最新刊期

    2018年第52卷第7期
    • 张西宁, 向宙, 唐春华
      2018(7): 1-8+59.
      摘要:为了解决卷积神经网络权值往往只能随机初始化的问题,提出了一种卷积自编码器。以卷积池化过后的特征为权值,对反卷积核进行叠加,叠加步长为池化时的长度,将信号重构回原信号空间。以原信号与重构信号的差值最小为目标,对卷积核和反卷积核进行优化。进一步,编码特征可以作为新的输入,利用同样的方式进行编码,依次循环,最后给网络加上全连接网络和分类器,用少量带标签样本进行微调,形成具有复杂特征提取能力的深度卷积自编码网络。将该网络用于滚动轴承故障识别,将时域振动信号直接输入网络,在公共数据集——西储大学轴承数据集以及实验室实测数据集上均取得了比传统卷积神经网络要好得多的识别效果,例如在实验室实测数据集上将识别精度从0.799提高到了0.921。将底层提取到的特征通过反卷积核逐层重构,第一次在原信号空间看到了神经网络到底"学"到了什么。观察重构信号可知,卷积神经网络对信号特征的提取实际上就是对信号的一种分解,网络底层通道数对应信号分解时基的个数,通道内单个特征对应基分解时的时间点。提出的卷积自编码器以及对网络结构的分析可为后续科研技术人员构建卷积神经网络提供指导。  
      关键词:深度学习;卷积神经网络;自动编码器;轴承故障诊断   
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      更新时间:2025-07-09
    • 谐波齿轮负载侧隙和啮合力分布规律研究

      陈晓霞, 杨朋朋, 邢静忠, 姚云鹏
      2018(7): 9-17.
      摘要:为更真实地反映负载工况下谐波齿轮的啮合特性,提出了一种基于空载侧隙和周向线性啮合刚度的理论迭代算法,用于计算随负载变化的负载侧隙和啮合力分布。利用精确算法计算了装配状态下的空载侧隙;建立了三维实体单元的柔轮有限元模型,在柔轮齿上逐一施加啮合力,利用接触分析求解了双圆盘波发生器作用下反映柔轮齿廓啮合点周向刚度特性的啮合刚度矩阵;根据装配状态下的空载侧隙,迭代计算了在逐步增大的刚轮转动位移下的负载侧隙、啮合力及负载扭矩。由于理论算法无法考虑啮合刚度的非线性影响,为验证本文算法,利用有限元非线性接触分析方法,通过定义齿廓间的接触关系,数值求解了负载侧隙和啮合力。对比研究表明:在额定工况下,理论算法给出的啮合力分布与有限元分析结果基本吻合,但当负载较大时,理论算法的啮合刚度偏大,造成啮合力幅值偏高。  
      关键词:谐波齿轮传动;啮合刚度;啮合力;负载侧隙;非线性接触分析   
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      更新时间:2025-07-09
    • 融合低秩和稀疏表示的图像超分辨率重建算法

      宋长明, 王赟
      2018, 52(7): 18-24. DOI: 10.7652/xjtuxb201807003
      摘要:针对现有图像超分辨率重建算法收敛速度慢、易受噪声影响的问题,结合低秩矩阵恢复与稀疏重建理论,提出了一种新的单幅图像超分辨率重建算法。对于待重建的退化图像,首先进行低秩恢复,得到含有原始图像大部分信息的低秩部分和主要由噪声组成的稀疏部分,然后对低秩部分利用学习的高低分辨率字典对进行稀疏重建。实验结果表明:本文算法对噪声鲁棒,运行速度快,图像视觉效果更佳; 相比基于稀疏表示的统计预测模型(SPBSR),本文算法的峰值信噪比指标平均提高了4 dB。  
      关键词:超分辨率重建;低秩矩阵恢复;稀疏重建;噪声;字典学习   
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      更新时间:2025-07-09
    • 锂电池组高温节点空气冷却方案的数值模拟

      路昭, 余小玲, 张立玉, 韦立川, 高松, 邱亚林, 金立文, 孟祥兆
      2018(7): 25-31+138.
      摘要:为确保电动汽车动力锂离子电池组的安全、高效运行,建立了动力电池组三维数学模型,分别研究了送风速度、固定件热导率、导热翅片数量及热导率对动力电池组温度特性和流动特性的影响规律。研究结果表明:相比未考虑电池正负极固定件而言,传统环氧树脂(热导率为0.2 W·m-1·K-1)作为电池正负极固定件显著提高了动力电池组内部的最高温度(约提高12K),且随着雷诺数增大,2种情况的压降差异逐渐变大,说明未考虑电池正负极固定件的数学模型明显低估了动力电池组内部的最高温度和流动压降;当冷却空气在错列布置的动力电池组内部处于层流流动时,动力电池组整体散热性能达到最优的电池正负极固定件热导率为2 W·m-1·K-1,这一最优热导率值具有实际工程意义;导热翅片能有效改善动力电池组内部的温度分布,且可使电池组内部的空气流动压降增幅小于10%。  
      关键词:锂电池;高温节点;热阻;空气冷却;压降   
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      更新时间:2025-07-09
    • R410A/R134a双级耦合热泵系统最优中间水温实验研究

      王驿凯 1, 田艳龙 2, 金磊 3, 曹锋 1
      2018, 52(7): 32-37. DOI: 10.7652/xjtuxb201807005
      摘要:在低温工况下,双级耦合热泵系统可克服常规空气源热泵系统运行时制热量下降、系统性能系数(COP)降低等系统性能恶化的问题。当系统的其他参数不变时,耦合系统性能受中间水箱水温的影响。基于双级耦合热泵系统的简单分析,以R410A和R134a的双级耦合热泵机组为实验平台,在高温级冷凝温度50~75 ℃、低温级蒸发温度-30~-10 ℃及中间水温15~35 ℃的各种工况下,对影响最优中间水温的主要因素进行了实验研究。实验结果表明:当其他参数不变、中间水温发生变化时,系统COP呈现先增大后减小的趋势,系统最大COP值对应的最优中间水温始终是存在的。结合实验数据,可以发现:最优中间水温随低温级蒸发温度、高温级冷凝温度的上升而升高,其中低温级蒸发温度对最优中间水温的影响更大。在改变外部因素环境温度和供水温度的工况下,通过大量实验数据,拟合得到以蒸发温度和冷凝温度为自变量的最优中间水温的函数关联式,对优化R410A/R134a双级耦合热泵系统的实际运行具有一定指导作用。  
      关键词:双级耦合热泵系统;最优中间水温;关联式;优化   
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      更新时间:2025-07-09
    • 板翅式换热器瞬态法数值模拟与实验研究

      杨永斌, 厉彦忠, 司标
      2018(7): 38-45.
      摘要:通过瞬态单吹实验和瞬态数值模拟方法对47PZ3002型板翅式换热器热力、阻力性能等进行了研究,探索了该瞬态技术在板翅式换热器性能研究中的可行性与准确性。应用瞬态单吹实验,得到了雷诺数为500~3 000工况下换热器进出口温度场随时间的变化值及流体流经换热器的压降。对换热器实验件建立瞬态换热物理模型,利用Visual Basic语言编写与瞬态技术配套使用的程序对实验结果进行处理,获得了流体在板翅式换热器内的对流换热系数、j因子等性能参数。通过CFD软件,模拟了与实验工况相同条件下该换热器的相应性能参数,模拟结果与实验结果j因子之间的平均偏差为4.4%,最大偏差为10.7%,f因子的平均偏差为5.37%,最大偏差为13.0%,实验验证了该瞬态技术在平直型板翅式换热器性能研究中的可靠性。该瞬态技术测量简单、效率高,在短时间内即可获得换热器的性能参数,可为板翅式换热器工程设计提供有价值的性能预测方案。  
      关键词:板翅式换热器;瞬态技术;单吹实验;数值模拟   
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      更新时间:2025-07-09
    • 矩形通道内蒸汽射流凝结换热面积的实验研究

      宗潇, 刘继平, 杨赪石, 严俊杰
      2018(7): 46-51.
      摘要:针对超声速气液两相流升压装置内高速蒸汽射流凝结现象,在蒸汽质量流率为200~600kg·m-2·s-1、入口过冷水质量流率为4~18t·m-2·s-1、入口过冷水温度为20~50℃的条件下,使用矩形截面蒸汽喷嘴和混合腔进行了可视化实验研究;采用热平衡相变模型计算了蒸汽射流凝结的换热面积,给出了换热面积随汽水参数的变化规律,并建立了预测归一化换热面积的实验关联式。研究结果表明:蒸汽喷嘴截面形状对射流凝结流场结构影响不大,气液两相区是蒸汽凝结的主要区域,蒸汽在气液两相区内以小气泡的形式与过冷水完成能量交换,换热面积随蒸汽质量流率和过冷水温度的增加而增加,随过冷水质量流率的增加而减小。实验中测得的换热面积在2.4×10-3~7.8×10-3 m2之间,换热面积实验关联式预测值与实验值的误差在±10%以内。本文研究结果对超声速气液两相流升压装置的优化设计和安全运行具有重要意义。  
      关键词:矩形通道;蒸汽射流凝结;换热面积;凝结换热系数   
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      更新时间:2025-07-09
    • 低质量流速光管内超超临界水传热特性的实验与数值模拟

      曲默丰, 梁梓宇, 赵云杰, 万李, 杨冬
      2018(7): 52-59.
      摘要:为了研究超超临界循环流化床锅炉水冷壁和超临界水冷堆堆芯子通道中工质水的流动传热规律和机理,在压力为21~32 MPa、质量流速为410~760kg·m-2·s-1、热流密度为150~430kW·m-2的参数范围内,对Φ30mm×5.5mm垂直上升光管中超超临界水的传热特性进行了无量纲参数分析和数值模拟研究。根据实验结果,讨论了比热容比、浮升力以及热加速效应对超超临界水传热的影响。结果表明,这些无量纲参数与换热系数不存在很强的单值性关系,当采用这些参数预测超临界流体传热时需要补充其他相关参数。数值模拟采用SSTk-ω模型,模拟结果与实验数据吻合度较高,证明了该模型具有较强的适用性,并且分析了超临界流体发生传热强化和传热恶化的物理机理,证实了边界层内的大比热容工质份额和浮升力作用分别是导致传热强化和传热恶化的主要原因之一。  
      关键词:超超临界水;传热特性;浮升力;热加速效应   
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      更新时间:2025-07-09
    • 旋进涡核与火焰面耦合作用对燃烧稳定性影响的数值研究

      王振林, 李祥晟, 庄士超, 杨诏
      2018, 52(7): 60-67. DOI: 10.7652/xjtuxb201807009
      摘要:对PRECCINSTA模型燃烧室中的动态燃烧过程进行了大涡模拟数值研究。在固定当量比为0.7时,对热功率分别为10、35 kW的两种燃烧工况的燃烧特性进行了非定常数值模拟,模拟结果与实验数据吻合良好。研究表明,两种工况的冷态流场均在射流与内回流区之间的内剪切层中存在一个螺旋形的旋进涡核(PVC),而热态时却展现出了不同的流场特性和火焰形式。当热功率为10 kW时,火焰呈现V型且燃烧稳定,流场内剪切层中的PVC消失,仅存在对称布置的旋涡; 当热功率为35 kW时,火焰呈现M型且发生了热声耦合不稳定燃烧现象,此时流场内剪切层中的PVC依然存在。通过对不稳定工况下瞬态流场、温度场及放热特性的分析,发现PVC引起了规律性的火焰卷曲,对低温未燃和高温已燃气体的混合起到了加速作用,从而导致了局部区域内混合物的引燃。这些过程与PVC引起的周期性的涡运动直接相关,可以证实PVC对燃烧及放热的影响是35 kW工况下发生不稳定燃烧的重要因素。  
      关键词:不稳定燃烧;大涡模拟;旋进涡核   
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      更新时间:2025-07-09
    • 正直流电场对球形火焰影响的机理分析

      孟浩, 杨猛, 何子奇, 魏旭星, 吴筱敏
      2018, 52(7): 68-73. DOI: 10.7652/xjtuxb201807010
      摘要:为了确定正直流电场影响燃烧的机理,选取了初始压力为303.975 kPa,过量空气系数为1.2、1.4、1.6的预混稀燃气,通过对容弹内网状电极分别加载幅值为5 kV的正/负直流电压以及幅值为5 kV、频率为15 kHz的高频交流电压,对比分析了直流正电场与另外两种电场下预混球形火焰传播特性的异同。结果显示:不论火焰形变、火焰传播中速度的变化还是平均传播速度增大率随过量空气系数的变化,其在正直流电场下的规律都与负直流电场下相近而与高频交流电场下相差甚远; 当过量空气系数从1.2增大至1.6时,正/负直流电场下火焰平均传播速度增大率从低于15%提高至约40%,而交流电场下该值始终约为11%。对比结果表明,正直流电场与负直流电场一样主要通过离子风效应影响火焰,但分析表明正电场下离子风的形成机理及促进效果与负电场下差异明显,这对不同条件下采用电场辅助燃烧时的电场种类选择有重要意义。  
      关键词:高频交流电场;正直流电场;负直流电场;稀燃火焰;火焰传播特性;离子风   
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      更新时间:2025-07-09
    • 异辛烷掺混乙醇在高温下层流预混燃烧特性的研究

      张烨苗, 李倩倩, 闫治宇, 黄佐华
      2018(7): 74-79+100.
      摘要:利用高速纹影摄像系统,在定容燃烧弹上对异辛烷掺混乙醇的层流预混燃烧特性进行了研究,获得了两组压力为0.1、0.5MPa,5组乙醇体积掺混比为0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0,初始温度为433K下的层流火焰速率。为了去除火焰面拉伸作用的影响,数据处理采用非线性方法进行推导。研究结果表明,在不同当量比条件下,异辛烷/乙醇混合燃料的层流火焰速率均随初始压力的增加而降低,随乙醇体积掺混比的增加而逐渐增大。根据一步总反应假设理论,对该实验规律进行了分析,并且计算了热力学参数、输运特性参数和总体活化能,发现了化学反应动力学因素对层流燃烧速率的变化所起的主导作用。利用Chemkin软件,对预混层流燃烧速率进行了数值模拟,结果表明,Dagaut模型对异辛烷/乙醇混合燃料的预测效果更好。另外,采用Dagaut模型,对总体反应路径和火焰面结构进行了分析,发现乙醇的替代作用是乙醇掺入后对混合燃料层流燃烧速率起促进作用的原因。  
      关键词:层流燃烧速率;异辛烷/乙醇混合燃料;化学反应机理   
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      更新时间:2025-07-09
    • 双层填充床储热器储热性能实验研究

      金波, 李明佳, 徐阳, 马朝
      2018(7): 80-86.
      摘要:为提高相变储热球填充床储热器的储热性能,提出了一种沿流动方向减小相变球球径的双层填充床储热器结构,并开展了储热器储热性能的实验研究,获得了储热器内的空气及储热球温度的变化规律。结果表明,沿换热流体流动方向的空气温度逐渐降低,采用双层变球径相变球填充床储热器结构后,填充床下层的储热球能够较快熔化,提高了填充床下层的换热效果,改善了储热器的换热温度不均匀性,从而提高了储热性能。其次,研究了不同空气进口温度和质量流量对该储热器储热速率及储热效率的影响规律,结果表明:当空气进口温度从425℃增加到465℃时,储热速率提高了60.5%,储热效率从84.8%提高到了91.1%;当质量流量从180kg·h-1增加到260kg·h-1时,储热速率提高了23.5%,储热效率略有下降。最后,对比了双层储热器与单层储热器的储热性能,结果表明,在相同进口温度和质量流量下,双层储热器的储热速率优于单层储热器,储热速率最大可比单层储热器提高12.4%。该研究可为高温熔盐相变球填充床储热器的设计及性能优化提供实验参考。  
      关键词:双层填充床储热器;高温熔盐;储热性能;实验研究   
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      更新时间:2025-07-09
    • 限流细长孔板阻力特性实验研究与关联式评价

      胡娟娟 1, 李会雄 1, 盛天佑 2, 倪士尧 1, 王耀东 3, 谢恩飞 3
      2018, 52(7): 87-93. DOI: 10.7652/xjtuxb201807013
      摘要:为研究限流细长孔板阻力随孔板几何尺寸的变化规律,在高温高压条件下,以去离子水为工质,对其进行了实验研究。结果表明,质量流量一定时,孔板直径是影响阻力的决定性因素,其次是孔板长度,而与孔板相连的管道直径对阻力基本无影响。以实验数据为基础,对现有孔板阻力计算关联式进行了整理、评价,结果表明现有关联式对本文细长孔板阻力的预测精度不高,适用范围普遍较窄,且部分关联式并未考虑孔板长度对阻力的影响。基于本文实验数据,通过拟合建立了细长孔板阻力的新计算关联式,包括了孔板长度、孔板直径及雷诺数对细长孔板阻力的影响。新建立的阻力关联式具有较高的预测精度,对于长径比为5~70、入口雷诺数为1.5×105~3.0×106的限流细长孔板的阻力特性,预测精度为±15%。本研究为限流细长孔板的设计与应用提供了可靠依据。  
      关键词:限流细长孔板;阻力特性;长径比;关联式   
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      更新时间:2025-07-09
    • 周向喷嘴数对旋流冷却流动传热特性的影响

      吴凡, 杜长河, 王杰枫, 范小军, 李亮
      2018, 52(7): 94-100. DOI: 10.7652/xjtuxb201807014
      摘要:为了研究在旋流腔周向布置多个喷嘴对旋流冷却特性的影响,分别建立了保持喷嘴几何尺寸不变和保持喷嘴进口总面积不变的旋流冷却模型。在相同质量流量和喷嘴长宽比的条件下,采用数值计算方法,研究了周向喷嘴数对旋流冷却特性的影响,并分析、对比了两种情况下旋流冷却性能的差异。研究结果表明:当保持喷嘴几何尺寸不变时,靶面平均Nu随周向喷嘴数增加而逐渐减小,但靶面Nu分布更加均匀,由于下游冷气速度受轴向横流影响较大,高Nu区向下方偏移,旋流腔冷气涡数目随周向喷嘴数增多而逐渐减少,冷气总压损失也随之减少; 当保持喷嘴进口总面积不变时,随着周向喷嘴数的增加,靶面高Nu区面积和靶面平均Nu先增大然后略有减小,都在周向喷嘴数为2时达到最大值。由于下游冷气速度受轴向冲击影响较小,在旋流腔轴向下游处,靶面展向平均Nu略有提高,而总压损失随着周向喷嘴数的增加逐渐增加。  
      关键词:燃气轮机;旋流冷却;喷嘴;质量流量;流动传热   
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      更新时间:2025-07-09
    • 核电超长末叶气动稳定性的流固耦合数值研究

      庾明达 1, 徐自力 1, 2, 范志飞 3, 曹守洪 3, 范小平 3, 方宇 3
      2018, 52(7): 101-107. DOI: 10.7652/xjtuxb201807015
      摘要:为了准确模拟内流场长叶片在高背压条件下的气动特性和稳定性机制,采用三维时域响应流固耦合算法进行了研究。流场域先进行内部迭代收敛后,在时域上与固体域进行耦合迭代求解,并且利用流场与叶片有限元模型之间的交界面进行气动力、位移等变量的数据交换和迭代计算,对新开发的核电超长末级叶片在3 600、7 200、10 800 Pa这3种背压工况下的气动稳定性和流动特征进行了分析。结果表明,随着背压增大,在叶栅流道内的近出口处附近出现了由压力扰动引起的旋涡流动现象,3种背压工况下叶片的时域响应曲线均以1阶动频模态为主进行自由衰减,并表现出非线性的振动特征,叶片的响应幅值均呈现收敛的趋势,新开发的核电超长末级叶片在背压从3 600增大到10 800 Pa范围内时保持气动稳定,不会发生颤振现象。叶栅背弧面激波随背压升高不断朝气流方向移动但并未发生脱体,在叶片振动过程中叶高各截面的流场流动也保持平稳,同时,时域响应曲线的气动阻尼随背压变大而减小,这表明叶片的气动稳定性随背压增加而逐渐减弱。  
      关键词:核电超长末级叶片;三维流固耦合;时域响应;气动稳定性   
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      更新时间:2025-07-09
    • 铜基疏水冷表面液滴冻结实验研究

      周家森 1, 齐宝金 1, 魏进家 1, 2, 于婷 1
      2018, 52(7): 108-114. DOI: 10.7652/xjtuxb201807016
      摘要:为了研究不同环境条件下液滴在不同接触角疏水表面的冻结行为,采用自组装法制备了具有不同接触角的铜基疏水表面,通过实验观测了不同环境条件下液滴在不同接触角表面的冻结行为,分析了各因素如接触角、冷表面温度、环境温度以及湿度对冻结时间的影响。实验结果表明:在降温过程中,由于疏水表面润湿性发生变化导致接触角减小; 冻结时间随接触角、冷表面温度、环境温度及湿度的增加均呈现增加的趋势。结合液滴冻结开始后的相变过程及能量守恒原理,建立了液滴冻结一维层式数学模型,对不同实验条件下液滴的冻结持续时间进行计算,计算结果与实验结果吻合良好,误差不超过15%。  
      关键词:液滴冻结;抗霜露;疏水结构;冻结行为   
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      更新时间:2025-07-09
    • 两种水煤比控制策略下调峰机组的能耗特性

      王朝阳, 常仁杰, 朱庆玉, 刘明, 严俊杰
      2018(7): 115-122.
      摘要:为研究热工控制策略对燃煤机组瞬态变负荷过程能耗特性的影响,以660 MW超临界机组为研究对象,建立了机组全系统动态模型,研究了煤跟水和水跟煤两种控制策略下,不同变负荷瞬态过程中燃煤机组主要参数及其能耗特性的变化规律。结果表明:变负荷瞬态过程中,采用煤跟水控制方式较水跟煤控制更有利于主汽压力的稳定,主汽压力的累计偏差较小,但主汽温度的控制效果不如水跟煤控制方式,主汽温度的累计偏差更大。煤跟水控制方式使机组在变负荷过程中更能充分利用自身的蓄热能力,相比水跟煤控制方式,机组具有更高的能量转换效率,平均发电标准煤耗率增量更小,研究范围内最大相差0.69g·kW-1·h-1。  
      关键词:超临界机组;变负荷;控制策略;能耗   
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      更新时间:2025-07-09
    • 复杂结构件疲劳可靠性模型与评估技术研究

      胡杰鑫 1, 谢里阳 1, 尹伟 2, 白恩军 1, 吕骁 3
      2018, 52(7): 123-129. DOI: 10.7652/xjtuxb201807018
      摘要:为了评估复杂结构件在随机载荷作用下的疲劳可靠性,将含有多个疲劳细节的复杂结构件看作由多个只含有单一疲劳细节的单元构成的串联系统,在不做各个疲劳细节失效独立假设的前提下,根据疲劳可靠性异量纲干涉模型,提出了一种从系统层级上直接建立的复杂结构件疲劳可靠性模型。以某型列车枕梁为例,展示了随机载荷历程下含多个疲劳细节结构的疲劳可靠性预测方法及流程,并对其疲劳可靠性进行了分析。结果表明:在随机载荷作用下,提出的模型考虑了复杂结构件中疲劳细节之间失效的统计相关性,计算出的列车枕梁服役30年后的可靠度约为0.90,相比之下,传统的系统可靠性模型计算的可靠度偏于保守。  
      关键词:疲劳细节;疲劳可靠性;串联系统;异量纲干涉模型;枕梁   
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      更新时间:2025-07-09
    • 盘式拉杆转子非连续摩擦接触界面功能失效机理研究

      何红 1, 徐自力 1, 王存俊 1, 2, 仲继泽 1, 2
      2018, 52(7): 130-138. DOI: 10.7652/xjtuxb201807019
      摘要:盘式拉杆转子的轮盘间采用非连续界面连接,当界面由于大载荷作用或者拉杆松弛发生滑移或脱开时,会导致转子无法正常工作,甚至发生严重事故。为此,采用三维接触有限元法,计算了不同预紧力下复杂载荷作用时拉杆转子非连续界面的接触状态、应力和变形,分析了拉杆转子非连续界面的功能失效模式、极限承载能力及预紧力对失效临界点的影响。结果表明:在预紧力确定的情况下,非连续轮盘接触界面承受扭矩、剪力、弯矩等载荷的能力存在临界值,超过载荷临界值则界面发生功能失效,且对应不同的失效模式,分别为周向滑移、侧向滑移、顶端张口型失效模式; 轮盘在承受大扭矩作用时,接触界面存在“扭转屈服”现象,即扭转角骤增,刚度骤降,转子结构抵抗变形能力骤降,无法继续传递扭矩,界面发生承载失效; 弯矩、剪力载荷的作用会显著降低非连续轮盘承扭的极限能力。  
      关键词:重型燃气轮机;盘式拉杆转子;非连续界面;功能失效   
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      更新时间:2025-07-09
    • PVD薄膜传感器监测强化结构裂纹的可行性研究

      刘凯 1, 崔荣洪 1, 侯波 2, 何宇廷 1, 张天宇 1
      2018, 52(7): 139-145. DOI: 10.7652/xjtuxb201807020
      摘要:以基于离子镀膜技术制备的物理气相沉积(PVD)薄膜传感器和3种成熟度较高的结构强化技术为研究对象,在孔挤压强化、喷丸强化和激光冲击强化试验件上制备了PVD薄膜传感器。首先进行了静拉伸载荷下的PVD薄膜传感器与强化基体的应变对比试验,结果表明PVD薄膜传感器对强化结构高载荷下的应变较为敏感,与强化结构结合良好,具备在高应力环境下应用的潜力; 随后对比了不同强化工艺处理及表面处理状态试验件的疲劳寿命,应用显著性分析的方法,验证了PVD薄膜传感器的制备过程不会对强化基体的疲劳性能造成显著影响; 最后进行了激光冲击强化试验件的疲劳裂纹在线监测试验,结果表明,PVD薄膜传感器的监测信号结果与实际观测结果吻合较好,PVD薄膜传感器与强化基体具有良好的损伤一致性,适用于强化基体的疲劳裂纹监测。  
      关键词:强化结构;疲劳裂纹;裂纹监测;薄膜传感器   
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      更新时间:2025-07-09
    • 应力释放扁挤压筒的优化设计

      尹君 1, 成小乐 1, 2, 胥光申 1, 屈银虎 1
      2018, 52(7): 146-152. DOI: 10.7652/xjtuxb201807021
      摘要:利用材料力学中的力线平移定理并结合有限元方法,综合分析了扁挤压筒优化设计中孔型、层间过盈量、层厚等结构优化参数对扁挤压筒应力分布的影响; 提出了一种扁挤压筒内应力分布优化的新方法,可应用于一般扁挤压筒的设计; 通过分析扁挤压筒的内应力分布情况,提出了一种应力释放扁挤压筒新结构。通过有限元模拟分析验证,得到了较为合理的扁挤压筒新结构的外套宽度和层间过盈量,可使扁挤压筒应力峰值降低5%以上,从而可提高扁挤压筒的使用寿命。此项研究可为优化扁挤压筒结构及装配提供参考。  
      关键词:扁挤压筒;结构优化;过盈量   
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      更新时间:2025-07-09
    • 一种基于FPGA的卷积神经网络协处理器设计

      杨一晨, 张国和, 梁峰, 何平, 吴斌, 高震霆
      2018, 52(7): 153-159. DOI: 10.7652/xjtuxb201807022
      摘要:针对大数据时代下深层次大规模深度学习网络模型在预测中对运算资源和访存带宽需求指数的增长,以及业界传统CPU+GPU解决方案难以应用于日益普遍的移动嵌入式应用场景等问题,提出了一个基于可编程逻辑器件(FPGA)的卷积神经网络协处理器异构加速设计方案。该方案采用通用模型设计思想,具有可编程性,并且能够兼容多种网路模型从而实现硬件加速; 方案具有可扩展性,可在硬件资源允许的范围内进行多核扩展以获得性能翻倍提升。利用硬件的并行性,数据的复用性设计的卷积运算模块提高了硬件资源利用率及运算效率; 合理配置的多级缓存结构降低了协处理器对外部存储器读写频率和带宽的占用率,提升了模块内部的通信效能。在XILINX VC707评估板的上板进行实验,结果表明,MNIST-LeNet测试集的准确率高达99%,CIFAR-10可实现80%,浮点运算速度为5.511×1010 s-1,综合性能约两倍于Intel Xeno E5-2640 V4服务器通用处理器,达到同期FPGA解决方案的主流水平。  
      关键词:深度学习;卷积神经网络;可编程逻辑器件   
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      更新时间:2025-07-09
    • 植入式医疗装置的无线通信和能量收集电路

      杨洋, 张瑞智, 张杰, 许江涛, 张鸿
      2018, 52(7): 160. DOI: 10.7652/xjtuxb201807023
      摘要:针对传统植入式医疗装置中无线通信电路功耗高、面积大、通信距离短且通常不具备能量收集功能的问题,提出了一种高效率的无线通信和能量收集电路。无线通信电路通过采用脉冲幅度调制的近场通信方式,与传统的开关调制方式相比,其功耗更低,并且在相同误码率的情况下能够实现更远的通信距离; 能量收集电路通过使用低功耗的MOS整流和稳压电路,其具有高转换效率、小面积的优势。采用0.35 μm CMOS工艺,完成了电路的设计和仿真,通过搭建实验平台,对所提无线通信系统进行了验证。实验结果表明:所提电路可在2.0~2.8 V电源下工作,在误码率不超过10-5的情况下,最远无线通信距离可达12 cm,并且工作时的电流低于26 μA; 无线能量收集电路在输入800 mV、128 kHz正弦信号时,输出直流电压为1.73 V,能量转换效率达到20%。所设计电路可应用于起搏器等植入式医疗装置中,可实现高效率的无线通信和能量收集。  
      关键词:植入式医疗装置;无线通信;无线能量收集;脉冲幅度调制   
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      更新时间:2025-07-09
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