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• 2015年, 36卷, 第3期
  刊出日期：2015-05-10

    

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  基于台架试验的芸芥生物柴油的车用适应性

  田晶晶1, 李世武2, 董胜武3

  2015, 36(3): 249-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.001

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  以NaOH为催化剂,利用甲醇与芸芥籽油发生脂化反应,制备了芸芥生物柴油．为了评价芸芥生物柴油的车用适应性,对比分析了0＃石化柴油和芸芥生物柴油在密度、黏度、馏程、十六烷值和闪点等方面的理化特性差异,并针对不同混合比芸芥生物柴油的燃油消耗率和尾气(CO,CO2,HC,NOx,O2和碳烟)排放特性进行了台架试验．试验结果表明:芸芥生物柴油的理化特性完全满足车用燃油的要求;芸芥生物柴油的排放特性优于石化柴油,而燃油消耗率高于石化柴油;用混合比为B50的芸芥生物柴油替代0＃石化柴油,可以在满足车辆动力性要求的前提下较好地改善发动机的排放性能．
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  碳纤维增强体对工程车辆翻新轮胎胎面橡胶的性能影响

  王强, 齐英杰

  2015, 36(3): 255-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.002

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  为了有效解决工程车辆翻新轮胎在作业过程中经常出现崩花掉块、易被刺扎和磨耗快等问题,进一步提高翻新轮胎使用寿命,以工程翻新轮胎胎面橡胶为基体,碳纤维作为增强材料,考察了黏合体系及混炼工艺对碳纤维与胎面橡胶之间黏合性能的影响,利用电子显微镜对碳纤维与胎面胶界面的黏合状态进行了观察和分析,并通过拉伸强度、撕裂强度、弹性模量、拉断伸长率、回弹性、硬度和磨耗指数等性能对比试验,获得了不同长度、不同质量分数的碳纤维增强材料对工程车辆翻新轮胎胎面的性能影响规律．试验结果表明:当碳纤维长度约为6 mm、质量分数约为7％时,对工程翻新轮胎胎面橡胶的增强效果较为理想,主要物理机械性能指标良好,工程车辆翻新轮胎的使用寿命大大提高．
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  电动轮汽车驱动系统的滑模-PID控制

  段婷婷1, 王春燕1, 赵万忠1, 张玉稳2

  2015, 36(3): 260-264. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.003

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  针对电动轮汽车驱动系统响应时间过长,响应不稳定,鲁棒性差等问题,建立简化了的电动轮汽车整车动力学模型和永磁无刷直流轮毂电动机驱动模型．以滑模变结构理论和PID控制理论为基础,根据电动轮汽车驱动系统运行的动态特性品质及滑模运行的动、静态特性要求,分别设计系统外环滑模-PID决策控制器及内环PID跟踪控制器,通过内、外环控制的有效结合,使系统具有了兼顾滑模变结构控制稳定性好、鲁棒性高和PID控制简单易行、响应迅速的特点,提高了系统的控制品质．仿真结果表明:基于滑模-PID控制的驱动系统能够迅速控制整车驱动系统和轮毂电动机的运行,明显改善了汽车动力学特性和轮毂电动机特性．
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  纳米颗粒添加剂对柴油挥发及氧化过程的影响

  袁银男1, 纪晨2, 梅德清2, 姜士阳2, 吴焓2

  2015, 36(3): 265-270. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.004

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  在氮气及空气的热重氛围下,研究了以平均粒径分别为20,50 nm的Al2O3和平均粒径为20 nm的CeO2这3种纳米材料配制成的质量浓度分别为50,100,150 mg?L-1的3种纳米柴油的挥发特性和氧化特性,运用控制变量法探究纳米颗粒的粒子质量浓度、粒径尺度及物质种类对纳米柴油挥发及氧化过程的影响．结果表明:在惰性氛围下,纳米颗粒延缓了柴油的挥发过程;随着纳米粒子质量浓度增加和粒径增大,纳米柴油的挥发速率减缓．在氧化氛围下,纳米颗粒加快了柴油的氧化过程;随着纳米粒子质量浓度增加和粒径减小,纳米柴油的氧化速率加快;具有催化功能的CeO2纳米颗粒比同尺度的Al2O3纳米颗粒表现出更好的氧化作用效果．
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  结构参数对离心喷嘴出口液膜厚度的影响

  邱庆刚, 贾丹丹, 朱晓静, 尹晓奇, 沈胜强

  2015, 36(3): 271-275. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.005

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  应用基于VOF的界面跟踪方法和 realizable k-ε湍流模型分析了喷嘴出口结构参数对出口液膜厚度的影响规律,并将数值结果和试验数据进行对比,证实了模型的可靠性．结果表明:在喷嘴出口处液膜以环状形式分布,中间有一空心气锥,空心气锥半径越大,液膜越薄,并且随着流量的增大,液膜的破碎长度减小;喷嘴出口扩散角越大,喷嘴出口处液膜越薄,液膜破碎长度越短;喷嘴出口直径越大,液膜破碎长度越长,但液膜厚度不稳定;喷嘴出口直管段越长,液膜破碎长度越短,但对液膜在喷嘴出口后期发展的影响不是很大．
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  中浓度纸浆流态化特征

  叶道星, 李红, 邹晨海, 刘振超

  2015, 36(3): 276-280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.006

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  为了研究中浓度纸浆在不同剪切力下的流动特征,找到中浓度纸浆在流态化过程中的变化规律,实现中浓度纸浆悬浮液的流态化,从而达到泵送中浓度纸浆的目的，通过对纸浆剪切受力进行分析,并试验测量中浓度纸浆的密度及剪切应力和剪切旋转速度．建立了纸浆剪切应力和旋转剪切速度数学模型,根据其数学模型与试验结果分析,发现了不同浓度(质量分数)下纸浆的流态化特性,得到了中浓度纸浆的表观屈服应力和使其流态化所需的临界剪切应力,并建立其与纸浆浓度的数学模型．结果表明:功率数随着纸浆浓度的增加而增加,随着转速的增加逐渐减小,最终趋向于一个较小的稳定值,此时中浓度纸浆处于流态化状态．
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  射流泵喷嘴收缩角的取值

  吕忠斌, 王洋, 刘洁琼, 曹璞钰, 李贵东

  2015, 36(3): 281-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.007

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  为了研究喷嘴收缩角对射流泵性能的影响,采用数值计算和试验研究相结合的方法,对浙江某公司生产的XDPm255A型射流泵进行了研究.根据Fluent的数值模拟结果,在射流泵不同面积比下,分析不同的喷嘴收缩角对射流泵内部流场以及外特性的影响.通过数据拟合,进一步得到面积比在2.01～5.06时射流泵喷嘴收缩角在高效区取值的拟合趋势线,并对其进行试验验证.结果表明:当射流泵的面积比一定时,对应不同的喷嘴收缩角均存在1个最优流量比,其可使射流泵的效率达到最高;当面积比增大时,最优流量比也随之增大;射流泵高效区喷嘴收缩角取值拟合趋势线是可靠的.
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  环模压块机成型工艺参数与水稻秸秆压块热值的相关性试验

  陈树人1, 蒋成宠1, 姚勇2, 尹建军1, 蒋晓霞1

  2015, 36(3): 288-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.008

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  基于立式环模压块机9JYK2000A的压缩成型工艺,对水稻秸秆压块低位热值的优化进行了方案设计和结果分析．以主轴转速、成型温度和含水率为影响因子,成型压块的低位热值为试验指标,进行二次正交旋转组合试验．根据试验结果,建立了成型工艺参数与压块低位热值之间的定量关系模型,且对所建模型进行试验性验证,误差范围小于5％,可被用于后续的优化模型．结合回归分析法和响应面分析法,在Design-Expert8.0.6软件中对数据进行分析以及优化方案的设计,结果表明:立式环模压块机各成型工艺参数对秸秆压块低位热值的影响顺序依次是主轴转速、成型温度、含水率,且水稻秸秆压块最佳低位热值的模型指标为主轴转速175 r?min-1,温度138 ℃,含水率14.33％,可达最佳低位热值11 711 kJ．
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  扰动状态下柑橘的视觉空间定位

  宁志刚, 程雄, 程辉, 杨恒

  2015, 36(3): 295-300. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.009

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  研究了扰动状态下的柑橘空间定位方法.首先,采用欠阻尼振荡模型表示柑橘振荡过程;其次,通过FFT频谱分析法确定扰动柑橘的振荡周期,利用傅里叶曲线拟合法确定平衡点的形心坐标;再次,根据左、右柑橘图像的形心坐标确定平衡点三维空间坐标;最后,根据振荡周期和平衡点三维空间坐标信息,确定各阶段消耗时间及移动速度.试验结果表明,该算法能较好地满足扰动状态下的柑橘空间定位要求.
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  7-DOF外骨骼式上肢康复机器人整机静态误差分析

  杨启志1,2, 汪志焕3, 宋俊鹏3, 赵金海3, 郭林强3

  2015, 36(3): 301-305. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.010

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  静态误差分析在7-DOF外骨骼式上肢康复机器人的设计、制造、装配中起着关键的作用,其结果影响着尺寸参数的选择和优化．对7-DOF外骨骼式上肢康复机器人末端运动规律进行了探究,通过理论计算得到末端位姿误差表达式,然后利用控制变量法来研究长度误差和角度误差对位姿的影响．借助MATLAB绘制出末端位姿误差曲线．经过比较分析发现角度误差比长度误差对康复机器人末端的位姿精度影响更大,所以在保证长度精度的同时尽可能提高角度的精度,从而减少加工成本和降低造成二次伤害的风险．
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  印铁机前规定位铁皮运动仿真分析

  郭年琴, 刘大明

  2015, 36(3): 306-311. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.011

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  针对印铁机在定位接触瞬间产生铁皮碰撞,导致铁皮边缘产生缺陷的问题,以前规挡板为从动件,对前规进行机构运动学分析,把前规转化成铰链四连杆机构和凸轮-摆杆机构,建立各构件之间运动学方程,运用三维仿真软件Solidworks Motion对前规定位铁皮的过程进行运动学仿真分析,通过对8种不同的前规运动规律和铁皮运动规律进行对比分析,得到一种最优的前规和铁皮的运动规律组合．仿真结果表明,在选取最优铁皮运动规律下,前规定位铁皮的接触力最小,撞击最为柔和．
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  基于加权置信度的运动捕捉数据低级时域分割算法

  杨洋, 詹永照, 王新宇

  2015, 36(3): 312-318. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.012

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  针对传统的低级时域分割算法不能很好地应用于运动捕捉数据(具有高维性)的问题,提出了一种基于加权置信度的运动捕捉数据低级时域分割算法．首先计算每个时间点在各维上作为分割点的置信度;之后将这些置信度按照对应的过零强度进行综合,得出加权置信度;最后通过寻找加权置信度的局部最大值点,并根据合适的阈值加以限定,确定出全局的分割点．通过测试多组数据,选择得到最优结果时的阈值．用卡耐基梅隆大学运动捕捉数据库的数据进行了试验．结果表明,该方法可以有效地对动作捕捉数据进行分割;在最优阈值条件下,该方法在各方面指标上均显著优于基于曲率或全身速率的方法．
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  基于自由曲面的点云配准算法

  卢章平, 郑航, 沙春发, 李明珠

  2015, 36(3): 319-323. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.013

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  为了提高自由曲面工件的配准效率,提出了一种基于共面4点集的RANSAC初始配准算法和改进的迭代最近点(ICP)精确配准算法相结合的2步配准方法．首先,在基于RANSAC算法的机制上,通过点间距离和比例关系寻找2片点云的共面4点集,利用共面4点集这一不变量来约束RANSAC算法提取的样本,使点云经过初始配准后得到一个较好的初始位置;然后在基于原始ICP算法的基础上作出相应的改进,对点云初配结果进行优化,使得点云之间的配准误差达到最小,以实现点云的精确配准;最后,对2组简单工件的CAD曲面点云模型进行配准仿真.结果表明:该算法相对于传统ICP算法运行时间减少48％,精度提高56％,能够满足配准要求．
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  基于变化分组时隙窗口的新型流水印技术

  严圣华1,2, 周莲英1

  2015, 36(3): 324-330. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.014

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  为了解决当前网络数据包在嵌入水印时需要对数据包的内容进行修改以及分组方式单一性的问题,通过理论分析和计算,提出一种基于变化分组时隙窗口的新型流水印技术.给出了交替变化的时隙窗口划分的具体操作步骤及调制数据包发送延迟平均值的规则,同时采用码分复用技术对水印信息进行扩展后再传输,增强其纠错能力.为验证新技术的性能,模拟了不同网络环境,分别进行多次测试,同时用两种相似率计算方法计算检测率值的大小.试验结果表明,抖动时间均值超过6 ms时,新型水印技术检测率高于原始分组技术28％;另外若在抖动均值范围小于10 ms时,新型水印技术检测的误码率均值低于0.49,而原始水印误码率高于0.5.比较可知,新技术能明显提高检测率,性能良好.
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  采用视觉显著性和深度卷积网络的鲁棒视觉车辆识别算法

  蔡英凤1, 王海2, 陈龙1, 江浩斌2

  2015, 36(3): 331-336. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.015

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  针对传统采用人工特征的机器学习算法难以满足复杂交通场景下鲁棒车辆识别需求的问题,以视觉显著性理论为依据,提出一种利用显著图的车辆候选提取方法.在深度学习的知识框架下,提出了一种采用深度卷积网络(deep convolutional neural networks, DCNN)的鲁棒视觉车辆识别算法.该DCNN分类器采用卷积层和池层构建2组隐层,并直接以灰度图片像素作为输入,经由随机梯度下降算法进行训练,最后以全连接层输出车辆识别判断.选择KITTI标准库作为测试数据库进行了车辆识别试验.结果表明,所提出的车辆识别算法可实现98.13％的检测率和1.77％的误检率,总体性能优于已有算法.
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  一种全柔性电容式触觉传感器设计与试验

  许德成1, 高永慧1, 郭小辉2

  2015, 36(3): 337-342. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.016

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  为实现法向力与切向力感知,设计了一种可用于机器人仿生皮肤的电容式柔性触觉传感器,并设计成阵列结构．以硅橡胶为柔性基体,有机硅导电银胶为上下两柔性极板,共同构成电容式触觉敏感单元．分析并介绍电容式柔性触觉传感器的工作原理、结构设计及触觉信息采集与处理系统．可实现法向力0～5 N范围内灵敏度为6.78 fF／N,切向力0～3 N范围内灵敏度为11.45 fF／N的触觉感知功能．试验结果表明,该全柔性电容式触觉阵列传感器具有良好的稳定性与灵敏度,可用作人工皮肤实现触觉感知．
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  新型磁性纳米材料对胰蛋白酶的固定化

  孙俊, 翁龙梅, 刘孟, 胡坤雅

  2015, 36(3): 343-347. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.017

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  通过静电的相互作用,将胰蛋白酶成功地固定于羧甲基壳聚糖磁性纳米颗粒(Fe3O4 (PEG+CM-CTS))的表面,研究了固定化过程中的pH值、胰蛋白酶初始质量浓度和固定化时间对胰蛋白酶固载量和相对酶活的影响．研究结果表明:Fe3O4 (PEG+CM-CTS)纳米颗粒对胰蛋白酶的吸附符合Langmuir等温吸附模型,且载体对胰蛋白酶的最大固载量为117.6 mg?g-1,相对酶活性为87.9％．此外,固定化胰蛋白酶的稳定性试验表明:固定化胰蛋白酶在持续的BSA水解过程中,具有良好的操作稳定性以及较高的储藏稳定性．
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  可见光响应型石墨烯／氧化铈复合材料的制备及性能

  杨娟, 李丹, 马双彪, 周亚洲

  2015, 36(3): 348-352. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.018

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  采用水热法在不同的温度条件下制备了石墨烯／氧化铈复合粉体．通过XRD,SEM,TEM,TG,UV-vis光谱仪等分析手段对产物的结构和形貌进行了表征,并以甲基橙溶液为模拟废水,测试了所得到的催化剂在可见光照射下的光催化性能．研究结果表明:制备温度影响了复合材料的组成和结构;140 ℃制备所得样品,其石墨烯表面修饰的氧化铈含量最高,颗粒尺寸在20 nm左右,并且分布均匀．同时所制备出的石墨烯／氧化铈复合粉体对降解甲基橙表现出了良好的光催化活性．UV-vis和光电流分析表明,复合粉体表现出良好的可见光吸收能力和光生电子-空穴分离能力．
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  石灰岩矿物成分对其集料磨光值的灰色关联分析

  王毅1, 岳光华1, 李维2

  2015, 36(3): 353-356. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.019

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  为研究石灰岩矿物成分对其集料磨光值的影响,基于岩石的矿物成分与集料磨光值的试验数据,利用灰色关联分析方法分析了石灰岩中方解石、石英、白云石和云母的质量分数对其集料磨光值的作用,并得出各矿物成分的灰色关联度排序结果．结果表明:岩石中方解石的质量分数与集料的磨光值的关联度达到0.975,岩石中石英的质量分数与集料的磨光值的关联度达到0.781,说明石灰岩中方解石和石英是影响其集料磨光值的最主要的2种矿物成分;当方解石质量分数减少,石英质量分数增高时,集料的磨光值增大．这就为将力学性能较好的硅质石灰岩作为高速公路抗滑磨耗层的原材料提供了理论支持．
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  多阶FRP包裹混凝土柱的理论分析方法

  张学义1, 李扬1,2

  2015, 36(3): 357-361. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.020

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  为了改善FRP包裹混凝土柱的延性及耗能性能,从数值模拟的角度提出了2个步骤的多阶FRP包裹混凝土柱有限元建模及分析方法,分别对多阶FRP包裹层和整个FRP包裹混凝土柱进行了理论分析,获得了理想状态下的多阶应力应变曲线,并与模型试验结果进行了比较．通过参数分析建立了一套多阶本构方程,以准确预测多阶FRP包裹混凝土柱的理想本构关系．误差分析表明:拟合公式结果与有限元计算结果比值的平均值接近于100％,变异系数均小于3.8％,提出的本构模型与有限元结果十分吻合,可用于精确预测多阶FRP包裹混凝土柱在理想状态下的应力应变曲线．
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  炭黑碳纤维混凝土及炭黑混凝土电热性能试验

  吴献1, 崔玉茜1, 回国臣2, 马依颖1, 张博文1

  2015, 36(3): 362-367. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.021

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  为了研究炭黑导电混凝土和炭黑碳纤维导电混凝土的导电性能以及电热性能,将两种材料的试块分别串联进直流电路中,观察两种材料的通电发热情况,并比较两种材料发热效果和电阻率的变化情况．试验研究结果表明:相对于炭黑导电混凝土试块,炭黑碳纤维导电混凝土试块的导电性更好,其中炭黑质量分数为1％、碳纤维质量分数为2％的炭黑碳纤维导电试块电阻率低于100 Ω?cm;两种材料试块通电发热均比较稳定,且升温效果较好;炭黑导电混凝土试块电阻率在通电后比较稳定,而炭黑碳纤维导电混凝土试块电阻率随通电时间延长而增大．
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  亚甲基蓝废水的光磁耦合降解

  吴春笃1,2, 郑坤1, 解清杰1, 白戈3

  2015, 36(3): 368-372. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2015.03.022

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  基于光磁耦合试验系统,利用新型复合磁性光催化剂,研究亚甲基蓝废水的降解性能,并讨论磁场强度、旋转速度、反应时间以及催化剂投加量对光磁耦合反应的影响．结果表明:旋转磁场能够显著加强光催化降解亚甲基蓝效果,当磁场强度为50 mT,转速为70 r?min-1,反应时间为120 min,催化剂投加量为1.2 g?L-1条件下,光磁耦合处理系统对初始质量浓度为10 mg?L-1亚甲基蓝溶液的降解率为93.02％．通过对反应前后溶液的紫外-可见光扫描,发现经过光磁耦合处理系统作用反应后的溶液中,偶氮键与苯环特征峰均已消失,大部分亚甲基蓝得到有效降解．