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2015年第49卷第8期
- 摘要：针对传统的机械系统固有频率及阻尼比计算方法中,时域方法易造成主观误差,频域方法存在一定精度限制的问题,提出了一种利用指数衰减正弦信号频谱校正算法计算系统阻尼比和固有频率的新方法。该方法首先利用基于汉宁窗的插值频谱校正方法获得频率偏移量和衰减因子,再结合有阻尼自由振动响应与指数衰减正弦信号的相似性关系求取固有频率,进而获得系统阻尼比和有阻尼固有频率,最终计算出无阻尼固有频率。分别使用传统时域方法和本文提出的频域方法对压电悬臂梁的固有频率及阻尼比进行计算,结果表明新方法拥有更高的计算精度和更好的信噪比适应性。与传统的频率拟合方法相比,本文所提方法也更简单,计算效率更高。关键词：衰减信号;频谱校正;固有频率;阻尼比;压电悬臂梁1978|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对非高熔点金属针尖在场发射中表面原子易升华的问题,通过在亚微米量级的铜尖表面原位生长石墨烯来抑制铜原子升华,以提高其场发射稳定性能。首先利用三氯化铁溶液将铜丝进行腐蚀,得到亚微米量级别的高曲率铜尖,然后通过化学气相沉积法在高曲率的铜尖表面原位生长获得了石墨烯,得到了一种新的冷阴极结构——铜尖/石墨烯结构。对覆盖石墨烯前后的铜尖进行场发射测试,结果发现,石墨烯的存在使铜尖的开启场强从4 V/μm降低到2.5 V/μm,并且提高了发射电流的稳定性。该研究结果对于在亚微米尺度铜表面生长石墨烯以及利用石墨烯改善金属针尖的场发射特性均有参考价值,为非高熔点金属制作场发射尖端提供了一种可能性。关键词：石墨烯;化学气相淀积;场发射536|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对在高速传输/互连结构中小尺寸印刷电路板(PCB)金属导带表面粗糙对信号传输损耗和相移影响增大的问题,提出了一种宽频带下提取PCB板介质参数的方法。该方法基于带状线模型,首先计算表面光滑导体和粗糙导体时的表面阻抗; 然后利用表面阻抗计算表面粗糙导体模型的传播常数; 最后借助微分外推方法分离光滑导体下的传播常数,从而在宽频带下提取介质基板的介电常数和损耗角正切。仿真结果表明:在从直流到20 GHz的频带上,分离导体表面粗糙影响后,提取的介电常数和损耗角正切与实际采用的聚四氟乙烯材料参数相比,在1 MHz下,相对介电常数误差为2%,损耗角正切为5%; 在10～20 GHz的高频范围内,相对介电常数最大误差为1%,损耗角正切最大误差为8.6%。该方法基于等效表面阻抗理论,在保证计算精度的同时,有效地节约了计算资源,适于在宽频带下提取PCB板的介质参数。关键词：印刷电路板;表面粗糙;表面阻抗;微分外推;介质参数22914|8|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了在欠定条件下利用信号二维波达方向(2D-DOA)与极化状态进行跳频(FH)网台分选和信号识别、跟踪,提出了一种基于空间极化时频分布(SPTFD)的FH信号多参数联合估计算法。首先利用FH信号时频域特征以及阵列流型建模方法,建立FH信号的极化敏感阵列快拍数据模型; 然后通过组合时频分布构造各跳信号的SPTFD矩阵; 在此基础上,根据秩损理论对方向和极化信息进行去耦合,利用旋转不变子空间原理估计俯仰角; 通过一维搜索和方程求解来估计方位角与极化参数,最终实现了2D-DOA与极化参数的联合估计。新算法无需多维参数寻优和配对,估计精度高。仿真结果表明:该算法能在欠定条件下精确估计FH信号2D-DOA和极化参数; 当阵元数为4、信噪比大于6 dB时,空间5个FH信号所有参数的均方根误差均小于1°。关键词：跳频;极化;时频分布;参数估计793|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对最大似然时延估计算法的峰值搜索计算复杂度较高且容易陷入局部收敛,造成估计误差较大的问题。提出了一种利用蒙特卡罗的最大似然时延估计(MCML)算法。首先利用信道频域响应估计矢量建立似然函数; 然后把时延估计问题转化为求解随机变量的期望问题,将采用指数化似然函数构造的标准化概率密度函数趋近于冲激函数,使得随机变量的方差趋近于零; 最后采用蒙特卡罗方法对随机变量进行抽样,从而利用抽样的均值估计出时延。较之传统方法,蒙特卡罗方法避免了网格搜索,降低了计算复杂度,保证了全局收敛性和估计精度。仿真结果表明:在信噪比0～25 dB的条件下,MCML算法均能始终逼近克拉美罗界; 当信噪比为25 dB时,MCML算法的时延估计分布范围缩小为马尔科夫链蒙特卡罗算法的34%。关键词：最大似然;蒙特卡罗;时延估计;克拉美罗界584|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：在保证物理层安全的前提下,为解决传统迫零成形算法在全双工通信功耗过高的问题,提出了一种适用于全双工通信的信息波束和噪声波束联合成形的低功耗方法。首先,在高斯信道模型下对全双工基站的传输信号进行信息波束成形,实现基站与接收端的信息传输; 然后,在全双工基站发射天线中添加人工噪声,并将噪声波束成形保证全双工基站的接收信息和发送信息不被偷听者窃听; 最后,经过凸优化求解,将NP难的信息和噪声波束联合成形问题转化为可高效求解的凸优化问题,最终得到最优的信息和噪声波束成形向量。仿真结果表明,在上下行安全速率均为3 b/(s·Hz)时,该方法可以有效降低全双工基站的功耗,与经典的迫零波束成形算法相比,均值功耗降低约18%。关键词：物理层安全;全双工通信;波束成形;凸优化803|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了从机械系统观测混合信号中有效评估信号源的数目,以及解决数据点较大时贝叶斯信息准则(BIC)难以计算的问题,在剖析了3种信源数目估计准则(赤池信息准则(AIC)、最小描述长度(MDL)以及贝叶斯信息准则(BIC))的原理和算法的基础上,提出了基于对数函数修正的改进贝叶斯准则(IBIC)。该准则利用对数运算将BIC目标函数中的多参数指数运算转换为乘积运算,在不降低计算精度的条件下,显著改善了BIC准则的计算效率和工程应用性能。仿真实验分析表明:AIC与MDL具有近似的源数估计性能,对非线性调制成分非常敏感; 从能量角度分析,提出的新准则容忍非线性调制成分(非线性调制信号能量占观测信号总能量)能量比为5.15%,较AIC(0.07%)与MDL(0.08%)具有更好的鲁棒性能。壳体结构试验台声源数目估计实验表明,3种方法均可有效评估声源数目。本研究对于模态阶数选择、系统复杂度分析以及基于机械系统信号源分离的状态监测与故障诊断具有学术意义和工程应用价值。关键词：源数估计;信息理论准则;赤池信息准则;最小描述长度;贝叶斯信息准则585|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对直线电机推力谐波直接作用于驱动部件会降低进给系统运动平稳性的问题,综合考虑伺服驱动电路和电机结构非线性,利用等效磁化电流法和麦克斯韦方程,得到了纹波力、齿槽力、端部力、齿槽效应与电流谐波耦合力以及电感不对称力等5部分推力谐波的解析表达式。计算过程考虑了多个谐波因素之间的耦合作用,弥补了以往单一因素分析直线电机推力谐波的不足。研究结果表明:受驱动电路和电机结构非线性的影响,直线电机推力夹杂有众多的谐波成分,而且各个谐波成分之间相互耦合; 这些推力谐波直接作用于机械系统,会造成进给系统显著的位移波动; 随着进给速度的增加,推力谐波影响增大,尤其在进给速度为5、20和33 m/min附近,推力谐波激起了机械系统共振,位移波动急剧增大; 纹波推力幅值随着驱动电流谐波幅值的减小而减小; 电机的极距与齿槽距之比、齿槽开口与齿槽距之比,对于齿槽力的主要谐波阶次以及幅值都有重要影响,尤其当齿槽开口与齿槽距之比为0.625时,齿槽力各阶次谐波均为0。关键词：直线电机;推力谐波;运动平稳性;系统共振722|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对传统线性压电悬臂梁频带过窄且难以与人体运动相匹配的问题,考虑人体小腿的运动特点,设计了一种双稳态磁耦合压电悬臂梁应用于人体运动能量俘获,利用运动过程中小腿的摆动及其与地面间的冲击产生的加速度使悬臂梁跨越势阱提高俘能效率。以哈密顿原理及人体运动信号为基础,建立了用于人体运动能量俘获的非线性动力学模型。根据人体腿部运动的振动特征设计了一种便携式非线性振动能量俘获系统,实现了线性、非线性单稳态和双稳态等动力学特征。采用实际腿部振动信号进行的理论模型数值仿真表明:双稳态人体振动俘能技术能够产生大幅度跨越势阱运动并俘获较多的电能。人体不同运动状态的实验结果验证了非线性双稳态人体能量俘获技术的优势以及所建立的机电耦合模型的有效性。当运动速度为8 km/h时,双稳态系统的平均功率达到最大值23.2 μW。关键词：能量俘获;非线性;双稳态;人体运动;压电悬臂梁629|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况,建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论,推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程,基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点,综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形,实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数,实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性,结果表明,主轴转速越高,轴系热平衡温度越高,平衡时间越短; 迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间,不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明,使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。关键词：主轴-轴承系统;热-变形耦合;瞬态热特性;热网络法723|6|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对气动元件流量特性曲线的形状、形成机理以及ISO6358标准中测试方法存在的问题,运用理论与实验相结合的方法,研究了临界压力比两种取值方法间的关系,发现了特性曲线中流量不变段与下降段的分界点并不是元件内声速流与亚声速流的转折点,提出在气动元件流量特性的测试中,须对被测元件的上、下游压强进行补偿。实验结果表明:特性曲线中的下降段部分近似为椭圆曲线,临界压力比两种取值结果间的差值约为0.15,特性曲线中的下降段并不只代表亚声速流态,还包含了由超声速变化到声速的过程,忽视压强补偿导致测试结果的误差达15%以上。关键词：流量特性曲线;曲线形成机理;临界压力比611|4|1更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对云计算环境中Hadoop平台由于节点计算能力差异、多样混合负载共存等原因而出现的性能不佳的问题,提出一种采用资源划分的资源许可方法。该方法在云计算环境下通过减少资源浪费或负载过重等情况的出现来提高系统性能。该方法采集资源信息并推测任务资源需求,根据可用计算资源和任务需求动态划分、调度资源; 使用与资源无耦合的资源许可启动任务并控制任务数量调节资源利用率以适应云环境。使用该方法对比公平调度器在国家高性能计算中心(西安)进行测试发现:单作业在资源竞争环境中优于公平调度器的静态结果; 混合负载在3种测试环境中完成时间分别平均减少了27.5%、37.1%和50.98%,性能显著提升。实验结果表明,该方法可以适应负载资源需求和可用计算资源的变化,灵活划分计算资源,解决Hadoop在云环境中的性能不佳问题。关键词：云计算;Hadoop;资源划分;作业调度;混合负载726|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：以生物梭子蟹为仿生原型,提出一种足桨耦合驱动仿海蟹机器人。该机器人采用三对步行足和一对游泳足的结构形式,基于爬行推进与拍动翼复合推进的方式,兼具形态仿生和功能仿生的特点,可实现水下行走与水中浮游的双重功能。通过对游泳足推进方式进行数值模拟和实验研究,结果表明:升力模式推进在水翼上挥和下拍过程中均产生正推力,推进效率相对较高; 随着拍动幅度的增加,平均推力和推进效率都明显降低; 推进效率与拍动频率呈抛物线关系; 当斯特劳哈尔数Sr在0.4～0.6范围内时,升力模式的推进效率最大,当Sr在0.8～1.0范围内时,阻力模式的推进效率最高,两者所对应的尾涡脱泻均呈反卡门涡街形式; 游泳足水翼的厚度对水动力性能也有影响,相对薄的水翼不仅能增加平均推力,还能降低系统的总能耗,因此更适合推进。关键词：仿海蟹机器人;游泳足;水动力性能;游动模式878|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对传统集成学习方法运用到木马流量检测中存在对训练样本要求较高、分类精度难以提升、泛化能力差等问题,提出了一种木马流量检测集成分类模型。对木马通信和正常通信反映在流量统计特征上的差别进行区分,提取行为统计特征构建训练集。通过引入均值化的方法对旋转森林算法中的主成分变换进行改进,并采用改进后的旋转森林算法对原始训练样本进行旋转处理,选取朴素贝叶斯、C4.5决策树和支持向量机3种差异性较大的分类算法构建基分类器,采用基于实例动态选择的加权投票策略实现集成并产生木马流量检测规则。实验结果表明:该模型充分利用了不同训练集之间的差异性以及异构分类器之间的互补性,在误报率不超过4.21%时检测率达到了96.30%,提高了木马流量检测的准确度和泛化能力。关键词：木马流量;集成学习;旋转森林;异构分类器;加权投票792|4|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对电动汽车的混合式复合电源工作模式切换复杂、不利于不同工作模式的功率最优分配问题,提出基于模拟退火算法的复合电源能量管理优化方法。对混合式复合电源的工作模式进行分层讨论,建立能量管理系统的各部件损耗模型,基于不同层次设计能量管理策略。在分层能量管理策略的基础上,采用模拟退火算法降低系统的损耗。搭建混合式复合电源仿真模型和实验台进行仿真和实验。仿真和实验结果表明:在NYCC和EUDC路况下,混合式复合电源能量管理系统采用模拟退火算法优化比滞环逻辑控制的总损耗降低0.8%和1.1%。混合式复合电源能量管理系统采用模拟退火算法不仅能有效降低系统损耗,实现功率最优分配,而且能及时跟随功率需求,由超级电容提供或吸收峰值功率,保证电池安全。关键词：电动汽车;复合电源;模拟退火算法;能量管理系统633|4|7更新时间：2025-07-09
- 摘要：以某电动车在匀速行驶时采集到的噪声样本为评价对象,结合人类听觉系统建立适用于电动车的客观评价指标——敏感频带能量比,采用等级评分法对电动车噪声品质焦躁度进行主观评价试验,分析并计算各噪声样本的心理声学客观参数。通过相关分析和回归分析,建立了可描述主观评价与客观参量相关性的焦躁度评价模型。研究结果表明:传统车噪声在低频段能量较为集中,最大值在中心频率为200 Hz的频带,峰值达到37%,而电动车噪声能量集中在中心频率高于1 kHz的频率段上,峰值达到30%; 敏感频带能量比与主观评价值的相关性达到0.958,优于其他心理声学参数; 电动车噪声品质焦躁度主要受粗糙度、抖动度和频带能量比等心理声学客观参数影响。关键词：电动车;噪声品质;主观评价;心理声学888|5|9更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了使某客车复合材料板簧的性能达到最优,提出了一种针对复合材料板簧的多目标优化方法。综合应用遗传算法中的权重系数变换法和混合法,调用编写的复合材料板簧各项性能的Matlab计算程序,采用Matlab遗传算法工具箱建立了以铺层参数为设计变量,以复合材料板簧的刚度、强度和质量为子目标的多目标优化模型。优化结果表明,簧身的宽度应取最大值,从长度渐变铺层区域末端到中部凸起结构的簧身厚度应以抛物线规律增加。对优化得到的设计方案进行样件试制和台架试验。试验结果表明,优化得到的复合材料板簧质量为钢板弹簧的40%,疲劳寿命是钢板弹簧的3倍,同时也满足整车对板簧刚度和强度的要求。关键词：客车;板簧;复合材料;遗传算法;多目标优化933|4|10更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了减少信号交叉口内机动车与非机动车之间的冲突,在分析直行非机动车与右转机动车行为的基础上,提出了一种新的非机动车停车组织方法。该方法以现有的非机动车停车线提前法为原型,在原停车线后方加设第二条非机动车停车线和信号控制,从而形成两个非机动车停车等待区域,通过两个信号灯的错时开启使两个区域内的非机动车先后通行,让右转车能够利用两个非机动车群间的较大时间间隔通过冲突区域。以上海市曲阳路大连西路交叉口为例,通过Vissim仿真证明提出方法的合理性。研究结果表明,提出的方法适用于非机动车与右转机动车流量较大的进口道,在直行非机动车流量大于500辆/h的情况下,该方法可以有效减少机动车与非机动车之间的冲突,增加右转区域的安全可靠性和通行效率。关键词：交通安全;交通组织;交通冲突;信号交叉口;非机动车;Vissim仿真865|5|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：为了研究磨削力与磨削热耦合作用的残余应力场,基于磨粒轨迹分析和磨粒接触分析,采用概率统计的方法建立了磨削弧区热源分布模型。模型分析了磨削弧区热量分配关系,不需预先假设沿磨削弧总热源分布形状及热量分配比一致,即可获得磨削弧区热源分布形状,解决了以往热源分布形状常被假设为矩形和直角三角形,但矩形热源和直角三角形热源并不能准确地描述热源分布形状的问题。采用有限元法仿真分析了工件磨削温度场,采用热成像仪实测了磨削温度场,并将磨削温度场有限元仿真结果和热成像仪测量结果进行了对比分析,结果表明:有限元模拟结果与热成像仪测量结果具有很好的一致性,磨削弧区最高温度预测值与实测值之间的误差在2.24%～15.3%范围内; 直角三角形热源并不能准确地描述磨削弧区热源分布形状; 磨削弧区热源分布形状更接近四次多项式函数曲线。关键词：热源分布;热源形状;热量分配比;磨削温度场773|4|6更新时间：2025-07-09
- 摘要：为研究焊接工艺参数对回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)接头断裂行为的影响,以铝合金为例,通过改变焊接过程中套筒的下扎深度对上下板厚度不同的LY12铝合金进行RFSSW试验,从材料流动、原子扩散及接头软化等方面对其接头的断裂机理进行分析,并利用焊点的宏观形貌、显微组织和硬度进行验证。试验及分析结果表明:在RFSSW过程中,当套筒未扎透上板、hook缺陷较平且韧带在整个焊点厚度基本相同时,裂纹主要沿连接强度较弱的搭接面扩展,形成剪切断裂模式; 当套筒下扎至下板厚度的15%、hook缺陷向上弯曲且套筒回抽路径产生裂纹缺陷时,裂纹更倾向于沿着原子扩散时间较短的套筒回抽路径扩展,形成剪切塞型断裂模式; 随着套筒进一步下扎至下板厚的35%且hook缺陷向下弯曲,裂纹更容易沿着下板中的套筒回抽路径向下扩展; 当裂纹扩展到下板的下表面时,形成塞型断裂模式,断口形貌与断裂机理的分析结果相吻合。关键词：回填式搅拌摩擦点焊;断裂行为;铝合金;下扎深度818|6|3更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对电动汽车动力锂电池的充电状态估计问题,提出一种基于锂电池电化学阻抗谱的分数阶阻抗模型。该模型通过对不同频率下的锂电池电化学阻抗谱进行分析,归一化为一种简单的等效电路,引入分数阶建模思想,设计与分数阶阻抗模型相适应的分数阶卡尔曼滤波器,利用锂电池HPPC测试对该模型进行参数辨识,使用Simulink软件对锂电池的工作电压以及充电状态进行仿真,并将仿真结果与测试结果进行对比分析。分析结果表明:利用所建立的分数阶阻抗模型对锂电池工作电压进行估计,其误差可以稳定在0.05 V以内; 对初始状态未知的锂电池的充电状态进行估计,其误差可以有效地稳定在2%以内。所建立的分数阶阻抗模型可以准确地预测锂电池的充电状态,可为电动汽车动力电池管理系统提供有效的状态估计。关键词：锂电池充电状态;分数阶阻抗模型;分数阶卡尔曼滤波器812|4|5更新时间：2025-07-09
- 摘要：农村现有的10 kV配电变压器由于老化问题已经难以满足逐年增长的用电需求,变压器更换已成为农村配网改造中亟待解决的重要问题。为此,提出了一种基于全寿命周期成本与风险分析的老化变压器更换决策新方法。该方法在分析变压器全寿命周期各项成本的基础上,综合考虑服役时间、供电可靠率、重载负荷等因素对变压器经济寿命的影响,并结合投资风险评估思想安排老化变压器的更换次序,弥补了传统决策方法中仅以服役时间作为主要投资依据的不足。以陕西南部地区某农村配网中9台变压器的更换为例进行了计算,结果表明:所提方法能够在变压器更换方案中反映低供电可靠率、重载负荷对变压器经济寿命的负面影响,较仅以服役时间为依据的传统方法更为科学有效; 此外,采用文中提出的变压器更换投资决策方法减少了2.93%的更换成本,显著提高了变压器更换投资的经济效益,能够为农村配电变压器的投资规划提供参考。关键词：全寿命周期成本;配电网;变压器更换;投资风险评估;供电可靠率797|5|4更新时间：2025-07-09
- 摘要：针对当前采用3D打印技术制作软组织工程支架效率低、对细胞损伤大、圆形流道成形精度低等问题,提出了压印与打印技术相结合的直接成形新方法。首先采用压印方法结合光交联固化方法来制造具有流道结构的单层软组织支架,之后利用打印方法沿着流道注入明胶等温敏材料,通过低温环境使流道内的明胶等温敏材料固化起支撑作用,并逐层累积形成立体结构,最后利用温度控制使流道内的明胶融化,形成管道,最终形成具有流道结构的软组织支架。针对该工艺,研制开发出了相应自动化成形设备,结果表明,当扫描间距为51 mm时,光强均匀度最高,用该工艺制作出来的支架,圆弧形流道结构清晰平滑,流道相通性很好。研究结果有利于软组织工程支架微结构的精确制造,可望进一步用于细胞打印并提高细胞成活率和成形效率。关键词：流道结构;压印/打印成形;分层制造;软组织工程607|4|0更新时间：2025-07-09
- 摘要：《西安交通大学学报》是西安交通大学主办的自然科学综合性学术理论刊物,它以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导,以促进科学技术发展、培育科技人才、为社会主义现代化建设服务为宗旨,坚持以"出精品、创名牌、办一流学报,争时效、促交流、举科技人才"为目标,主要登载机械、能源、动力、工程力学、电气、材料、电子、信息与控制、计算机等主学科,以及化学工程、生物医学工程、建筑、管理工程、数学、物理等学科方向的最新研究成果,重点突出机电特色.本刊为月刊.国际标准开本,国内外公开发行.为了保证刊物的质量,根据国家的有关标准和本刊的实际,特制定本简则.0|2|0更新时间：2025-07-09
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