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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5期 刊出日期:2019-09-01
上一期   
采用聚乳酸复合材料的汽车零件多材料优化设计
马芳武,韩露,周阳,王世英,蒲永锋
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1385-1391.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180797
摘要 ( 221 )   HTML ( 21 )   PDF(2716KB) ( 112 )  

以玄武岩纤维为增强材料,增强聚乳酸拉伸力学性能使其满足汽车非金属产品的力学性能要求,同时利用多材料方法设计产品,实现轻量化。首先研究了玄武岩纤维含量与其复合材料的关系,通过多材料设计方法并以零件的实际工况为设计条件对产品进行再设计。利用多岛遗传算法(MIGA)与遗传算法-响应面(GA?RSM)模型结合的优化方法寻求最优材料参数组合。结果表明:玄武岩纤维可提高聚乳酸的力学性能,GA?RSM模型在预测值时有较高的精确性,通过以上设计方法,使零件质量降低了9%。以上结果证明了聚乳酸复合材料可作为石油基材料的替代品应用到汽车产品研发中;多材料设计结合MIGA的方法可实现汽车产品轻量化。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
汽车纵向自动驾驶的因果推理型决策
高振海,孙天骏,何磊
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1392-1404.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190078
摘要 ( 407 )   HTML ( 39 )   PDF(6098KB) ( 111 )  

针对汽车纵向自动驾驶决策过程的因果关联问题,建立了车辆跟驰行为的马尔可夫决策过程模型,利用真实驾驶员驾驶模拟器实验数据与驾驶风险原则确定了模型中的状态集和动作集,并根据车辆的行驶状态设计了相应的回报函数,进而基于增强Q学习算法对该模型进行求解,提出了以上决策过程的因果推理机制。最终,通过在随机工况下的仿真测试,验证了该方法的可行性与有效性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
路感模拟用永磁同步电机电流控制
张博,张建伟,郭孔辉,丁海涛,褚洪庆
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1405-1413.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180616
摘要 ( 165 )   HTML ( 9 )   PDF(3458KB) ( 51 )  

为获取良好的路感模拟执行器响应性能,从提高路感模拟用永磁同步电机的动态电流响应速度和降低稳态时的电流波动角度出发,针对数字电机控制固有延时问题和逆变器输出饱和问题应用三步非线性方法设计了一种电流控制(TSPCC)算法。三步非线性方法具有对参数不过分敏感和易于离散系统工程实现的优点,将逆变器的输出饱和转化成基于模型的动态饱和限制引入到动态前馈控制和误差反馈控制中以获得最优的电流响应速度,用下一拍电流预测值代替当前传感器采集值以降低由于延时引起的电流超调和波动。仿真和试验结果表明:该算法可显著提高电流响应速度和降低稳态时的电流波动,适合用于实现平滑的手感和实时的路感。

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基于流固耦合的汽车气动特性
胡兴军,惠政,郭鹏,张扬辉,张靖龙,王靖宇,刘飞
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1414-1419.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180145
摘要 ( 170 )   HTML ( 7 )   PDF(2904KB) ( 36 )  

传统CFD仿真方法通常只考虑风载荷对汽车气动性能的作用,忽略了车身结构振动与气流之间耦合作用带来的影响,导致计算结果与真实汽车行驶状况存在一定偏差。以1/4标准MIRA模型为研究对象,通过双向显式流固耦合仿真方法将流固耦合效应引入到数值计算中,得到不同工况下的气动力、表面压力、振动频率以及车身姿态角等数据,分析与传统仿真方法在计算结果上的差异,再利用风洞测试技术验证仿真结果的准确性。对比有无耦合仿真及试验结果表明:耦合仿真与试验结果更加吻合,各项数据偏差都在5%以内,从而验证了耦合仿真方法的准确性;随车速增加流固耦合效应影响增大,特别是对气动升力的影响较大,直接影响汽车操纵稳定性,因此在高速时流固耦合效应带来的影响不能忽略。

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基于联合概率数据关联的车用多传感器目标跟踪融合算法
王鹏宇,赵世杰,马天飞,熊晓勇,程馨
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1420-1427.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180673
摘要 ( 313 )   HTML ( 15 )   PDF(2561KB) ( 69 )  

针对智能车辆前向多传感器多目标跟踪融合问题,提出一种基于改进的联合概率数据关联的车用多传感器跟踪融合算法。首先,根据车辆坐标系和各传感器坐标系的相对运动关系,对多传感器数据进行坐标变换,之后采用基于改进的联合概率数据关联的单传感器多目标跟踪算法、基于相关序贯关联法的多传感器关联算法和凸组合融合算法实现了对目标的稳定跟踪与准确融合。最终,通过装备毫米波雷达和摄像头的实验车在实际交通环境下进行实车试验,试验结果表明:目标被稳定跟踪且融合结果具有良好的精度,验证了算法的可行性和有效性。

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基于区域采样随机树的客车局部路径规划算法
韩小健,赵伟强,陈立军,郑宏宇,刘阳,宗长富
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1428-1440.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181089
摘要 ( 318 )   HTML ( 15 )   PDF(2967KB) ( 60 )  

为解决结构化道路环境下自动驾驶客车的路径规划问题,针对双车道避障工况提出了一种区域采样随机树RS-RRT算法。在采样阶段,集成高斯分布采样和局部偏向性采样来提高路径规划算法的搜索效率。在随机树扩展阶段,考虑了客车和障碍物的实际尺寸,利用分离轴定律(SAT)实时检测客车和周围障碍物的碰撞风险。在后处理阶段,结合安全性和舒适性的目标,融合了驾驶共识、安全距离模型和路径平滑算法对规划的路径进行修正。为验证RS-RRT算法的有效性,搭建了商用车电液转向系统硬件在环试验台,利用TruckSim构建仿真场景,通过MATLAB和TruckSim的联合仿真实现算法的验证。试验结果表明:与基本RRT和目标偏向性RRT(Goal-biasing RRT)相比,本文算法在节点数量、路径长度和运行时间上均有优势,生成的路径满足客车动力学和路径跟踪要求。

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AMT换挡执行机构自适应智能控制策略
鄢挺,杨林,陈亮
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1441-1450.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180465
摘要 ( 104 )   HTML ( 7 )   PDF(2385KB) ( 32 )  

针对AMT换挡机械同步过程中换挡执行机构的控制,提出一种自适应智能控制策略。目的是通过双闭环控制(换挡电机电流和同步器位移)使同步器位移紧密跟随目标位移轨迹。考虑到换挡执行机构参数不确定性和动态干扰,加入补偿器控制以接近实际换挡电机特性,补偿器增益由神经网络经由自学习算法训练得到,自学习算法输入为换挡电机实际电流与神经网络预测电流之差。同时,利用模糊自适应控制对同步器位移闭环PI控制器参数进行调整。目标同步器位移轨迹由离线和在线自学习策略及时更新。仿真结果表明:相比于常规PID控制,本文策略跟随目标轨迹精度更高,稳定性更好,响应速度更快。

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混合动力汽车电池性能影响因素分析与试验
范光辉,余剑武,罗红,李鑫,张亚飞
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1451-1458.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180354
摘要 ( 88 )   HTML ( 10 )   PDF(4432KB) ( 62 )  

以某混合动力电动汽车软包锂电池为对象,试验研究了温度和荷电状态(SOC)对电池容量、直流内阻、开路电压的影响规律,分析了电池使用寿命的影响因素。对大批量锂电池性能参数进行数理统计分析,研究了电池性能参数的一致性和相关性。研究结果表明:温度过高过低都会引起电池内阻增大和电池容量下降,从而降低电池寿命。SOC过高、过低同样会引起电池内阻增大,开路电压剧烈变化,不仅降低电池寿命还会削弱电池使用效率。批量电池性能参数存在一定相关性,其一致性受电池数量的影响较大。电池数量、使用温度和SOC使用范围的优化不仅可改善汽车动力性能,还能显著提高混合动力电动汽车使用寿命。

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信号交叉口进口车道饱和流率估计方法
别一鸣,汤茹茹,王运豪,文斌,冯天军,王琳虹
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1459-1464.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180752
摘要 ( 234 )   HTML ( 9 )   PDF(799KB) ( 56 )  

为准确估计信号交叉口进口车道的饱和流率,将高峰期获取的车头时距采用时间序列表达;基于PP检验构建稳态检验算法,剔除绿灯显示期间进口车道的异常车头时距,以获取饱和车头时距,采用饱和车头时距的均值估计饱和流率。以长春市某典型信号交叉口3条直行车道为例对本文方法进行验证,并与HCM方法进行对比。结果表明:本文方法能准确识别出饱和车头时距;饱和流率的估计值为1700~1900 pcu/h,高于HCM方法所得到的饱和流率估计值。

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基于多传感器数据融合的轨道车辆齿轮箱异常检测
刘玉梅,乔宁国,庄娇娇,刘鹏程,胡婷,陈立军
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1465-1470.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180559
摘要 ( 126 )   HTML ( 3 )   PDF(2593KB) ( 45 )  

针对轨道车辆齿轮箱监测测点多、数据量大、数据融合程度低等特点,提出一种基于相关函数融合算法与模糊C均值聚类结合的齿轮箱异常检测方法。相关函数融合算法用于将齿轮箱多个测点采集的振动信号融合为一个能全面反映齿轮箱运行状态的信号;对融合信号进行聚合经验模态分解,并计算奇异熵、能量熵;采用模糊C均值聚类算法对特征集进行簇划分,判断齿轮箱含有几类异常情况。通过实际线路运行数据的采集与分析,验证了本文方法的有效性。

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考虑通勤需求的电动汽车充电站选址与定容模型
罗清玉,田万利,贾洪飞
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1471-1477.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181270
摘要 ( 116 )   HTML ( 6 )   PDF(2050KB) ( 58 )  

为满足电动汽车通勤用户在工作地点附近的充电需求,构建了以充电站建设成本和用户广义充电成本最小为目标的充电站选址和定容模型。引入了便捷系数量化用户的充电期望以得到充电站需要服务的电动汽车数量和电能需求。计算实例表明:充电站选址对便捷系数阈值不敏感,但建设经济性随便捷系数阈值的减小而变差,由此提出了不同规划目标下便捷系数阈值取值范围的建议。

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考虑多特性因素的路网交叉口群动态划分方法
曲大义,贾彦峰,刘冬梅,杨晶茹,王五林
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1478-1483.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180376
摘要 ( 123 )   HTML ( 2 )   PDF(928KB) ( 34 )  

基于原有的路径关联性模型,综合考虑车辆离散性、阻滞性和局部路网交通流空间特征规律,建立了相邻交叉口间的路径关联性模型,弥补了初始模型仅考虑单一指标的不足;根据路径关联度模型的计算结果,利用聚类分析对信号控制交叉口群进行了动态划分。案例分析和仿真结果表明:协同考虑多重特性因素的路径关联度模型动态划分交叉口群,可以提高区域信号协调控制效果和车辆通行效率。

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基于关联规则的公共交通通勤稳定性人群辨识
梁泉,翁剑成,周伟,荣建
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1484-1491.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180351
摘要 ( 231 )   HTML ( 9 )   PDF(1110KB) ( 43 )  

通过对北京市公共交通乘客出行行为调查数据、公共交通刷卡数据和线站数据进行关联匹配,提取了公共交通通勤乘客出行链。利用一个月的公共交通出行数据,从活动点、出行空间和出行时间的角度提取了非家活动点类别数、典型出行链占比、出行空间均衡度、时间稳定性和时间集中度5类指标用来描述乘客出行稳定性。引入关联规则方法中FP-growth算法,采用支持度、置信度和提升度3个参数挖掘不同项集长度下各特征属性之间的关联规则,识别出3类稳定性差异显著的通勤人群,并对辨识方法的合理性进行了验证。研究为制定针对性和差别化的公交供需管理策略提供了支撑,助力更加高效和精细化的公共交通出行服务。

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基于转运延误风险的多方式协同货运载运工具配置优化
龙海波,杨家其,赵学彧
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1492-1499.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180451
摘要 ( 113 )   HTML ( 2 )   PDF(560KB) ( 25 )  

从货运节点转运延误风险的视角研究了多方式协同货运运力资源分配协调优化问题。在综合分析转运风险因素的基础上,运用熵权法对多方式协同货运节点转运延误风险程度进行了评价,并构建了考虑转运延误风险的分区段多方式协同货运运力资源配置优化模型,提出NSGA-II算法思路对模型进行求解。最后,通过算例验证分析了基于转运延误风险的多方式协同货运载运工具配置优化效果。

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自锚式悬索桥的面内稳定性
白伦华,沈锐利,张兴标,王路
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1500-1508.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180178
摘要 ( 124 )   HTML ( 6 )   PDF(2785KB) ( 49 )  

为完善自锚式悬索桥面内稳定性理论,首先通过结构稳定性的概念初步判定该桥型不存在面内分岔失稳的可能性;进而在自锚式悬索桥挠度方程中通过引入位移干扰量,以幂级数干扰位移形式反证其不会出现面内弹性分岔失稳;最后以实桥为例,通过数值模型按弹性及弹塑性稳定理论计算分析了桥梁的荷载系数、破坏模式等。结果表明:在挠度理论适用范围内,自锚式悬索桥不存在面内分岔失稳;数值分析结果显示该实桥面内分岔失稳由吊索断裂引起,超出挠度理论应用范围,而极限承载力能满足安全性要求。

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带抗剪键叠合板的力学性能
李明,王浩然,赵唯坚
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1509-1520.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180433
摘要 ( 126 )   HTML ( 10 )   PDF(10935KB) ( 41 )  

为研究带抗剪键叠合板的力学性能,基于试验和有限元模拟方法,通过对比抗剪键数量不同的叠合板荷载-挠度曲线,分析了设置抗剪键的必要性。通过对比带抗剪键叠合板与现浇板的受力过程,分析了叠合板的受力特点。提取了抗剪键剪力,分析了抗剪键破坏过程及剪力分布规律,并建立了剪力简化计算式。结果表明:抗剪键能明显提高叠合板的刚度和承载力;与现浇板相比,叠合板板底混凝土开裂和钢筋屈服时,板底混凝土第一主应力分布规律明显不同,而板底钢筋应力和位移分布规律相近;叠合板内各抗剪键剪力随荷载增加,先呈线性增加,后突然下降,抗剪键剪力值越靠近支座越大。最后,提出了抗剪键的布置方法。

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沥青混合料劈裂强度影响因素数值模拟
彭勇,高华,万蕾,刘贵应
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1521-1530.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180356
摘要 ( 83 )   HTML ( 3 )   PDF(5202KB) ( 35 )  

为数值研究沥青混合料劈裂强度影响因素,基于三维离散元法与粘聚带模型,建立了沥青混合料劈裂试验微观力学模型,模拟不同集料级配在不同温度下沥青混合料劈裂强度,并通过室内试验进行验证。研究结果表明:基于粘聚带模型和三维离散元法所建立的沥青混合料劈裂试验微观力学模型可较地好模拟沥青混合料劈裂强度。集料级配和温度对沥青混合料劈裂强度有显著影响。相同温度下,随着集料公称最大粒径变大,集料级配变粗,沥青混合料劈裂强度而逐渐增大;相同集料公称最大粒径时沥青混合料劈裂强度随温度的升高而逐渐降低。

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冻融对粉砂土力学特性及路堤边坡稳定性的影响
张云龙,周刘光,王静,吴春利,吕翔
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1531-1538.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180257
摘要 ( 98 )   HTML ( 9 )   PDF(4814KB) ( 28 )  

为研究粉砂土路堤在冻融循环作用下的力学特性以及采用粉砂土填筑的路堤边坡稳定性,基于静三轴试验,研究了不同含水量状态下,季冻区粉砂土在经历不同次数冻融循环后的粘聚力、内摩擦角等宏观力学特性的变化规律。以此为依据,采用有限元数值模型,针对不同坡度和不同填土高度对应的粉砂土填方路基,进行了冻融循环作用对边坡稳定系数的影响规律研究。研究结果表明:随含水量增大,冻融循环次数对粉砂土粘聚力的影响程度逐渐增强,当含水量较大时,粘聚力下降70%~80%;随冻融循环次数增加,粉砂土内摩擦角先降低,后略有增大;随含水量增大,冻融循环对粉砂土内摩擦角的影响有减弱趋势;冻融循环作用可使粉砂土路堤边坡稳定系数明显降低,冻融后的边坡稳定系数最大降幅可达到冻融前的49%;季冻区粉砂土路堤的最大填土高度不应超过4 m,小于3 m的填方路堤,极限坡度不应陡于1∶1.5,超过3 m的极限坡度不应超过1∶2.5。

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大功率液力偶合器调速工况瞬态流场特性
卢秀泉,胡春玉,柴亚龙,马文星,张剑楠
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1539-1546.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180151
摘要 ( 103 )   HTML ( 1 )   PDF(10860KB) ( 15 )  

为研究大功率液力偶合器在动态调速工况下的内部流动机理,通过UDF程序定义动态调速过程,建立了大功率液力偶合器内部瞬态气液两相流场的数值计算方法,获得了动态调速工况下气液两相流体在泵轮和涡轮流道间的动态循环流动变化过程及气液两相分布状态。结果表明:大功率液力偶合器在调速起始阶段由于滑差较小,同时循环流量在无叶栅区域高能流体的屏蔽作用下,会引起泵轮力矩系数显著降低;随着转速比降低,湍动能逐渐增大,且泵轮流道内湍流脉动强度要明显大于涡轮,在泵轮入口处出现极值,此现象在制动工况尤为明显。通过PIV试验验证,数值模拟结果与试验结果吻合较好,为优化大功率液力偶合器动态调速工况瞬态性能提供了必要的理论基础。

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仿真转台用连续回转电液伺服马达预测滑模控制
王晓晶,刘美珍,陈帅,李嵩
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1547-1557.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180507
摘要 ( 67 )   HTML ( 1 )   PDF(1740KB) ( 16 )  

针对飞行仿真转台用连续回转电液伺服马达自身存在高度非线性和摩擦、泄漏等外界因素导致的不确定性,不能建立精确的数学模型,以及传统控制策略效果不理想等特点,提出了一种预测函数滑模变结构复合控制策略(PFC-SMC)。电液伺服系统采用了具有状态反馈形式的内模控制理论结构,将内模控制思想和滑模变结构控制思想相结合,利用滑模控制克服外界干扰和参数时变性,利用预测函数控制算法设计内模控制器,实现系统高精度、高频响的跟踪控制,有效抑制了由滑模控制引起的抖振现象。仿真表明:与传统PID控制相比,PFC-SMC复合控制算法有效提高了飞行仿真转台用电液伺服系统的低速稳定性和抗干扰能力,极大程度拓展了系统的频响,实现了伺服系统的精确控制。

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减重站起康复训练系统机械结构设计与优化
曹恩国,刘坤,吉硕,孙震源,徐洪伟,骆星吉
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1558-1566.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180982
摘要 ( 142 )   HTML ( 4 )   PDF(9207KB) ( 27 )  

基于人体工程学设计并优化了一种多功能坐站运动辅助与康复运动训练机器结构,可使患者按照对标健康人体站起运动轨迹进行减重式康复运动训练。重点设计了下肢矫助外骨骼结构和顶端哑铃形螺旋绕线轮,对整体机械结构及主要零部件进行了力学分析和尺寸优化。可使存在下肢运动功能障碍的使用者不仅可获得坐站运动辅助,而且可以使下肢肌群完全按照对标健康人体站起时肌肉正确施力规划进行康复训练,避免产生因站起姿势扭曲导致的肌肉畸态施力,从而获得安全、健康的康复运动训练效果。

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基于分子动力学的磨粒微切削单晶铁数值分析
李俊烨,刘洋,卢慧,孟文卿,杨兆军,张心明
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1567-1574.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180623
摘要 ( 187 )   HTML ( 7 )   PDF(4094KB) ( 43 )  

为探讨磨粒流加工过程中工件材料去除机制,采用分子动力学方法模拟碳化硅颗粒微切削单晶铁的加工过程,研究磨粒微切削单晶铁过程中影响切削力变化的微观作用机制及切削力产生持续波动的原因,揭示磨粒微切削作用下工件材料发生物理变化的内在原因及磨粒对工件的做功规律。通过原子位移分析可知,磨粒微切削过程中材料的塑性变形主要是由晶格内滑移面上产生滑移区域从而形成位错,原子在切削力作用下沿位错线发生运动所导致,同时,探讨了原子的堆积现象及切屑形成机制。通过多面体模板匹配方法对微切削过程中工件原子排布情况进行了分析,探讨了工件材料内晶格结构的变化情况。本文研究可为磨粒流精密加工单晶铁工件材料提供理论基础和技术支持。

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高速硬切削表面白层马氏体相变
段春争,张方圆,寇文能,魏斌
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1575-1583.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180404
摘要 ( 74 )   HTML ( 3 )   PDF(2546KB) ( 22 )  

基于白层相变机理建立了硬切削过程产生的切削热影响下淬硬GCr15钢白层马氏体临界相变温度M S的模型,并结合马氏体分数模型计算白层的理论马氏体分数。将模型计算得到的马氏体分数与实验测得的马氏体分数相对比,结果表明:理论计算的马氏体分数高于实验测量值。白层内马氏体形成时受切削热与塑性变形的耦合影响,结合透射电镜实验结果,揭示了切削速度与后刀面磨损量对白层内马氏体分数的影响规律。

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双面梯度多角薄壁结构的吸能特性
周俊先,秦睿贤,陈秉智
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1584-1592.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190272
摘要 ( 126 )   HTML ( 7 )   PDF(2568KB) ( 36 )  

梯度厚度和多折角设计是提升薄壁结构吸能效率的两种有效策略,将这两种策略联合,提出了具有双面梯度厚度的多角薄壁结构(包括方管和非凸多角管),并对其在轴向冲击下的力学行特性进行了理论分析,推导了该结构的平均撞击力理论模型。基于显示非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对该结构进行了仿真实验研究,且仿真实验结果与理论预测值有较好的一致性。实验结果表明:增加折角数和提升厚度梯度均可有效提升管件的吸能效率。作为梯度厚度策略与多角薄壁结构的联合,具有双面梯度厚度的非凸多角管相比传统均匀厚度的方管在比吸能上提高148%~205%,充分展现了这种联合策略在提升薄壁结构耐撞性方面的高效性。

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双层剖分式超高压模具数值模拟及实验
依卓,付文智,李明哲
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1593-1599.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180556
摘要 ( 79 )   HTML ( 2 )   PDF(6354KB) ( 24 )  

为获得更高的承压能力,研究了弧面型和平面型两种双层剖分式超高压模具,通过有限元方法对比分析了两种双层剖分式超高压模具的应力分布和承压能力。结果表明:平面型双层剖分式超高压模具能有效降低压缸和第一层支撑环应力,模具承压能力得到显著提高。与弧面型双层剖分式超高压模具相比,平面型双层剖分式超高压模具压缸的Mises应力和最大剪应力分别降低了27.2%、33.2%;第一层支撑环的Mises应力和最大剪应力分别降低了14.8%、4.7%。根据最大畸变能理论和最大剪应力理论,平面型双层剖分式超高压模具的承压能力分别提高了35.6%、47.1%。实验结果表明:平面型压缸双层剖分式超高压模具具有更高的承压能力。

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焊接能量对Cu/Al超声波焊接接头组织与性能的影响
谷晓燕,刘东锋,刘婧,孙大千,马会峰
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1600-1607.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180340
摘要 ( 106 )   HTML ( 3 )   PDF(4922KB) ( 38 )  

采用超声波焊接技术制备了Cu/Al异种金属搭接接头,运用UT-325型热电偶测温仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及万能试验机对Cu/Al搭接接头进行了系统的研究。结果表明:随焊接能量增加Cu/Al界面处应力增大,导致界面摩擦力增大,产热量增加,原子活度和金属塑性流动能力相应增大,界面成形逐渐得到改善。此外,由于界面处应力分布不均,致使界面处金属发生塑性流动,形成漩涡状塑性变形。随焊接能量增大界面应力不均性更加显著,漩涡状塑性变形的程度增大。这种塑性变形会造成金属互锁,增大接头剪切力,接头最大剪切力达到3.72 kN。当焊接能量达到或高于1700 J时,Cu/Al界面处出现金属间化合物层,其主要组织为Al2Cu,接头断裂形式为韧-脆混合断裂。

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汽车前地板成形有限元数值模拟
李欣,孙延朋,王丹,陈军绪,谷诤巍,徐虹
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1608-1614.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180764
摘要 ( 118 )   HTML ( 6 )   PDF(8447KB) ( 39 )  

以某汽车前地板为例,运用有限元软件Autoform进行了成形过程数值模拟分析。通过模拟分析预测了板料成形过程中拉深不足、起皱、失效等缺陷;通过调整压边力大小、拉延筋参数、凸凹模间隙和摩擦因数,对模拟的结果进行优化,获得了一组最适合实际生产的工艺参数。在设置变强度双重拉延筋的基础上,最佳的工艺参数条件为:压边力为650 kN,成形力为5200 kN,凸凹模模具间隙为0.8 mm,摩擦因数为0.15。基于模拟结果进行成形实验,得到了合格的成形件,有效地缩短了模具的开发周期,降低了设计成本。

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选区激光熔化304L不锈钢的组织结构及力学性能分析
佟鑫,张雅娇,黄玉山,胡正正,王庆,张志辉
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1615-1621.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190194
摘要 ( 193 )   HTML ( 4 )   PDF(8002KB) ( 30 )  

采用选区激光熔化技术成形304L不锈钢,研究了成形后的显微组织和形貌特征,以及不同构建方向对力学性能的影响。结果表明:304L不锈钢组织中无明显气孔和夹杂缺陷;试样的表面粗糙度随倾斜角度的增大而减小。获得准确完整成形几何特征的前提是,薄壁试样厚度的设计值大于0.3 mm,无支撑圆孔试样直径设计值在1~12.5 mm之间,试样外尖角角度设计值大于5°,试样的内尖角垂直摆放时设计值大于15°,水平摆放时设计值大于8°。不同构建方向对试样的抗拉强度和屈服强度影响不明显,当试样的构建方向与基板呈0°时,试样抗拉强度达到最大值684.7 MPa,当构建方向与基板呈30°时,试样的断后伸长率达到最大为47.7%,同时冲击功达到最大值196.3 J,断裂机制均为韧性断裂。

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纤维增强复合材料应变率效应的数值仿真
叶辉,朱艳荣,蒲永锋
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1622-1629.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180430
摘要 ( 127 )   HTML ( 6 )   PDF(4167KB) ( 40 )  

为研究应变率效应对纤维增强复合材料仿真精度的影响,引入动态增强因子(DIF)对复合材料模量和强度进行修正,结合改进的Hashin失效准则,建立了可考虑应变率效应的复合材料三维渐进性损伤本构模型。将该模型通过VUMAT子程序嵌入Abaqus软件中,进行弹丸侵彻玻璃纤维增强复合材料层合板仿真,将仿真结果分别与试验结果和不考虑应变率效应的本构模型仿真结果进行了对比。结果表明:本文建立的含有应变率的本构模型,能较准确地模拟弹丸侵彻层合板过程;在1.8、3 m/s两种弹丸侵彻速度下,含应变率与不含应变率的仿真结果相比,精确度分别提高了14.1%、22.7%;对于不考虑应变率的本构模型,仿真误差随侵彻速度的增大而增加,由1.8 m/s的28.7%增大到3 m/s的36.9%,考虑应变率的本构模型仿真误差比较稳定。

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软硬相间层状仿生材料摩擦因数影响因素
王蜜,李致远,樊文选,李家亿,刘镇宁,卢国龙
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1630-1635.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181222
摘要 ( 192 )   HTML ( 4 )   PDF(2848KB) ( 39 )  

以粘着摩擦理论为基础,结合软硬相间层状结构特点,确立了软硬相间层状仿生材料摩擦过程数学模型。利用数值分析软件Abaqus建立了软硬相间层状仿生材料摩擦过程有限元模型,研究了软、硬材料组分的材料属性,软、硬材料组分的体积分数,软、硬材料组分各自摩擦因数对软硬相间层状仿生材料摩擦因数的影响规律。采用ProJet 5500X 3D打印机制备了软硬相间层状仿生材料并进行了摩擦试验,验证了理论及模拟结果。

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蠕变和人工时效对2524铝合金疲劳裂纹扩展性能的影响
刘义伦,王卿,刘驰,李松柏,何军,赵先琼
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1636-1643.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180343
摘要 ( 151 )   HTML ( 7 )   PDF(3191KB) ( 26 )  

针对蠕变时效和人工时效对2524铝合金疲劳裂纹扩展性能的影响进行了研究,结合透射电镜下合金的微观组织演变,分析了不同时效状态下析出相对合金疲劳性能的影响规律。结果表明:时效4 h后蠕变时效和人工时效合金内微观组织都是以Cu-Mg原子团簇和GPB区为主,表现出较好的抗疲劳性能。相比时效4 h,时效9 h后合金内主要析出相为针状S′相,粗大S′相的出现改变了位错滑移方式,降低了滑移的可逆性,加速了疲劳损伤积累,因此在应力强度因子范围 Δ K 7 ? M P a · m 1 2 的近门槛区,合金抗疲劳性能明显下降。时效24 h后合金晶界处出现无沉淀析出带,晶内析出相尺寸也更大,进一步加速了合金的疲劳裂纹扩展速率。蠕变应力加速了合金的时效析出进程,相比人工时效,在相同时效时间下,蠕变时效合金内析出相尺寸更大,屈服强度和硬度提高,但抗疲劳性能下降。

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含电动汽车的微电网模型预测负荷频率控制
马苗苗,潘军军,刘向杰
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1644-1652.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180421
摘要 ( 127 )   HTML ( 6 )   PDF(2223KB) ( 31 )  

对含电动汽车的孤岛微电网负荷频率控制问题进行了研究,分析了柴油发电机和电动汽车的调频特性,并基于电动汽车调频特性利用模型预测控制方法实现了对含电动汽车的微电网系统的负荷频率控制。仿真结果表明:在系统受到负荷阶跃波动时,本文提出的模型预测控制器能合理地分配各系统的输出,快速消除频率波动,在为用户提供高质量电力的同时也延长了设备使用寿命。

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基于K-means和矩阵分解的位置推荐算法
李宾,周旭,梅芳,潘帅宁
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1653-1660.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20181264
摘要 ( 231 )   HTML ( 11 )   PDF(1352KB) ( 52 )  

采用矩阵分解方法为模型量化用户对未知位置的签到次数,利用改进的融合用户间签到和好友关系的相似度计算方法计算用户间的相似度,通过聚类方法将用户进行群组划分,最终提出结合聚类和矩阵分解的方法实现个性化位置推荐。相比于基于用户协同过滤和基于矩阵分解推荐算法,本文算法在位置推荐召回率和准确率上均有提高,同时,在推荐运行时间上也优于其他算法。

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基于深度学习的行人和车辆检测
徐谦,李颖,王刚
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1661-1667.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180642
摘要 ( 921 )   HTML ( 39 )   PDF(4678KB) ( 151 )  

为解决自动驾驶行车环境目标检测的问题,提出了一种基于深度学习的行人和车辆检测网络PVDNet。在网络底层,改进了跳跃连接结构,提出多级跳跃连接MLSC,加速了模型的收敛速度和收敛精度;在网络顶层,设计了一种多层特征融合方法MLFF,将底层特征与顶层特征融合以提高检测精度;在网络输出层,提出了一种单维卷积方法ODC替代全连接层,减少了模型参数以提高检测速度。实验表明:与原始的Faster R-CNN相比,PVDNet在数据集PascalVOC2007、PascalVOC2012、MS COCO、KITTI上行人和车辆平均检测准确率分别提高了3.7%、6.1%、5.6%、9.62%。

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基于自然性和视觉特征通道的场景分类
赵宏伟,李明昭,刘静,胡黄水,王丹,臧雪柏
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1668-1675.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180778
摘要 ( 189 )   HTML ( 7 )   PDF(10866KB) ( 168 )  

为提高场景分类的识别率,使其更好地应用到目标检测和行为检测中,提出了一种改进的场景分类方法。该方法首先利用空域包络模型中的自然性,将场景进行基类划分,然后通过视觉特征通道模型,对场景进行更细致的分类,从而得到最终的场景语义类别。仿真实验结果表明:改进后的场景分类方法对于场景的语义分类要优于传统场景分类方法,具有更高的识别率。

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可抵抗内外部攻击的无线传感器网络数字签名方案
于斌斌,胡亮,迟令
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1676-1681.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20190301
摘要 ( 97 )   HTML ( 4 )   PDF(511KB) ( 25 )  

提出了一种基于离散对数和hash函数的数字签名方案。经过系统的安全分析,离散对数和hash函数可以保证本文提出的签名协议抵御外部攻击和内部攻击(IEA)。经过效率分析,本文提出的签名协议可以有效地降低无线传感器节点的内存占用。

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温度解耦大量程光纤光栅应变传感器
闫光,卢建中,张开宇,孟凡勇,祝连庆
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1682-1688.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180842
摘要 ( 103 )   HTML ( 4 )   PDF(1983KB) ( 25 )  

飞机载荷参数测试中,部分结构会产生较大的应变集中点,为解决飞机结构大量程应变监测问题,提出了一种温度增敏、应变减敏的光纤光栅大量程应变传感器。分析了光纤光栅传感理论,设计了一种新型传感器基底结构,并对其进行有限元分析。对封装完成的传感器进行了温度标定、温度重复性及应变标定试验。试验结果表明:在10~60 ℃的环境下,封装完成的光纤光栅应变传感器温度灵敏度达到44.959 pm/℃,较裸光纤增敏4.5倍,线性度达到0.999;同一温度下中心波长变化量在±4 pm;在0~2000 με的条件下,应变灵敏度为0.79 pm/με,较裸光纤减敏1.52倍,线性度达到0.999,多次应变循环重复性为±5 pm。封装完成的传感器具有较好的灵敏度和一致性,能满足飞机结构大量程应变的精确测量,在飞机应变集中结构的监测中具有发展前景。

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DV⁃HOP和接收信号强度指示结合的改进算法
李文军,华强,谭立东,孙悦
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1689-1695.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180819
摘要 ( 141 )   HTML ( 3 )   PDF(1236KB) ( 24 )  

由于DV-HOP算法易受网络拓扑的影响,定位精度不高,以及噪声和障碍对RSSI算法影响较大,由此会导致估计误差的产生,为提高定位精度以及鲁棒性,本文提出了一种DV-HOP和 R S S I 结合的改进算法。首先,计算未知节点和锚节点间的距离,再将其输入到单隐层前馈神经网络训练好的网络模型,实现完整的拓扑训练集,取代网络拓扑结构,进而得到未知节点的位置信息。在MATLAB中做仿真实验,结果表明:与传统的DV-HOP算法和改进的DV-HOP算法相比,DV-HOP和RSSI结合的改进算法具有良好的定位效果和一定的抗干扰性,而且定位误差相对较小。

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基于局部方差域自适应Blanking的超低频信道噪声抑制方法
赵鹏,蒋宇中,陈斌,李春腾,张杨勇
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1696-1705.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180446
摘要 ( 139 )   HTML ( 2 )   PDF(2109KB) ( 22 )  

针对超低频信道噪声脉冲因接收机前端暂态效应而钝化导致常规Blanking非线性抑噪性能退化的问题,在分析脉冲暂态响应波形特点以及常规Blanking性能退化机制基础上,结合局部方差域变换(LVDT)能增强脉冲性的特性,提出了一种基于LVDT的自适应Blanking处理方法,给出了恒虚警率准则下信道噪声脉冲检测门限以及Blanking门限优化准则。仿真和实测结果表明:本文方法在超低频信道噪声抑制方面具有比常规非线性处理更好的性能,考虑到该方法无需信道噪声模型假设及其参数估计,是一种盲抑制方法,因而更具工程实用意义。

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非均匀噪声条件下考虑互耦效应的DOA估计方法
王洪雁,房云飞,朱圣棋,裴炳南
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1706-1714.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180357
摘要 ( 194 )   HTML ( 3 )   PDF(1243KB) ( 34 )  

针对非均匀噪声和互耦条件下相干信号辨识性能较差的问题,提出一种基于非均匀噪声协方差矩阵和互耦系数重构的DOA估计方法。首先,利用最小二乘理论并通过迭代优化方法恢复互耦意义下的无噪声信号协方差矩阵;然后,依据信号子空间原理,并通过估计不相关信号角度重构互耦系数矩阵,进而获得互耦补偿后的无噪声信号协方差矩阵;最后,通过传统空间平滑方法获得解相干信号,并利用MUSIC算法实现DOA参数估计。数值仿真表明:与仅考虑相干信源、非均匀噪声或互耦的传统DOA估计算法相比,本文算法可较好地抑制非均匀噪声,克服了互耦场景下传统空间平滑算法解相干失效问题,并可显著改善非均匀噪声和互耦条件下相干信源的DOA估计性能。

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基于离散Shearlet类别可分性测度的人脸表情识别方法
卢洋,王世刚,赵文婷,赵岩
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1715-1725.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180627
摘要 ( 101 )   HTML ( 3 )   PDF(4410KB) ( 44 )  

针对优化表情特征稀疏表达问题,提出一种基于离散Shearlet类别可分性测度的人脸表情识别方法。首先,对预处理后的图像进行离散Shearlet变换,得到变换系数。然后,根据测度函数评估每个方向与尺度系数的可分性指标,在最佳可分性方向与尺度上,融合低频和高频系数作为特征。最后,引入支持向量机进行分类。结果证明:本文方法选取具有最佳可分性的尺度和方向系数作为特征,抛弃了无用信息,降低了特征维度与计算量,使系统更高效。

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基于残差连接卷积神经网络的图像超分辨率重构
郭继昌,吴洁,郭春乐,朱明辉
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1726-1734.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180366
摘要 ( 302 )   HTML ( 17 )   PDF(4621KB) ( 82 )  

针对基于卷积神经网络超分辨率重构算法中存在的感受野较小、梯度信息易丢失与网络收敛较慢等问题,提出了基于残差连接卷积神经网络的图像超分辨率重构算法。通过在低分辨率空间进行图像的超分辨率重构,减少了图像预处理过程,降低了网络复杂度。利用局部和全局残差连接,对卷积网络结构和亚像素采样层进行改进,局部残差促进了网络中信息的流动,全局残差使网络只学习图像残差信息,减少了网络冗余。通过增加网络深度扩大了感受野,使网络学习到更多的重建信息。实验结果表明:本文算法的PSNR和SSIM值相较于其他算法有不同程度的提升。

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基于特征空间的子阵级自适应和差波束测角方法
曹运合,曾丽,王宇
吉林大学学报(工学版). 2019 (5):  1735-1744.  DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180442
摘要 ( 202 )   HTML ( 16 )   PDF(2130KB) ( 28 )  

针对在有源干扰的情况下,自适应信号处理在抑制干扰的同时影响了和、差波束权矢量,使和差方向图发生畸变,和差单脉冲测角产生较大偏差,从而导致和差测角性能下降甚至失效的问题,提出了一种针对均匀子阵自适应差波束权值的方法,能在抑制干扰的同时得到高测角性能,自适应鉴角曲线与理想和差鉴角曲线基本重合,本文算法具有很好的稳健性,在存在指向误差和小快拍数条件下依然可获得很好的测角性能。同时与子阵级广义旁瓣相消的单脉冲测角方法相比较,本文方法体现了优势。最后,通过仿真结果验证了本文方法的有效性。

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