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期刊信息

吉林大学学报(工学版)
ISSN 1671-5497
CN 22-1341/T
主 任:张祥合
编 辑:曹 敏 程仲基
    赵莹莹 赵浩宇
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B823室
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2019年, 第49卷, 第4期 刊出日期:2019-07-01
上一期   
基于纵向车速估算的商用车ABS神经网络滑模控制
李静,石求军,刘鹏,户亚威
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1017-1025.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180517
摘要 ( 367 )   HTML ( 22 )   PDF(2131KB) ( 127 )  

针对商用车防抱死制动系统(ABS)控制中纵向车速难以直接获得,提出了强跟踪容积卡尔曼滤波(STCKF)算法对制动过程中的纵向车速进行估算。然后根据ABS控制需求,提出了商用车ABS神经网络滑模控制算法,利用滑模算法对ABS的滑移率进行控制,再利用神经网络对滑模控制器的参数进行自适应调节。最后通过Matlab/Simulink与TruckSim联合仿真,分别在高、中、低附着系数路面和对开路面上进行仿真验证。仿真结果表明:强跟踪容积卡尔曼滤波算法对纵向车速的估算较为精确,ABS神经网络滑模控制效果良好。

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基于多类型传感数据的自动驾驶深度强化学习方法
杨顺,蒋渊德,吴坚,刘海贞
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1026-1033.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180467
摘要 ( 493 )   HTML ( 31 )   PDF(3067KB) ( 169 )  

提出了一种基于多类型传感数据训练自动驾驶策略的方法,采用不同卷积网络对高维图像数据和低维目标级传感数据进行特征提取,然后对提取特征进行组合,采用组合特征学习自动驾驶策略。在仿真测试软件TORCS中设计车道跟随任务对本文方法进行验证,结果表明:基于多类型传感信息进行深度强化训练可以取得较好的车速和车辆横向偏移控制效果。

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基于浸入单元法和延迟分离涡模型的Ahmed车模尾流涡旋结构
陈鑫,李铭,阮新建,王宁,王佳宁
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1034-1042.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180369
摘要 ( 323 )   HTML ( 12 )   PDF(5222KB) ( 60 )  

在浸入单元法(IBM)和PISO算法的基础上,实现了IBM?PISO求解算法,利用延迟分离涡(DDES)湍流模型,实现了对汽车外流场涡旋结构的准确模拟。以2D圆柱绕流算例,从流场的时均特性和涡脱特性验证了IBM?PISO求解算法的准确性。在此基础上,应用DDES湍流模型对Ahmed整车模型的流场进行仿真,得到不同斜背倾角对尾部流场时均特性和瞬态特性的影响规律,同时研究了尾部流场主要涡旋结构输送和演化规律。结果表明:IBM?PISO求解算法能够在外流场分离区得到较为准确的结果,解析出包括回流涡旋、顶部λ涡旋、C柱尾涡、头部马蹄涡以及侧壁涡在内的主要涡旋结构;C柱尾涡和侧壁涡在尾流输送过程中进一步增强湍流强度并主导尾场后部流场;斜背倾角决定了斜背处的分离特性,从而直接影响斜背表面和尾流前部的流场特性。

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基于整车风洞试验的MIRA车型数值计算
周华,杨志刚,朱晖
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1043-1053.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180226
摘要 ( 334 )   HTML ( 18 )   PDF(9480KB) ( 65 )  

为了明确稳态数值计算对于整车气动力,特别是车身表面压力的预测能力,首先以全尺寸MIRA车型整车风洞试验数据为基准,进行网格方案研究并得出结论、车身面网格为10 mm、5层边界层网格且第1层网格无量纲高度Y +=30可以满足网格无关性要求。然后,基于该网格方案进行数值计算后得到:无偏航工况下,阻力系数C D与试验值误差为0.34%,升力系数C L误差为1.06%;3°~20°偏航工况下,C D和侧向力系数C S误差分别不超过5%和9%,表明气动力计算准确性较高;车身表面254个测压点中,压力系数C P预测误差大于50%的测点个数基本不超过20%,其中误差较大的测点主要位于车身底部以及背风侧等流动较为复杂的区域。

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横风下高速列车会车压力波对风障的气动冲击
柳润东,毛军,郗艳红,张宏宇,彭飞
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1054-1062.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180172
摘要 ( 266 )   HTML ( 5 )   PDF(6599KB) ( 46 )  

高速列车会车时的压力波会对线路两侧的风障产生气动冲击作用,有可能导致风障的结构失稳,给列车运行带来安全隐患。采用能真实模拟列车运动的嵌套网格方法以及保留开孔特性的腔室耗能型风障,以某CRH型车为研究对象,计算了不同列车车速和不同横风风速下单侧风障内列车交会对风障的冲击过程。研究结果表明:高速列车行驶过程中,由于其高速运动对周边空气的排挤以及尾部气流的补充,在车身附近形成“正?负?负?正”4个压力波;会车过程中,两列车的压力波相互叠加耦合并作用在线路一侧的风障上;随着车速的增大,压力波极值增大,换向时间减小,变化率增大;随着风速的增大,横风作用与列车风作用相互耦合,放大了风障内侧的负压值;压力波正压峰值在车体长度范围之外,负压峰值在车体长度范围之内,头车正压波峰距头车鼻锥处距离最近;在横风作用下,列车风压力峰值会向后移动。

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高温老化对CFRP/铝合金粘接接头失效的影响
秦国锋,那景新,慕文龙,谭伟,栾建泽,申浩
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1063-1071.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180530
摘要 ( 215 )   HTML ( 5 )   PDF(8470KB) ( 43 )  

为了揭示碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝合金粘接接头在高温环境中的老化失效规律,加工了处于剪应力、拉应力和拉剪组合应力状态的粘接接头,在高温(80 ℃)环境中分别进行了10、20、30、40、50天的老化测试,分析了失效强度、失效模式的变化规律,建立了失效准则响应面。结果表明:随着拉应力比例的增加,失效强度下降更明显,下降趋势由二次多项式向线性转变,失效模式由内聚失效转变为内聚、纤维撕裂和界面失效的混合失效模式,这主要是由CFRP老化引起的;失效准则响应面平均误差为3.0%,能够对不同应力状态下的接头进行失效预测。因此,在粘接结构中降低拉应力比例能够提高承载能力,同时在失效预测时需要考虑不同应力状态的影响。

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三元动力电池及其成组后的过充安全性试验
陈吉清,刘蒙蒙,兰凤崇
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1072-1080.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180159
摘要 ( 326 )   HTML ( 16 )   PDF(7085KB) ( 62 )  

为提升动力电池的过充安全性,明确过充热失控的发生机理、行为特点及传播特性,对三元动力电池及其成组后的过充热失控行为展开试验研究,得出电池过充热失控有明显的触发演化过程;电池电压从开始急剧下降到电池温度急剧升高完全热失控之间存在一定的反应时间;随着热失控的不断拓展,电池热失控所达到的最高温度会逐渐升高;模组结构在一定程度上能抑制电池过充热失控的发生。最后,提出改善三元动力电池及其成组后过充安全性的具体建议。

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基于制动试验台架的多轴车轴荷自调系统设计
张立斌,吴岛,单洪颖,邓祥敬
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1081-1091.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180246
摘要 ( 221 )   HTML ( 1 )   PDF(4551KB) ( 48 )  

针对多轴车在滚筒反力式制动检验台上进行制动检测时,存在车轮对制动台上滚筒的压力过大或过小甚至完全被架空的问题,设计了一种自动调整车辆轴荷的检测系统。该系统基于Solidworks软件设计出的轴荷自调式升降装置,以四轴车为例,运用Adams虚拟样机技术构建车辆-台架多体动力学仿真模型,通过仿真依次得到检测轴的高度?轴荷变化曲线,结合所建立的多轴车轴荷分配模型,自动调整非检测轴所在高度,实现改变检测轴轴荷的目的。为验证仿真模型的准确性,进行了实车对比试验,同时为验证整个检测系统的可行性,用5种不同整备质量的重型载货汽车进行检验。结果表明:仿真结果与实车试验最大误差为4.47%,5种车型各轴相对误差均小于5%,满足实际检测要求。

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基于最优速度模型的改进安全距离跟驰模型
曲昭伟,潘昭天,陈永恒,陶鹏飞,孙迪
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1092-1099.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180211
摘要 ( 242 )   HTML ( 9 )   PDF(2939KB) ( 85 )  

针对最优速度(OV)模型及其相关衍生模型(GF,FVD等)假设安全距离恒定的缺陷,提出了基于最优速度模型的改进安全距离跟驰模型,并对本文模型的改进情况进行理论分析。根据本文模型仿真分析了道路车流密度、车辆最大可行驶速度和驾驶员反应延迟时间对交通流稳定性的影响。最后,采用美国NGSIM数据库数据作为样本,通过聚类分析对本文模型进行检验,并与OV模型、GF模型和FVD模型进行对比,结果证明了本文模型的准确性和有效性。

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车路协同环境下路段掉头区域车辆协同控制
吴文静,陈润超,贾洪飞,罗清玉,孙迪
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1100-1106.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180441
摘要 ( 262 )   HTML ( 2 )   PDF(3859KB) ( 71 )  

在车辆驾驶安全的前提下,以车速最大为目标研究了车路协同系统(CVIS)环境下掉头区域车辆的协同控制优化方法。分别设置单车连续掉头及车队掉头两种场景进行控制策略的仿真试验。结果表明,本文方法可实现掉头区域车辆的协同控制。最后,以总延误时间、驾驶舒适性为指标评估控制效率,并得到两种控制策略相适用的车头间距的阈值。

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电动两轮车风险驾驶行为及事故影响因素分析
江亮,贺宜
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1107-1113.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180189
摘要 ( 176 )   HTML ( 1 )   PDF(549KB) ( 34 )  

为探究电动两轮车风险驾驶行为产生的原因及其影响因素,通过问卷调查方式对183位电动两轮车骑行者进行问卷调查,经过探索性因素分析(EFA)得到了包括风险驾驶行为、情绪状态、利他主义、风险感知能力、驾驶自信和冒险意识的6因子结构模型。研究了统计学信息、6因子与交通事故之间的相互关系,构建了基于Logistic回归的交通事故预测模型,利用验证性因素分析(CFA)对该模型进行了验证。研究表明:日均里程、风险驾驶行为、工作时长、冒险意识是影响交通事故的重要参数。

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预应力碳纤维板加固钢⁃混凝土组合连续梁负弯矩区试验
万世成,黄侨,关健,郭赵元
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1114-1123.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180432
摘要 ( 236 )   HTML ( 8 )   PDF(4862KB) ( 64 )  

为了研究预应力碳纤维板加固钢?混凝土组合连续梁负弯矩区的受力性能,设计了3根6.2 m箱形组合截面的两跨连续梁试件,包括2根加固梁和1根对比梁。碳纤维板布置在负弯矩区混凝土板顶面,通过新型装配式预应力锚固系统进行后张有粘结加固,2根加固梁的预应力水平分别为20%和35%。结果表明:采用预应力碳纤维板加固钢?混凝土组合连续梁的负弯矩区,中支点截面的抗弯极限承载力分别提高了19.4%和28.5%,且抗裂性大幅增强;碳纤维板加固可限制裂缝的形成、发展,减小使用阶段的挠度和裂缝宽度,同时提高极限状态下的变形能力;截面应变符合平截面假定。最后,提出了连续组合梁中支点截面抗弯极限承载力的计算方法。

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基于塑性应变能密度的钢筋混凝土墩柱损伤准则
赵金钢,张明,占玉林,谢明志
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1124-1133.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171242
摘要 ( 287 )   HTML ( 0 )   PDF(2689KB) ( 42 )  

为建立一个能够用于评估动力荷载作用下钢筋混凝土墩柱横截面损伤情况且具有较好精度的损伤模型,本文首先基于能量平衡原理,推导了塑性应变能密度损伤准则;然后,按照裂缝扩展情况,建立了钢筋混凝土墩柱性能水平划分等级,并采用ABAQUS软件对33根钢筋混凝土墩柱拟静力试验模型进行动力损伤分析,确定了损伤指数与性能水平划分等级之间的对应关系,量化了动力荷载作用下钢筋混凝土墩柱横截面损伤评价模型;最后,引入支持向量机算法对塑性应变能密度损伤准则的归一化参数值进行预测,并通过算例验证了塑性应变能密度损伤准则和支持向量机算法用于钢筋混凝土墩柱横截面损伤分析的精度和可行性。

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预应力钢丝绳加固钢筋混凝土梁桥抗剪性能
于天来,李海生,黄巍,王思佳
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1134-1143.  DOI: DOI:10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180428
摘要 ( 117 )   HTML ( 0 )   PDF(5009KB) ( 31 )  

通过对24片RC梁的抗剪试验,系统研究了抗剪加固的机理以及原梁设计参数、带载水平、损伤度、钢丝绳布置方式对抗剪加固效果的影响。研究结果表明:预应力钢丝绳可有效延迟RC梁的斜截面开裂,限制斜裂缝的发展,提高极限抗剪承载能力;钢丝绳对抗剪承载力提高的作用机理与RC梁的腹筋作用相似;原梁的设计参数对抗剪加固效果具有较明显的影响;随着带载水平的提高,抗剪极限承载能力提高的程度逐渐降低;原梁损伤度对抗剪加固效果有一定的影响,原梁裂缝宽度小于0.2 mm时,注胶效果不理想,提高幅度较小,宽度大于0.2 mm后注胶效果改善,承载力有所提高,但当裂缝宽度大于0.5 mm后,加固效果处于稳定阶段;U型布束加固效果优于斜向布束;对于T梁,U型部束方案优于U型闭布束。

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聚丙烯纤维增强混凝土断裂韧度及软化本构曲线确定
梁宁慧,缪庆旭,刘新荣,代继飞,钟祖良
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1144-1152.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180020
摘要 ( 186 )   HTML ( 2 )   PDF(3312KB) ( 35 )  

对粗、细聚丙烯(Polypropylene, PP)纤维不同混掺情况下的混凝土切口梁试件进行三点弯曲试验,基于双K断裂理论探讨了不同尺寸PP纤维混掺方式对试件断裂韧度的影响及其破坏机理,并通过起裂、失稳、黏聚韧度3者之间的定量关系得到实测黏聚韧度、起裂韧度增量和桥接韧度。借鉴3种普通混凝土的双线性软化本构曲线计算得到理论黏聚韧度,并将其与实测黏聚韧度对比,确定适合于不同纤维掺入情况下PP纤维增强混凝土(Polypropylene fiber reinforced concrete, PFRC)的双线性软化本构曲线。研究结果表明,PFRC相对素混凝土有较高的起裂韧度、失稳韧度和断裂能;2或3种尺寸PP纤维混掺时,其桥接应力对桥接韧度的增强效果非常显著;3种尺寸PP纤维在裂缝扩展的不同阶段发挥桥接作用,体现了良好的混掺增强、增韧效应;徐世烺和Reinhardt改进的双线性软化本构曲线,取校正系数λ为6时,可较好地适用于PFRC。

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超高强钢筋工程用水泥基复合材料梁受弯计算理论
李碧雄,廖桥,章一萍,周练,隗萍,刘侃
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1153-1161.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180174
摘要 ( 262 )   HTML ( 1 )   PDF(1027KB) ( 23 )  

以工程用水泥基复合材料及超高强钢筋的应力-应变本构关系为基础,根据平均应变的平截面假定和梁受拉区ECC不退出工作等假定,建立超高强钢筋ECC梁正截面受弯计算理论,得到了开裂弯矩、屈服弯矩、极限弯矩、界限配筋率和最小配筋率的计算方法。最后,通过文献中的试验结果验证了本文计算理论的合理性。

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碳化作用下水泥浆内亚硝酸根离子的含量分布
李晓珍,柳俊哲,戴燕华,贺智敏,巴明芳,李玉顺
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1162-1168.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171296
摘要 ( 184 )   HTML ( 2 )   PDF(8958KB) ( 24 )  

通过电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射分析(XRD)技术探明了碳化对硬化水泥浆内亚硝酸根离子分布的影响,阐明了游离亚硝酸根离子的迁移和吸附规律,有利于精确评价亚硝酸根离子在混凝土中的阻锈作用。结果表明:含亚硝酸盐的水泥浆体水化后生成新的水化产物结晶相NO2?AFm,并均匀分布于水泥浆内。NO2?AFm在碳化过程中重新分解生成亚硝酸根离子并向未碳化区扩散,致使碳化区NO2?含量减少,非碳化区NO2?含量增加。由于碳化过程中C?S?H凝胶分解,吸附于凝胶表面的游离亚硝酸根离子重新转变成游离态,碳化区游离态亚硝酸根离子含量增多,同时硅元素从碳化区向未碳化区迁移,未碳化区C?S?H凝胶非晶态含量增加,提高了游离态亚硝酸根离子的固化率,使碳化区游离态亚硝酸根离子含量高于未碳化区。

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基于多源时空数据的建筑宜居性动态设计
张军,钱诚,郭春燕,钱玉君
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1169-1173.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180415
摘要 ( 148 )   HTML ( 2 )   PDF(2366KB) ( 21 )  

为解决当前建筑宜居性设计方法中存在的设计结果用户满意度较低、合理性差和宜居性达不到要求的问题,提出了基于多源时空数据的建筑宜居性动态设计方法。将建筑道路交通景观设计的关键点划分为路面视觉造型构建、路基景观构建、分隔带景观构建。基于建筑道路交通及景观分析结果,得到相关多源时空数据,通过乘幂关系对建筑楼板边长与厚度之间的关系进行拟合,获取楼板厚度与楼板短边长度、楼板长宽比值的关系,以此得到建筑宜居性要求下最小板厚的设计结果,完成建筑振动舒适度动态设计。结合可靠性理论,定义了建筑结构宜居性的功能函数,将函数计算结果与加速度限值相关规范相结合,以人体加速度对应的不同适应度来指导实际建筑宜居性设计,实现建筑宜居性动态构建。试验结果表明,该方法用户满意度平均约为95.8%,建筑宜居性系数平均为0.9,合理性较强。

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基于EKF及调制傅式级数的缸压辨识
王德军,吕志超,王启明,张建瑞,丁建楠
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1174-1185.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171041
摘要 ( 193 )   HTML ( 1 )   PDF(3370KB) ( 29 )  

针对侵入式发动机压力传感器造价高以及运行环境恶劣导致寿命短、可靠性低的问题,利用发动机做功能量转化和牛顿运动定律对发动机做功进行建模,建立转速一步迭代模型,利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)对转速迭代模型进行线性化处理并进行最优估计。利用奥拓循环搭建做功循环的标准模型,利用工程热力学知识对缸内压力峰值进行求取,利用压力峰值和转速最优估计分别进行24阶傅里叶级数的频率、幅值的调制,最终完成发动机汽缸压力辨识。采用大众牌EA211发动机进行试验验证,结果表明:当设定发动机空燃比系数为0.85时,转速跟踪误差在10%以内,压力功谱误差低于2%;当设定空燃比系数为0.95时,转速跟踪误差在1.5%以内,压力功谱误差低于1.5%。试验结果证明了本文模型和算法的有效性、可靠性和精确性。

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内外啮合齿轮马达泄漏与容积效率分析及试验
闻德生,隋广东,田山恒,王少朋,冯佩坤,刘小雪
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1186-1193.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180240
摘要 ( 328 )   HTML ( 1 )   PDF(3389KB) ( 28 )  

基于内、外啮合齿轮马达的结构特殊性,分析了泄漏的主要途径,通过泄漏的计算公式,分别对4种不同连接方式进行理论分析。同时搭建试验台对该马达进行容积效率进行测试,结果表明:齿轮马达的端面间隙泄漏与马达转速无关,只和马达进、出口的压差有关,伴随齿轮马达的连接方式不同,马达的径向间隙泄漏有微小改变;随着马达进、出口压差变大,马达内部的泄漏量逐渐增大,马达容积效率随之减小,机械效率随着马达进、出口压力的升高而逐渐增加。

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双圆弧谐波传动柔轮齿形参数多目标优化设计
王家序,蒋倩倩,李俊阳,韩彦峰,张雷,唐挺
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1194-1202.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180336
摘要 ( 410 )   HTML ( 12 )   PDF(1208KB) ( 68 )  

根据刚轮和柔轮空载下连续不断啮合和“双共轭”现象能有效提高双圆弧谐波齿轮装置的啮合性能,提出了一种圆弧柔轮齿形参数的多目标优化设计方法。针对无公切线双圆弧齿廓,采用改进运动学法和精确转角关系进行共轭齿廓设计,以缩小共轭空白区间与共轭齿廓差异为优化目标,考虑共轭齿廓的存在条件,建立谐波传动多目标优化模型,进行单目标分析及多目标优化。结果表明:该优化方法可实现柔轮齿形参数的合理选择,使空载状态刚轮与柔轮啮合空白区域小于1.2°,共轭齿廓间差异在0.83 μm左右,能满足工程应用要求,保证空载连续啮合及“双共轭”传动精度。

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基于热油携带的静压支承油膜温度场及试验
张艳芹,冯雅楠,孔鹏睿,于晓东,孔祥滨
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1203-1211.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180105
摘要 ( 226 )   HTML ( 0 )   PDF(7164KB) ( 14 )  

为了更加准确地阐明静压支承油膜发热机理,提出了一种考虑热油携带的油膜温升计算方法。定义了油膜热油携带因子并推导出表达式,从理论上对不同工况条件扇环腔油垫是否发生热油携带进行了判定。建立了热油携带影响下供油温升方程,采用有限体积法进行油膜温度场模拟,得到不同工况条件下考虑热油携带的油膜温升曲线,并与试验结果进行对比分析,吻合较好。结果表明:针对本结构静压支承,当转速小于10 r/min时,任何载荷工况下均无热油携带发生;当转速大于60 r/min时,在整个载荷范围(0~32 t)内均有热油携带现象发生。当发生热油携带时,油膜温升加剧,且转速对温升的影响比载荷对温升的影响更明显。

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基于多尺度理论的栓接结合部动力学建模
杨成,赵永胜,刘志峰,蔡力钢
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1212-1220.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180200
摘要 ( 180 )   HTML ( 2 )   PDF(2583KB) ( 28 )  

建立准确的栓接结合部接触刚度模型对预测数控机床的动态特性至关重要。本文提出了一种基于多尺度理论的栓接结合部刚度模型,首先使用一系列叠加的三维正弦波来描述粗糙接触表面多尺度特性,每个正弦波被认为是一层频率级,推导出接触面积比与频率级的函数关系,则整体刚度可以看作不同频率级串联的弹簧模型。然后,通过数值仿真分析了结合面法向接触载荷、材料特性参数以及多尺度参数对接触刚度模型的影响。最后,设计分段梁结构进行试验验证本文模型的准确性,通过力锤敲击试验获得栓接结合部在等同预紧力下的固有频率和振型,并与仿真结果对比,结果表明本文多尺度模型固有频率与试验频率之间的相对误差小于9.94%,表明多尺度模型可以有效地预测数控机床的动态特性。

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主动控制加工误差慢刀伺服车削轨迹生成方法
蔡洪彬,史国权
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1221-1227.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180703
摘要 ( 326 )   HTML ( 2 )   PDF(4853KB) ( 33 )  

考虑到光学自由曲面慢速刀具伺服车削缺乏切削轨迹点选取位置和数量的依据,提出了主动控制加工误差的刀具路径生成方法。进行了刀触点、刀位点轨迹分析和慢刀伺服车削正弦波面试验,结果表明,本文方法可以预测加工表面精度并可以显著降低切削点数量。

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振动形式对水稻脱出物界面粘附规律的影响
程超,付君,唐心龙,陈志,任露泉
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1228-1235.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181110
摘要 ( 294 )   HTML ( 2 )   PDF(5742KB) ( 67 )  

针对水稻联合收割机清选作业过程中筛面粘附、堵塞的问题,搭建了直线振动、圆弧振动和往复抖动3种振动原理试验台,开展了不同振动形式下水稻脱出物中易粘成分的界面粘附规律对比研究。研究发现,振动时间超过15 s时,3种振动形式工作面上粘附物质量基本保持稳定;在10~30 mm振幅区间内,3种振动形式工作面通过增大振幅可以有效减少粘附物质量;在2~3.5 Hz振频区间内,3种振动形式工作面通过增大振频可以快速减少粘附物质量;直线振动工作面中心加速度峰值要明显高于圆弧振动和往复抖动,直线振动工作面脱附效果最好;试验因素对直线振动工作面脱附性能的影响由主到次依次为振幅、振频、振动时间,试验因素对圆弧振动工作面和往复抖动工作面脱附性能的影响由主到次依次为振频、振幅、振动时间。

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基于模型实验的拖拉机配置对稳定性的影响差异
秦嘉浩,李臻,光岡宗司,井上英二,宋正河,朱忠祥
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1236-1245.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180229
摘要 ( 183 )   HTML ( 1 )   PDF(5882KB) ( 20 )  

针对不同路况下拖拉机关键配置对其侧向稳定性的影响差异,搭建了模拟拖拉机在全级随机路面下沿侧向斜坡等高线行驶的比例模型试验系统,提出了基于载荷损失率的稳定性评价方法,开展了关键配置因素及其交互作用对侧向稳定性的影响差异研究。结果表明:合理增加前配重质量对提高各种路况下的拖拉机稳定性有显著效果,但对中级不平路面(如旋耕场等),配置大直径低压胎前轮和较宽后轮距则更有效;在犁过的农田等较高级不平路面下,配置的优化效果被明显削弱;配置间的交互作用在所有路况下对整机稳定性均没有显著影响。

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基于新月鱼尾推进理论的多连杆鱼骨仿生设计
陈东良,臧睿,段鹏,赵伟鹏,翁旭涛,孙杨,唐艺鹏
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1246-1257.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180180
摘要 ( 338 )   HTML ( 7 )   PDF(10276KB) ( 26 )  

基于新月鱼尾推进相关理论,设计了一种新型的符合身体/尾鳍推进模式的仿生多连杆鱼骨。通过对新月鱼尾推进相关理论的分析,确定了影响鱼体推进的主要设计参数,即躯椎摆角、尾椎摆角及尾鳍摆角。以金枪鱼中体型较小的鲣鱼作为仿生原型,通过逆向工程技术,对其体厚方向轮廓进行曲线拟合并得到其拟合函数。将拟合函数作为鱼骨结构设计边界条件,结合设计参数,通过逆运动学原理设计了躯椎、尾椎、尾鳍、躯椎驱动、尾椎驱动、尾鳍驱动6部分连杆系统。利用仿真软件ADAMS对该机构可行性进行仿真试验,并进行了实物样机试验。试验结果表明:该多连杆鱼骨结构可以实现仿生鱼推进。

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手刹固定板冲压成形数值模拟
李欣,王丹,陈军绪,孙延朋,谷诤巍,徐虹
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1258-1265.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180303
摘要 ( 219 )   HTML ( 4 )   PDF(8373KB) ( 41 )  

利用有限元模拟软件AutoForm对某车型手刹固定板进行了冲压成形数值模拟,研究了工艺参数对拉延成形质量的影响规律,并分析了原因。采用正交试验优化设计方法进一步优化了工艺参数,并进行了全工序模拟。研究结果表明:在合理设置拉延筋基础上,通过优化工艺参数能够有效控制成形件质量。最佳工艺参数条件为:压边力600 kN、凹模圆角半径6 mm、凹凸模模具间隙1.50 mm、摩擦因数0.15。通过实际实验验证了模拟结果的正确性,说明利用数值模拟可以有效指导实际生产。

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基于损伤修正M⁃K模型的高强度钢成形极限预测
刘文权,盈亮,荣海,胡平
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1266-1271.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180291
摘要 ( 288 )   HTML ( 1 )   PDF(3881KB) ( 21 )  

为探究材料内部损伤演化对其成形特性的影响,在M?K凹槽失稳理论的基础之上,通过引入GTN损伤模型,建立了耦合损伤的高强度钢22MnB5成形极限预测方法,并确定了相关损伤参数。该方法以临界孔洞体积分数作为失稳判据,增强了预测方法的物理意义。通过理论计算分析了变形路径对板材失稳以及损伤演化的影响。同时,通过开展NAKAZIMA实验研究,获取了22MnB5的成形极限数据并对其变形特点进行了分析。通过与实验结果的对比,验证了本文预测方法的有效性。

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基于增量控制的型材拉弯轨迹设计及有限元仿真
张学广,贾明萌,刘纯国,何广忠
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1272-1279.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180146
摘要 ( 182 )   HTML ( 0 )   PDF(4541KB) ( 36 )  

根据型材拉弯设备结构和成形工况,将夹钳加载量等效为拉伸缸沿转臂的拉伸量和转臂的转角,并提出了一种基于增量控制的型材拉弯轨迹设计方法。通过沿轴线方向将型材目标形状划分成多个成形段,并求解出每个成形段对应的拉伸增量和转角增量,实现型材拉弯成形中加载量的独立分配与控制。以轨道车辆车顶乙形不锈钢弯梁作为研究对象,建立了一种基于连接器单元的型材拉弯有限元模型,并将计算得到的加载增量应用于工件成形效果仿真中,实现了拉弯轨迹的参数化调控。根据仿真结果中工件的形状误差与表面翘曲量分析了拉弯缺陷的成因,并对拉弯轨迹进行了针对性的修正,提升了工件成形效果。采用修正后的拉弯轨迹进行工件成形试验,仿真结果与试验结果相吻合。

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喷丸处理后6061铝合金工件表面粗糙度的模拟计算及预测
徐戊矫,刘承尚,鲁鑫垚
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1280-1287.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171272
摘要 ( 270 )   HTML ( 0 )   PDF(5521KB) ( 36 )  

以6061铝合金工件为对象,研究了喷丸对工件表面粗糙度的影响。首先,建立了喷丸有限元仿真模型,分别模拟计算了单丸粒喷丸和多丸粒喷丸后铝合金工件的表面形貌。对应进行了单丸粒喷丸和多丸粒喷丸试验,采用激光共聚焦显微镜获取了喷丸后实际工件的表面形貌,以验证所建立的喷丸有限元仿真模型的有效性。在此基础上,对铝合金工件开展了9组喷丸的正交模拟试验,通过对喷丸表面进行离散计算得到三维粗糙度参数 S q,研究获得工件初始粗糙度、丸粒尺寸、丸粒速度和喷丸覆盖率对工件表面粗糙度的影响规律。采用BP神经网络模型对正交试验结果进行处理,获得铝合金工件喷丸处理后表面粗糙度的预测模型。将预测的经喷丸处理后的工件表面粗糙度与模拟试验的粗糙度数据进行对比可知,两者的平均误差仅为3.46%,预测精度能够满足实际喷丸需要;相应构建了喷丸处理后铝合金工件的表面粗糙度控制图,这对实际喷丸过程中较准确控制工件的表面粗糙度有重要价值。

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可实现车辆稳定性控制的滑模变结构策略
李寿涛,李秋媛,刘辉,丁辉,田彦涛,于丁力
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1288-1292.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180217
摘要 ( 288 )   HTML ( 8 )   PDF(967KB) ( 62 )  

针对横摆角速度及质心侧偏角在车辆稳定控制中的重要作用,提出一种分层结构,在上层系统采用滑模变结构策略对汽车稳定性进行操纵。参考二自由度车辆模型计算控制变量名义值,针对横摆角速度及质心侧偏角偏差和偏差导数,设计汽车稳定操纵系统,由控制参量决策出最优附加横摆力矩。利用李雅普诺夫判定方法判断所设计的闭环系统的稳定性。试验结果表明,本文设计的滑膜变结构控制器在紧急工况下能够明显改善车辆稳定性能,提高行车安全。

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基于已选特征动态变化的非线性特征选择方法
高万夫,张平,胡亮
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1293-1300.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180478
摘要 ( 152 )   HTML ( 9 )   PDF(2276KB) ( 55 )  

针对目前大多数基于信息论的线性累加特征选择算法的缺点和不足,并且考虑到已选特征的动态变化对特征选择的影响,本文提出了一种非线性的特征选择算法。实验结果证明,本文算法在平均准确率和最高准确率上都取得了很好的效果。为证明本文算法的优势,将本文算法与7个极具竞争性的特征选择算法在3个不同的分类器和8个真实数据集上进行了比较,实验结果表明,本文算法具有较强的分类优势。

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基于Hoare逻辑的密码软件安全性形式化验证方法
肖堃
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1301-1306.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180418
摘要 ( 194 )   HTML ( 2 )   PDF(825KB) ( 24 )  

为了解决密码软件安全性验证效率和准确率低的问题,提出了基于Hoare逻辑的密码软件安全性形式化验证方法。首先对密码软件的主要性质进行描述,然后通过密码软件运行时随机向量的分析,得到密码软件运行的矩阵表达式,再将其进行线性变换,计算密码软件运行时数据的方差和协方差矩阵,获得密码软件运行时数据矩阵的主成分空间,并对密码软件运行的主成分进行分析;最后,利用密码软件的逻辑模型和软件运行的状态集合对密码软件安全形式化验证的流程进行分析,建立密码软件的运行模型并设置安全属性,并将密码软件运行时出现的故障进行标记和处理,得到密码软件运行的安全结果,从而实现密码软件安全性形式化的验证。实验结果表明,采用该方法对密码软件的安全性进行验证具有较高的效率,且能够准确地验证密码软件的安全。

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基于协同经验小波变换的遥感图像融合
李雄飞,宋璐,张小利
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1307-1319.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180371
摘要 ( 241 )   HTML ( 4 )   PDF(22541KB) ( 41 )  

针对多源遥感图像的融合问题,提出了一种基于协同经验小波变换的遥感图像融合方法。该算法首先对多源图像进行主成分分析获得共像;然后,对共像的强度分量做经验小波变换获得滤波器组;再利用这组滤波器对多光谱图像的强度分量和全色图像进行多尺度表示;最后经逆变换得到融合图像。该算法因采用协同自适应分解方法,有利于源图像高频与低频信息的分离,有效提高了遥感融合图像的清晰度。通过使用QuickBird卫星数据验证了算法的有效性,视觉感知和客观评价标准均表明该算法比其他同类算法有更好的优越性。

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基于局部平面线性点的翻拍图像鉴别算法
孙延君,申铉京,陈海鹏,赵永哲
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1320-1328.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20170378
摘要 ( 367 )   HTML ( 10 )   PDF(7678KB) ( 45 )  

针对现有翻拍图像鉴别算法辨别理论基础弱和鉴别率不高的问题,提出了基于局部平面线性点的翻拍图像鉴别算法。首先建立图像成像过程的数学模型,然后从模型中提出局部平面线性点的概念和性质,根据性质提取图像中的局部平面线性点作为特征值;最后利用支持向量机分类器对真实图像和翻拍图像进行分类。实验结果及分析表明:本文算法不但对翻拍图像具有较好的鉴别率,并且特征向量的维数也低于其他鉴别算法。

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基于决策粒子群优化与稳定纹理的虹膜二次识别
刘元宁,刘帅,朱晓冬,霍光,丁通,张阔,姜雪,郭书君,张齐贤
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1329-1338.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180487
摘要 ( 316 )   HTML ( 2 )   PDF(2158KB) ( 44 )  

不同时刻虹膜图像的采集状态不同,因此单一识别算法在多类别虹膜识别中的准确率可能较差。本文提出了基于决策粒子群优化与稳定纹理的虹膜二次识别算法。首先,使用6种图像处理算法提取稳定纹理特征。由Gabor滤波与Hamming距离组成首次识别,Haar小波与BP神经网络组成第二次识别,以顺序结构完成多类别虹膜的二次识别。根据马尔可夫决策过程与不同的虹膜库,自适应优化Gabor滤波和神经网络。结果表明,该算法可以有效提高虹膜识别的准确率。

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改进的鸡群优化算法
李宾,申国君,孙庚,郑婷婷
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1339-1344.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181268
摘要 ( 508 )   HTML ( 16 )   PDF(1003KB) ( 94 )  

针对鸡群优化算法中解的更新效率较低且缺乏探索性等问题,提出了一种改进的鸡群优化算法。该算法基于标准鸡群优化算法的种群分组更新机制,并借鉴狼群优化算法和粒子群优化算法的思想,引入改进因子和去重操作算子分别用以增强算法的寻优能力和提高种群的多样性。通过与其他4种算法在CEC 2014测试函数集上进行比较,结果表明本文算法在绝大多数测试函数上均表现出了良好的优化效果,在求解精度及收敛速度方面也优于其他算法。

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基于扩展轮廓的快速仿射不变特征提取
翟凤文,党建武,王阳萍,金静,罗维薇
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1345-1356.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171157
摘要 ( 178 )   HTML ( 3 )   PDF(8883KB) ( 19 )  

针对快速仿射不变特征提取算法分类识别能力较差的问题,首先找出了算法证明及计算过程中的不足;其次提出并证明了扩展轮廓的仿射不变性,并通过扩展轮廓修正了算法中不足;然后,通过仿真实验给出了算法中参数设置的区间,并确定了算法中组合函数的个数及幂次。实验对比了基于扩展轮廓的快速仿射不变特征提取算法与原始算法及多尺度自卷积矩算法的分类识别能力,结果表明,基于扩展轮廓的快速仿射不变特征提取算法的分类识别能力明显优于原始算法和多尺度自卷积矩算法。

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基于双混沌振子的最小频移键控信号频率估计方法
刘勇,邓方顺,刘小林,闵思婕,王鹏
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1357-1362.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180185
摘要 ( 200 )   HTML ( 4 )   PDF(932KB) ( 16 )  

针对低信噪比条件下最小频移键控(MSK)信号频率估计的问题,提出混沌双振子频率估计算法,通过混沌振子系统策动力频率与待测信号频率的相互配合,充分利用混沌振子~信号敏感、噪声免疫的特性,实现在低信噪比条件下对待测信号频率的有效估计。理论分析和实验证明了本文算法的有效性。相对于经典的锁相环法和2P次方法,本文算法在低信噪比条件下(如Eb/N0=0 dB时)也能准确估计信号频率,且相对误差在10-2量级以下。

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基于遗传粒子群优化算法的认知无线电系统功率分配
王宏志,姜方达,周明月
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1363-1368.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180844
摘要 ( 184 )   HTML ( 6 )   PDF(1149KB) ( 52 )  

考虑授权用户的干扰功率阈值和认知用户的信干噪比(Signal to interference plus noise ratio,SINR)要求,提出了一种基于遗传思想的粒子群优化(Genetic particle swarm optimization,GPSO)算法,研究认知用户发射功率最小化的问题。GPSO算法在适应度值计算、速度更新和位置更新阶段引入选择、交叉和变异操作。仿真结果表明,与拉格朗日乘子法和粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法相比,GPSO算法降低了发射功率并获得了更高的SINR。

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光学遥感图像舰船目标快速检测方法
董超,刘晶红,徐芳,王仁浩
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1369-1376.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20171005
摘要 ( 288 )   HTML ( 8 )   PDF(3727KB) ( 73 )  

针对当前的光学遥感图像舰船检测算法无法适用于不同复杂背景的问题,根据人造目标和自然景物的亮度、颜色、边缘特征,提出了基于区域协方差特征值的显著性检测方法,讨论了单一特征值对图像显著性做出的贡献,并使用图像信息熵来度量显著图的有效性。在没有后续虚警目标剔除过程的前提下,对云、雾、海杂波、存在岛屿等复杂背景下的舰船进行检测试验,结果表明:算法能够成功检测出舰船目标,有效抑制虚警,而且本文算法简单高效,适合于工程应用。对获得的包含舰船目标的光学遥感图像进行了试验测试,表明在AUC评价指标上也优于其他5种典型显著性算法。

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结合天空分割和超像素级暗通道的图像去雾算法
王柯俨,胡妍,王怀,李云松
吉林大学学报(工学版). 2019 (4):  1377-1384.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180208
摘要 ( 510 )   HTML ( 18 )   PDF(9879KB) ( 117 )  

为了提升去雾图像质量,提出了一种基于天空分割和超像素级暗通道的单幅图像去雾方法。首先提出一种简单有效的多阈值天空分割方法,可将图像划分为天空区域和非天空区域;其次,根据天空区域估计大气光值;然后分别估计两类区域的透射率,对天空区域利用该区域无雾和有雾时暗通道值间的线性关系直接估计其透射率,对非天空区域则通过计算超像素级暗通道值来估计透射率;最后根据大气散射模型恢复无雾图像。实验结果表明,与现有方法相比,本文方法能更准确地分割天空且阈值自适应性强,大气光和透射率估计也更准确高效。采用本文方法得到的去雾图像具有对比度高、颜色自然、细节清晰等优点。

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