真模拟和实际拍摄两种方式获取简单透镜成像结果。结果表明:本文算法能够有效地抑制图像边缘的振铃效应并较好地保留图像的细节。
基于线性收缩的大阵列MIMO雷达目标盲检测
姜宏, 李垠, 吕巍
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 973-980. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703039
全文: PDF (713KB) ( 68 ) RICH HTML
摘要 ( 15 )
针对阵元数与快拍数可以相比拟的大阵列MIMO雷达系统,将协方差矩阵估计的收缩算法与大维随机矩阵理论相结合,提出了一种基于线性收缩-标准条件数(LS-SCN)的目标盲检测新方法。通过求解大维系统样本协方差矩阵的优化矩阵,并利用M-P律,推导了检测阈值与收缩系数之间的关系,分别给出了基于LS-SCN的单目标和多目标检测算法。该方法无需已知噪声方差、目标散射矩阵和目标方位等先验信息,对噪声变化不敏感,且适用于大阵列系统。仿真结果表明,在阵元数与快拍数在同一数量级的情况下,与SCN算法和MDL算法相比,显著提高了目标检测性能。
符号干扰多径信道下可达信道容量的预编码方案
韩伟良, 葛建华, 马波, 高洋
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 981-987. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703040
全文: PDF (701KB) ( 65 ) RICH HTML
摘要 ( 12 )
提出了一种基于发射端已知信道状态信息(CSIT)的预编码方案,使发送和接收两端仅进行一次预编码和一次均衡运算就能获得多径满分集增益和逼近高斯理想信道的瞬时容量。首先,根据采用最小均方误差(MMSE)均衡的单载波频域均衡(SC-FDE)系统收发两端的互信息,给出一个收发互信息的理论上界。然后,发射端在已知CSIT条件下给出可达互信息理论上界的预编码方案,并且通过理论分析给出可达上界的预编码方案中断概率性能的闭合表达式。仿真结果表明:该方案能够有效改善系统的中断概率性能,在瑞利ISI信道下,能够将单纯采用MMSE均衡的SC-FDE系统的中断概率所需信噪比降低2~3 dB。同时,该方案所能达到的瞬时信道容量逼近于高斯信道下MMSE均衡系统的容量。
基于花环网络的偏转直通片上网络框架结构
舒浩, 史江义, 马佩军, 潘伟涛, 杨林安
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 988-995. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703041
全文: PDF (649KB) ( 50 ) RICH HTML
摘要 ( 14 )
为了实现高效率的片上网络数据传输,提出了一种偏转直通片上网络框架结构。在基于交叉开关的集中式互连和基于传统片上网络的分布式互连之间进行了权衡,提出了一种基于花环网络的混合网络拓扑结构和偏转直通路由算法。该框架可以打破传统路由算法固有的缺陷,通过缩短路由路径长度提升路由效率。实验表明:与传统XY路由及拥塞感知自适应路由相比,偏转直通片上网络框架以10%的额外硬件面积开销平均提升网络饱和吞吐率84%,降低网络功耗27.3%。
改进粒子群优化BP神经网络的目标威胁估计
黄璇, 郭立红, 李姜, 于洋
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 996-1002. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703042
全文: PDF (571KB) ( 73 ) RICH HTML
摘要 ( 19 )
为了提高目标威胁估计精度,提出一种运用改进粒子群算法优化BP神经网络的方法。为了避免陷入局部极值,将变异过程引入粒子群算法中,并对相关参数进行优化,形成改进粒子群算法,对BP神经网络的初始权值和阈值进行优化。利用样本数量不同的训练集对网络进行训练,并用60组测试集数据对网络进行验证。实验结果表明,改进粒子群优化BP神经网络目标威胁估计算法具有更高的预测精度,在训练样本数量较小时能够获得较好的预测能力,可以有效地完成目标威胁估计。
基于信号干扰理论的差分带通滤波器
张友俊, 刘晓元
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 1003-1008. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703043
全文: PDF (486KB) ( 55 ) RICH HTML
摘要 ( 17 )
基于信号干扰理论,提出了一种差分宽带带通滤波器结构。由于该滤波器结构具有互补对称性,使该滤波器在差模激励时表现为带通滤波器,在共模激励时表现为带阻滤波器。另外,共模激励时,输入/输出端口之间有两条电长度不同的传输路径,使得共模信号在整个通带范围内得到很好的抑制。试验结果表明:差模通带中心频率f0为7.85 GHz;最大回波损耗低于-25 dB;3 dB相对带宽为61%(5.5~10.2 GHz);通带内插入损耗最小可达0.2 dB。在差模通带内,共模抑制最小可达-20 dB,其中-20 dB抑制共模阻带带宽可覆盖5.5~10.2 GHz,实测结果与仿真结果吻合。
论文
驾驶员无意识车道偏离识别方法 Hot!
高振海, LeDinhDat, 胡宏宇, 孙翊腾
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 709-716. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703003
全文: PDF (739KB) ( 134 ) RICH HTML
摘要 ( 107 )

为了改进车道偏离预警系统的工作效能,本文提出了考虑人-车-路特性的无意识车道偏离识别方法。首先,明确了无意识车道偏离识别的具体含义,将其划分为疲劳车道偏离和次任务车道偏离;其次,利用受试者工作特性曲线(ROC)确定无意识车道偏离的识别时间窗口,保证了无意识偏离样本筛选的有效性;再次,以12名驾驶人为试验对象,采集并对比分析了驾驶员操纵特性、车辆运动状态和车辆与车道线相对运动状态等相关参数,并分别选取作为疲劳车道偏离和次任务车道偏离识别基本特征;最后,采用高斯混合隐马尔科夫模型(GM-HMM)构建无意识车道偏离识别模型。实验结果表明,本文方法具有较好的识别效果。

基于人体反应谱分析的换挡舒适性评价 Hot!
王磊, 刘钊, 刘洋
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 725-730. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703005
全文: PDF (534KB) ( 74 ) RICH HTML
摘要 ( 50 )

目前车辆换挡舒适性评价多采用伪主观的评价方法,通过分析车辆的行驶参数来间接反映驾驶员的主观感受,忽略了人体在换挡过程中的真实反应。基于此,以动力换挡变速器装载机为对象,研究了人体在车辆换挡过程中的响应,引入了人体反应谱的分析方法,采用灰色关联理论建立了换挡舒适性评价体系,并进行了仿真研究。

考虑违章行人的行人过街位置分布模型 Hot!
曲昭伟, 曹宁博, 陈永恒, 白乔文, 赵利英, 罗瑞琪
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 744-750. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703008
全文: PDF (590KB) ( 77 ) RICH HTML
摘要 ( 36 )

利用视频处理技术对过街行人的全时空信息进行采集,分析了违章行人与转弯车辆冲突的内在规律,并提出了行人过街位置分布的建模方法。首先,利用调查数据定性分析了行人过街位置对人车冲突的影响。其次,通过对多交叉口不同时刻行人(包括违章行人)行走位置的统计分析,得到绿灯消散时间和人行横道长度对行人过街位置的影响。结合调查数据,利用Gauss函数对不同时刻的行人过街位置分布进行建模,建立绿灯消散时间和人行横道长度与Gauss函数模型参数的关系等式,拟合模型的R2分别达到0.9、0.93、0.97,表明模型能够很好地反映行人过街位置分布规律。最后,对模型进行了验证,在所建立模型的基础上,分析了行人过街位置分布规律对行人与转弯车辆冲突区域判别的作用,并提出减小冲突区域的优化方法。

中国标准动车组前端三维蒙皮件冲压成形 Hot!
谷诤巍, 吕萌萌, 张文学, 雷娇娇, 徐虹
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 869-875. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703025
全文: PDF (550KB) ( 77 ) RICH HTML
摘要 ( 42 )

以中国标准动车组前端三维蒙皮件为例,利用通用有限元软件Autoform对该类厚度大、拉延深度浅、空间结构复杂、非对称的V型截面蒙皮件的成形过程进行了模拟分析。研究了压边力、拉延筋、凹模圆角、拉延深度、摩擦因数及模具间隙等工艺和结构参数对蒙皮件成形的影响。分析了该类构件拉伸不足及轮廓精度差等成形缺陷的成因,并提出了相应的控制方法。结果表明:拉伸不足主要由成形过程中板料的流动阻力不足引起,可通过增大压边力、设置拉延筋进行控制,对于本文所研究的长条形蒙皮件而言,采用变强度拉延筋可以有效控制拉伸不足;轮廓精度差主要由回弹量大引起,优化成形工艺参数可一定程度上提高蒙皮件轮廓精度,工艺参数对轮廓精度的影响程度按照从大到小排序为:凹模圆角、摩擦因数、模具间隙、拉延深度;基于回弹量对模具型面进行补偿可以有效控制蒙皮件的轮廓精度;对于4 mm厚5083-H111铝合金蒙皮件而言,回弹补偿系数取1.2时,蒙皮件的轮廓精度最好。基于模拟结果开展了成形试验,得到合格的成形件,验证了缺陷控制措施的有效性。

有刷直流电机非线性控制系统设计 Hot!
顾万里, 张森, 胡云峰, 陈虹
吉林大学学报(工学版). 2017, 47 (3): 900-907. ;  doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703029
全文: PDF (723KB) ( 94 ) RICH HTML
摘要 ( 65 )

为了提高有刷直流电机调速的平稳性和快速性,在经典双闭环电机控制系统设计方案的基础上,针对转速环模型中存在非线性及负载扭矩不可测的特点,提出了基于扩张状态观测器的三步法非线性转速控制策略。首先,设计了三步法(TS)非线性速度控制器,该控制器由类稳态控制、参考动态前馈控制及积分误差反馈控制组成,具有工程意义明确、实现方便的优点。然后,设计了扩张状态观测器(ESO)对系统中负载扭矩等干扰进行在线估计并实时补偿,证明了观测器误差系统的有限时间收敛性及有界性;同时将观测器误差考虑成有界的扰动输入,在输入到状态稳定性理论框架下,证明了闭环误差系统的鲁棒性。针对电流响应较快、极易达到稳态的特点,设计了工程中常用的前馈加PI反馈结构的二自由度控制器,同时采用模拟电路实现该控制器,减小了电流环控制周期,从而抑制了电流波动。为了验证整个控制系统的有效性和工程可实现性,通过有刷直流电机阶跃及正弦转速跟踪实验,证明了本文所设计控制系统能够显著提高电机的瞬态性能和稳态性能。

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