江苏大学学报（自然科学版）

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基于侧倾中心的悬架导向机构模型

管欣, 田磊, 逄淑一, 詹军

2012, 33(3): 249-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.001

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根据导向机构的功能,建立以侧倾中心理论为基础的导向机构传力模型,通过侧倾中心计算悬架导向机构传递给车体的力;建立悬架K＆C特性修正模型,利用悬架K＆C试验数据对车轮的位置和姿态进行修正．编写了14自由度整车模型的仿真代码,将所建立的悬架模型嵌入到整车模型中,建立某A级车的整车模型，通过对比仿真结果与场地试验数据,验证了模型的有效性．对此模型进行了操纵稳定性工况的仿真,以方向盘角阶跃输入工况为例,分析了导向机构模型对整车运动的影响．结果表明:通过仿真可以得到悬架K＆C特性参数中对整车运动影响较大的参数及其影响趋势,从而对汽车开发过程中的悬架结构参数的确定起到指导作用．

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2级串联型ISD悬架频响特性分析与试验

张孝良, 陈龙, 聂佳梅, 汪若尘, 陈月霞

2012, 33(3): 255-258.

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基于“惯容-弹簧-阻尼”机械系统与“电容-电感-电阻”电子系统之间严格的对应相似关系,根据级联滤波的基本原理,以并联的弹簧和阻尼元件为第1级,并联的惯容器、弹簧和阻尼元件为第2级,提出了一种2级串联型“惯容-弹簧-阻尼”(ISD)车辆悬架．应用机械阻抗法建立悬架的1／4车辆模型,对悬架系统频响特性进行了仿真分析,设计了齿轮齿条惯容器装置及悬架原理样机,进行了悬架频域性能台架试验．结果表明:与传统悬架相比,2级串联型“惯容-弹簧-阻尼”车辆悬架具有良好的低频频响特性,使车身共振频率从1.3 Hz降到了0.8 Hz,车身加速度、轮胎动载荷及悬架动行程3者增益的低频共振峰值分别减小了52％,50％,15％,有效抑制了车身共振,提高了车辆的乘坐舒适性．

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纯电动汽车驱动电动机系统效率模型的试验

黄万友1, 程勇1, 李闯2, 张笑文2, 王宏栋3

2012, 33(3): 259-263.

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为了在工况变换控制过程中,实现基于电动机系统最佳效率的优化控制,构建了电动机系统效率与转速及转矩之间的关系式．由实车测得的数据,确定了研究工况的范围,在电动机加载试验台上对电动机系统效率特性进行了测试,结果显示被测驱动电动机系统效率η>80％的区域面积占整个测试区域范围的77.1％．基于最小二乘法,对电动机系统效率进行曲面拟合,综合考虑拟合结果的精度及运算工作量,确定采用4次函数构建电动机系统效率模型;利用驱动电动机外特性部分工况点测试结果对模型进行了验证．结果表明:模型计算值与实测值的最大相对误差为3.9％,建立的模型是有效的,该模型能够为在整车控制器中制定基于电动机系统最佳效率的优化控制策略提供依据．

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EGR柴油机的碳烟排放预测

王向丽1, 王忠1, 倪培永1, 袁银男2, 毛功平1

2012, 33(3): 264-268.

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摘要：考虑到OH基的氧化作用,将OH基氧化模型嵌入KIVA-3V软件内,应用在柴油机排放计算中,验证了模型的正确性,分析了EGR率(5％,10％,15％,20％和25％)对柴油机碳烟排放的影响.结果表明:计算得到的碳烟排放与测量值吻合较好;与原碳烟氧化模型相比,修正的氧化模型能较好地预测碳烟排放;EGR率增加,小负荷下的碳烟排放增加幅度较小,中高负荷下的碳烟排放增加幅度较大,特别是在大EGR率时,碳烟排放增加幅度更大;EGR率增加时,碳烟生成量和氧化量均减少,氧化量减少更多,高质量浓度碳烟分布区域更广;EGR率对OH基的抑制作用在燃烧中期较为明显,而且负荷越大,OH基体积分数随EGR率的加大变得越低.

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基于流固耦合的高温泵叶轮应力有限元分析

孔繁余1, 王婷2, 王文廷1, 周水清1

2012, 33(3): 269-273.

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根据高温泵零件二维图,应用Pro／E软件对高温泵内叶轮结构模型及整机水体模型进行实体建模,采用CFX软件对高温泵内部流场进行数值模拟,分析了泵内部的压力随不同工况的变化情况,基于流固耦合利用Ansys软件对叶轮施加静力载荷,进行应力应变分析,揭示了整个叶轮的变形情况及应力分布．结果表明:首级结构的对称性使其变形较为均匀,应力应变分布较为规律;水泵叶片根部两侧存在明显的集中应力,并且应力逐渐向叶片外侧扩散,叶片外缘所受到的应力值很小,应力集中点为次级叶片与轮毂相交处靠近进口的位置;在不同工况下叶轮最大静应力随着高温泵轴功率的增大而降低,且线性关系较差.

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双液滴垂直碰撞等温壁面过程分析

刘红, 王淑春, 解茂昭, 贾小娟, 汪永丽

2012, 33(3): 274-277. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.006

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采用VOF方法模拟了多孔介质中垂直放置的2个正庚烷液滴垂直撞击壁面的过程,研究了韦伯数、雷诺数、壁面尺寸及圆心距等因素对双液滴碰壁现象的影响,分析了双液滴碰壁过程液滴碰壁、液滴间相互碰撞、相溶、铺展形成附壁液膜、形成皇冠形空间液膜及液膜破碎等过程的动力学特性．分别对比了只改变其中1个参数的情况下,皇冠型空间液膜高度和附壁液膜高度的变化．结果表明: 在其他参数不变的情况下,分别增大We,Re,d0／H以及减小d0／s,飞溅的二次液滴数量明显增多,皇冠型空间液膜高度都有不同程度的增大,对附壁液膜高度也有不同程度的影响．

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体循环系统建模与仿真

钱坤喜1, 刘苓苓1, 李岚2, 王芳群2

2012, 33(3): 278-282. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.007

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根据流体网络与电气网络的等效关系,用电流表示血液的流动,用电阻表示血液流动的黏滞阻力,用电容表示血管的顺应性,用电感表示血流的惯性．采用1个时变电容和1个心肌电阻模拟左心室,建立了改进型五阶集总参数体循环系统电路模型．根据人体实际生理状况和临床数据制定模型参数,仿真健康心脏、不同部位病变导致的衰竭心脏的血流动力学特性,探讨了衰竭心脏的仿生控制机理,验证了所建模型的可行性．根据基础电路法列写状态方程,应用MATLAB软件进行仿真.结果表明:改进的左心室模型能全面地反映心脏的工作机理和功能,可以模拟健康状态血液动力学特性,通过改变参数又可以模拟因左心室弹性变化、外周阻力变化、心肌阻抗特性变化分别导致心衰的血流动力学特性.

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草地切根机切刀的疲劳寿命分析

高东明, 王德成, 王光辉, 马晓刚, 袁洪方

2012, 33(3): 283-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.008

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切刀是草地切根机的关键作业部件,其使用寿命直接决定整机的无故障工作时间．首先依据有限元理论,利用ANSYSWorkbench对切刀进行了应力分析和模态分析,确定了切刀薄弱截面的位置;然后,对切刀在不同工况下的载荷时间历程进行了试验,研究了其薄弱环节的应力函数;进而依据上述结论,结合切刀所用材料的S-N曲线以及损伤理论, 对切刀进行了疲劳性能分析,得出切刀疲劳寿命的分布情况和薄弱截面的寿命值．通过对比土槽试验的失效情况与分析计算结果,验证了方法的有效性．

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基于PSO结合SVM的肉品新鲜度判别方法

刘静1, 管骁2

2012, 33(3): 288-292. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.009

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通过测定4种肉样品(猪肉、牛肉、羊肉及虾)的挥发性盐基氮(TVB-N)、细菌总数、pH值和感官评分等指标数据,运用支持向量机方法对以上数据进行综合训练得到数学模型,并对SVM模型参数采用粒子群优化算法进行优化,拟实现肉品新鲜度的快速准确分类．结果表明:仅采用某一项理化指标对肉品新鲜度进行判定误判率较高,而采用默认参数条件下的以RBF为核函数的SVM模型能一定程度上提高判别准确率,但利用PSO优化的SVM模型能将肉品新鲜度判别准确率提高到100％,且模型还具有极好的稳定性．

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无轴承永磁同步电机转子初始定位策略

潘伟, 左文全, 朱熀秋, 魏劲夫

2012, 33(3): 293-299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.010

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为解决无轴承永磁同步电机(BPMSM)快速稳定启动的问题,提出了一种基于指令电流控制的转子初始定位方法．给出了BPMSM悬浮原理;分析了BPMSM实现准确转子初始定位的充要条件,初始定位中定位步距角的确定,初始定位的定位相序优化,同时确定了120°→240°→0°的BPMSM初始定位相序,并在BPMSM数字试验平台上进行了空载三步定位试验,给出了试验波形．结果表明:基于指令电流控制的初始定位方法可使定位精度控制在-1°～1°范围内,定位角度值最小分辨率为02°,电机转子的径向位移被控制在200 μm之内,能准确地完成无轴承永磁同步电机转子的初始定位,确保电机快速稳定启动．

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基于PSO-ANN逆的发酵过程软测量建模

黄丽1, 孙玉坤2, 黄永红1, 嵇小辅1, 王博1

2012, 33(3): 300-304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.011

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针对发酵过程中一些关键生化参量难以通过常规仪表实时测量,而制约发酵生产过程优化控制的问题,提出一种基于粒子群神经网络逆(PSOANN逆)的发酵软测量建模方法．以青霉素发酵过程为背景,首先建立其虚拟子系统数学模型,并构建发酵过程逆模型;其次,提出PSOANN逆的软测量实现方法,以克服解析法逆运算的复杂性甚至难于实现的问题;最终构建PSOANN逆软测量模型,并进行试验及仿真．结果表明：该软测量建模方法能够将机理建模与数据驱动建模方法相结合,充分利用对象模型的先验知识和经验数据,有效解决了青霉素发酵过程中不可在线测量的关键参量实时测量难题,其训练和测试误差分别达到0037 2和0046 1,模型具有较高的预测精度和较强的预测能力．

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基于改进PSO的高分子材料降解模型参数优化

张桃红1, 张颖1,2, 陈冰3

2012, 33(3): 305-309. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.012

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为提高可降解高分子材料降解模型仿真的准确程度,结合高分子材料降解的实际原则和所要考虑的各种因素,建立了适合优化的参数优化模型,并将粒子群优化算法(PSO)用于模型的求解．针对标准粒子群算法存在的一些不足,提出了一种改进的粒子群优化算法来求解最优值,改进的算法引入了动态自适应惯性权重和异步时变学习因子．采用5个标准测试函数对改进的粒子群算法进行了测试,并将算法应用于参数优化模型的求解．测试与试验结果表明:新算法有效地避免了过早陷入局部最优,提高了收敛速度和收敛精度,并且采用优化所得参数显著地提高了高分子材料降解模型仿真的精准度,有利于揭示降解机理的科学意义和指导实际医用器件的设计与生产．

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优势关系多粒度粗糙模糊集及决策规则获取

翟永健1，2, 张宏1

2012, 33(3): 310-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.013

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为了将多粒度粗糙集方法进一步扩展以适应模糊信息系统的需求,将多粒度思想引入到基于优势关系的粗糙模糊集模型中,提出了基于优势关系的乐观和悲观多粒度粗糙模糊集．在这2种多粒度粗糙模糊集中,采用一族而非一个优势概念来进行目标的逼近,并且被近似的目标是模糊而非清晰的集合．不仅对这2种新的粗糙模糊集的性质进行了讨论,而且研究了如何从模糊信息系统中获取逻辑连接词为“或”的决策规则,并采用一个模糊信息系统对新提出的粗糙集模型及决策规则获取进行了实例分析．结果表明:借助优势关系的方法,可以进一步扩展多粒度粗糙集方法,以处理模糊数据,从而扩大多粒度概念的应用范围．

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基于CAN总线的船舶机舱延伸报警系统

仲伟波, 丁修方

2012, 33(3): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.014

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为了实时监控舰船机舱环境和设备运行状态,提高延伸报警的可靠性和稳定性,基于NXP LPC1766及CAN总线实现了一个舰船机舱自动延伸报警系统．系统采用集散控制方式和双主控热备冗余结构,具有良好的人机接口;采用模块化思想进行软件设计,实现了主控人工、自动切换,系统运行状态自我监测,运行参数设置和多种形式的声光报警等功能;给出了系统硬件结构、软件结构:并对系统进行功能测试、可靠性测试和环境适应性测试,且将系统成功应用于多条船舶中．结果表明:该系统能够实时侦听多路报警信号并按预设规则进行声光报警,且功能完善、结构简单,能够满足现代舰船机舱自动监控与延伸报警要求．

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基于自适应响应面的多边形坯料形状优化设计

刘玉琳1, 2, 陈文亮1, 鲍益东1, 王小平1

2012, 33(3): 322-327. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.015

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为了减轻设计者繁重的坯料形状试错仿真工作,对板料冲压工艺中具有很强实用价值的多边形坯料形状进行了优化设计．采用智能试验设计、移动最小二乘法、自适应优化更新方法构建响应面代理模型,优化多边形坯料形状,并开发了相应优化设计程序．以某汽车侧围内上板实际零件冲压成形为算例,进行了坯料智能设计,并对优化前后的成形效果进行比较．结果表明:优化后的坯料其成形破裂、起皱缺陷明显减少,能够获得较好的成形;文中方法可提高基于响应面代理模型的优化设计效率及精度,有助于提升模具设计智能程度,加快模具设计进程、减少生产成本．

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胺化超高交联吸附树脂的制备及其吸附热力学

袁新华, 许君尉, 雷燕, 江笑, 胡杰, 盛维琛

2012, 33(3): 328-332. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.016

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超高交联树脂上负载不同的胺基,制备了3种不同质量摩尔浓度的胺基修饰的吸附树脂,研究了其对水体系中苯酚和苯胺的静态吸附行为和热力学性质．结果表明:树脂对苯酚和苯胺的吸附量均随着胺基质量摩尔浓度增加而下降,但树脂对苯胺的吸附量下降更大．回归方程的相关因子都大于0.99，表明Langmuir和Freundlich方程均能较好地描述苯酚和苯胺在3种树脂上的吸附行为,对苯酚的吸附是物理吸附和氢键吸附的共同作用,而对苯胺的吸附以物理作用为主．所有Freundlich拟合方程的指数均大于1,对苯酚和苯胺的吸附均为优惠吸附．热力学数据表明:吸附均是放热过程,吸附质在树脂表面的吸附是自发过程．吸附嫡变绝对值随树脂中胺基质量摩尔浓度增加而增加,胺基使吸附质与树脂结合更为紧密．

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纳米Al2O3改性酚醛树脂在汽车制动摩擦材料上的应用

姚冠新, 侯明深, 高冬, 刘兴保

2012, 33(3): 333-337. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.017

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用偶联剂KH570对纳米Al2O3进行表面处理,经透射电镜检测,发现纳米Al2O3能够均匀有效地分散在酚醛树脂中,并确定了纳米Al2O3质量为树脂质量的6％时分散性最好．运用共混的方法,对酚醛树脂进行纳米Al2O3改性处理,分析了纳米Al2O3的质量为树脂质量的2％,4％,6％,8％和10％时,改性酚醛树脂对汽车制动摩擦材料性能的影响．结果表明:经过表面处理的纳米Al2O3改性醛醛树脂,当纳米Al2O3质量为树脂质量的6％时,酚醛树脂的性能提升最明显,酚醛树脂的热分解温度提高了41 ℃,且降低失重率,纳米Al2O3改性酚醛树脂制备的摩擦材料的摩擦系数最稳定,具有较低的磨损率.

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Cr-Ni-Mo-Cu堆焊合金与304不锈钢的空蚀

徐桂芳, 秦敏明, 雷玉成, 陈希章, 李涛

2012, 33(3): 338-341. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.018

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将Cr-Ni-Mo-Cu合金通过钨极氩弧焊堆焊到304不锈钢表面,利用超声波振动设备模拟空蚀环境,研究Cr-Ni-Mo-Cu合金作为不锈钢堆焊层，在人工海水环境下的空蚀行为及耐空蚀性能,测定Cr-Ni-Mo-Cu堆焊合金空蚀过程中的失重量和失重率,并与同样空蚀条件下的304不锈钢进行对比,用扫描电镜(SEM)对试样堆焊层的空蚀后的表面与截面进行观察．结果表明:Cr-Ni-Mo-Cu合金材料比304不锈钢具有更好的耐空蚀性能;空蚀过程中合金在晶界薄弱处易产生裂纹,并在延伸和扩展后促使材料发生剥落;空蚀冲击使合金发生了加工硬化,提高了堆焊层的耐空蚀性能．

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400 ℃退火对ECAP形变Q235钢的强度和位错强化的影响

樊曙天, 许晓静

2012, 33(3): 342-344. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.019

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将经过淬火预处理和等通道转角挤压加工(ECAP)的Q235钢进行400 ℃退火．采用拉伸试验、X射线衍射(XRD)分析及描述强度-位错密度关系的Taylor公式,研究400 ℃退火对ECAP形变低碳钢的强度和位错强化的影响．拉伸试验表明:400 ℃退火使ECAP形变Q235钢强度降低,屈服强度从825 MPa下降到725 MPa,加工硬化能力和塑性显著提高．基于XRD分析和Taylor公式的定量计算说明,400 ℃退火对ECAP形变Q235钢的位错强化影响很小,实际强度的降低不是来自于位错强化的降低,而是来自于其他强化机制(晶界、亚晶界等)的降低．

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初始相对密实度对砂土强度特性影响的试验

徐日庆1, 王兴陈1, 朱剑锋1,2, 张俊1

2012, 33(3): 345-349. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.020

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针对两种级配不同的福建标准干砂,在不同固结压力下进行常规三轴试验,着重探讨不同初始相对密实度对砂土抗剪强度的影响．试验结果表明:考虑砂土的初始结构性,即初始相对密实度不同时,砂土的强度特性会发生较为显著的变化．相同试验围压下,随着密实度的增加,试样的初始切线模量有所增长、试样的峰值偏应力逐渐增大;而相同密实度的情况下,随着试验围压的增加,初始切线模量也有较为显著的增长、试样的峰值偏应力也逐渐增大;试样的内摩擦角随着初始相对密实度的增加基本呈线性增长．结合试验结果建立了砂土抗剪强度指标与初始相对密实度之间的关系,进而考虑初始相对密实度对莫尔库伦准则进行修正．

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钢纤维高强混凝土抗冲击性能的数值仿真

焦楚杰1, 蒋国平2, 高乐1

2012, 33(3): 350-353. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.021

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采用显式动力有限元软件LS-DYNA,对钢纤维高强混凝土的霍普金森压杆冲击试验过程进行了数值仿真,混凝土和霍普金森压杆的本构关系分别采用弹塑性流体动力模型和虎克定律描述,钢纤维的增强与增韧作用则通过钢纤维高强混凝土强度与失效应变来体现．结果表明:试件内部应力趋近于均匀之前,经历了初始状态的应力震荡;试件的破坏稍微滞后于应力峰值;相同的冲击速度下,钢纤维高强混凝土试件各个时刻的破坏程度轻于未掺钢纤维的基体混凝土试件,当基体混凝土试件裂成多块时,钢纤维高强混凝土试件还基本保持整体．数值仿真结果与试验结果有较好的相似性,基本能够反映出试件受力与破坏的特征．

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22NiMoCr3-7钢椭圆裂纹体断裂预测

王钟羡1, 张瑞峰1, 吴春笃2

2012, 33(3): 354-358. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.022

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采用ABAQUS有限元分析软件对核压力容器用22NiMoCr3-7钢椭圆裂纹体进行弹塑性数值计算,用J-A2双参数描述韧脆转变温度区椭圆裂纹前沿的应力场,根据RKR断裂准则预测椭圆裂纹扩展的起始点和材料韧脆转变参考温度．结果表明:载荷一定时,随着温度的上升,J积分和约束参数A2也相应提高,温度对J积分的影响比对约束参数A2的影响要大;浅椭圆裂纹的最大J积分值出现在最深点处,而半圆裂纹则出现在表面点附近;根据RKR准则和J-A2三项解建立断裂预测公式,可以将标准三点弯曲试样的断裂韧性测试数据转移应用到带表面裂纹构件的断裂评估,为解决工程实际问题提供一种实用方法．

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阳离子类型对钢筋腐蚀临界氯离子浓度的影响

蒋林华1,2, 莫莉莉1, 徐金霞1, 储洪强1, 张研1

2012, 33(3): 359-363. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.023

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采用饱和Ca(OH)2溶液和水泥浸泡液2种混凝土模拟孔溶液,选用NaCl,KCl,MgCl2和CaCl2等4种氯盐,通过逐级添加氯盐方式腐蚀钢筋,以半电池电位法测得的自腐蚀电位和电化学阻抗技术测得的腐蚀电流密度分别判定钢筋起始腐蚀对应的临界氯离子浓度．研究结果表明:阳离子类型对钢筋腐蚀的临界氯离子浓度有明显影响;在饱和Ca(OH)2溶液中,Mg2+和Ca2+降低了钢筋腐蚀的临界氯离子浓度;在水泥浸泡液中,Mg2+和Ca2+则提高了钢筋腐蚀的临界氯离子浓度;在2种混凝土模拟孔溶液中,同价阳离子的临界氯离子浓度相同．

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差异化策略的两组动态古诺模型及其稳定性控制

姚洪兴1, 张芳2

2012, 33(3): 364-368. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.024

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建立了分别由2家有限理性特征的厂商和1家自适应调整特征的厂商组成的2组动态古诺模型,运用非线性动力系统理论求出了系统的均衡点并进行分析;然后通过数值模拟仿真方法研究了当主要参数发生变化时系统产生的动力学行为;最后在系统中引入时滞反馈控制方法,结果表明:当自适应调整的厂商加大调整速率时系统会提前进入混沌状态,同一团队适当的利润分配及调整参数的变化有利于系统稳定性, 引入时滞使系统达到稳定状态．

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多重工作休假的M／M／c排队系统

朱翼隽, 徐剑, 周宗好

2012, 33(3): 369-372. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2012.03.025

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在已研究的多服务台休假排队基础上,考虑到无线通信网络中服务台可以从节能状态唤醒到正常状态的机制,建立了带多重工作休假的M／M／c排队系统,在休假期间所有服务员并未完全停止工作而是以较慢的速率服务顾客,称之为同步工作休假,并且是同步N策略多重工作休假规则,同时引入了另一种休假策略:休假可中止．采用拟生灭过程和矩阵几何解的方法对该模型进行了研究,得到了系统的稳态队长分布,表明了在服务台全忙条件下的条件随机分解．

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