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• 2016年, 37卷, 第6期
  刊出日期：2016-11-10

    

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  非充气车轮及其力学特性研究进展

  赵又群, 付宏勋, 林棻, 李娅奇

  2016, 37(6): 621-627. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.001

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  介绍了轮胎安全技术的基本概念,对非充气车轮的基本内涵、结构组成以及主要分类作了详细阐述.列举了几种非充气车轮的代表产品,如Tweel车轮、蜂窝车轮以及机械弹性车轮等,并分析了非充气车轮的技术现状.从垂向力学特性、纵向力学特性、侧向力学特性、接地特性、振动特性以及力学特性影响因素等方面,综述了国内外非充气车轮力学特性的研究现状,并进一步分析了目前非充气车轮存在的主要优缺点.指出了在当前非充气车轮研究中应着重解决的技术问题,并对非充气车轮今后的发展趋势作了展望.
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  并联式混合动力客车2参数换挡规律的分析与设计

  田韶鹏1,2, 雷蕾1,2, 伍磊3

  2016, 37(6): 628-633. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.002

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  根据双轴并联式混合动力客车的结构形式以及所运行的中国典型城市工况,选用并联电辅助控制策略.基于该控制策略,以并联式混合电动客车的工作模式和油门开度作为2参数设计变量,提出了一种分段交叉式的换挡规律设计方法,即在不同的工作模式和油门开度下,选择合适的换挡规律的交叉式设计方法.利用AVL Cruise仿真软件建立了整车模型,与Matlab联合仿真,设计了并联电助力式控制策略及换挡规律,并对该双轴并联式混合动力客车的动力性、经济性进行了仿真分析.结果表明:该换挡规律与最佳经济性换挡规律相比在加速性能方面提高了6.3％,与最佳动力性换挡规律相比经济性有了很大改善;能够在保证整车动力性的同时兼顾经济性,是一种更加合理的整车换挡规律.
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  结构参数对柴油机微粒捕集器捕集特性的影响

  汤东, 王希凡, 未建飞, 赵岑

  2016, 37(6): 634-639. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.003

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  根据建立的微粒捕集器(DPF)仿真模型,对不同结构参数直径比和孔密度（CPSI）条件下的DPF内部气流流动、微粒捕集过程以及扩口区域内气流流动进行数值模拟,研究了直径比对气流流动均匀性、轴向径向流速分布和微粒分布的影响规律.同时,研究了孔密度对DPF内部流动及捕集效率的影响.结果表明:适当减小直径比能提高DPF内部的流动均匀性,减少微粒在中心轴线处的分布,有助于降低DPF中心轴线处的负荷;小直径比能降低扩口区域内的流速波动,有利于气流与微粒进入DPF内部以及捕集效率的提高;增加孔密度会增加DPF内部流动的阻力,影响流动均匀性,有利于提高捕集效率.
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  双前桥转向三轴汽车的操纵稳定性

  吴志成, 陈聪

  2016, 37(6): 640-644. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.004

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  双前桥转向三轴汽车的前两桥转向角比值会对车辆操纵稳定性产生影响,建立了包含轮胎魔术公式的双前桥转向三轴汽车2自由度运动微分方程,数值仿真了汽车对转向轮角阶跃输入的稳态和瞬态响应,对比了前两桥转向角比值对几种轴距和质心位置不同的汽车稳态和瞬态响应的影响,得到了稳态横摆角速度增益、反应时间和超调量等操纵稳定性指标随前两桥转向角比值变化的规律.结果表明根据车辆设计参数改变前两桥转向角比值可以改善车辆操纵稳定性.
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  基于量纲分析的液力缓速器制动性能试验分析

  林彩霞

  2016, 37(6): 645-649. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.005

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  为揭示液力缓速器制动性能诸影响因子的内在规律,基于量纲分析原理,通过台架试验,验证介质的物性参数、工作参数、缓速器结构参数等单值性条件对液力缓速器制动性能的作用效果,给出了由雷诺数、普朗特数、欧拉数、单位倾角和弦节比组成的液力缓速器准则函数.理论分析和试验结果表明:制动转矩受到油温的影响;在工作介质一定时,转矩与普朗特数成反比,随着普朗特数增加而降低;雷诺数越大,工作介质的受迫流动越剧烈,制动转矩随着雷诺数的增加而增大;随着工作腔内油压增加,制动转矩增加,液力缓速器制动过程的驱动力来源于工作腔工作介质的压力差.
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  基于改进闭环子空间辨识的电动轮汽车纵向力估计

  徐兴1,2, 陈特1, 陈龙1,2, 王吴杰1

  2016, 37(6): 650-656. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.006

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  为实现电动轮汽车轮胎纵向力的控制与协调分配,提出了基于改进闭环子空间辨识的电动轮汽车纵向力估计方法.分析了电动轮汽车电驱动系统特性,在此基础上提出了用于辨识的纵向力估计模型.进行底盘测功机道路模拟试验并采集数据.模型输入与噪声相关时,子空间N4SID (numerical algorithm for subspace identification)辨识算法是有偏的,针对这一问题,研究了一种改进闭环子空间辨识算法.结果表明:对比子空间N4SID辨识算法,改进闭环子空间辨识算法辨识出的模型具有更好的抗干扰性,纵向力估计精度更高,实时跟踪效果更好,满足基于数据驱动的驱动力模型预测控制的需求.
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  并联混合动力汽车混合驱动模式的换挡规律

  何仁, 徐益强

  2016, 37(6): 657-662. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.007

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  为了提高某装备有机械电控自动变速器(AMT)的单轴并联式混合动力电动客车的经济性,选择车速、电动机转矩和发动机转矩为换挡参数,建立了混合动力传动部件效率模型,将包含电池效率、电动机效率以及发动机效率在内的混合动力系统综合效率最优作为换挡目标,并基于遗传算法对效率换挡点进行优化,获得该客车在混合驱动模式下的混合动力系统综合效率换挡规律.同时,基于AVL Cruise平台,搭建该客车仿真模型,选取UDC工况,分别采用车速、油门开度的2参数换挡规律和混合动力系统综合效率换挡规律进行仿真分析.结果表明:提出的混合动力系统综合效率换挡规律在保证车辆动力性的同时提高了车辆经济性,并降低了车辆的排放量.
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  作物叶面图像自动分割方法

  张连宽1, PAUL Weckler2, 肖德琴1

  2016, 37(6): 663-669. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.008

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  为了能够从作物图像中快速地获得作物长势与病虫害等信息,叶面图像分割是重要基础.提出了大田环境下作物叶面图像的自动分割方法,首先通过颜色分割获得作物图像绿色区域部分,然后采用光滑度分割删除枝、茎和杂草等绿色干扰;在此基础上以腐蚀与区域面积方法去除叶面干扰区域;最后将叶面区域以适度膨胀操作获得完整的作物叶面图像.为了验证方法的有效性进行了一系列田间试验,结果表明:与已有的方法相比,该方法具有从复杂的作物图像中自动获得叶面区域的优点,为作物状态与病虫害的进一步分析提供参考.
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  帘线钢盘条中大颗粒钛夹杂成因分析

  雷家柳, 薛正良

  2016, 37(6): 670-674. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.009

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  在实验室用真空感应炉将从生产现场取回的帘线钢铸坯样进行重熔,并在重熔过程中加入人工制备的尺寸为50～74 μm和100～180 μm的氮化钛颗粒,来模拟外来钛夹杂颗粒在钢液中的溶解行为.同时结合氮化钛颗粒的溶解动力学模型,就帘线钢盘条中检测到的大颗粒钛夹杂的成因作简要分析.氮化钛颗粒在钢液中溶解的动力学计算表明,尺寸为180 μm的氮化钛颗粒在钢液中完全溶解的时间仅为数秒钟.重熔后钢样中检测到的钛夹杂形状规则,主要来自钢液凝固过程中形核析出,而非外加但仍未完全溶解的氮化钛颗粒的残留.由此推测盘条中检测到的大颗粒钛夹杂,最有可能来自连铸保护渣.
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  CaO-SiO2-B2O3-硼泥渣系的熔化性能及渣系结构分析

  王宏明, 郭亚, 李桂荣

  2016, 37(6): 675-678. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.010

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  为研究硼泥质量分数对CaO-SiO2-B2O3-硼泥渣系的熔化性能和渣系结构的影响,分别采用半球点法和旋转柱体法测定了渣系的熔化温度和黏度,并通过X射线衍射分析和拉曼光谱对渣系的物相组成和渣系中硅酸盐微结构单元的变化规律进行了研究,进一步解释了硼泥对试验渣系熔化性能的影响机理.结果表明:随着硼泥质量分数的增加,渣系的熔化温度和黏度均降低,在1 200 ℃时,当硼泥质量分数从5％增加到15％时,渣系的黏度从3.0 Pa?s以上降低到0.5 Pa?s以下.XRD分析结果显示:试验渣系的主要物相为2CaO?SiO2和低熔点的钙镁硅酸盐相如Ca14Mg2(SiO4)8,Ca5MgSi3O12和Ca3Mg(SiO4)2,还有少量的CaO?B2O3相,这些低熔点物相的形成导致渣系的熔化温度降低.拉曼光谱结果显示:随着硼泥质量分数的增加,渣系中复杂的硅酸盐网络开始解体,导致渣系中非桥氧的数目增加,桥氧的数目减少,使得渣系的黏度降低,这与上述黏度试验的测定结果一致.
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  声波幅度对有限振幅声波传播畸变的影响

  兰朝凤1,2, 隋雪梅2, 韩闯3, 郭小霞2, 李凤臣1

  2016, 37(6): 679-683. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.011

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  为确定声波的非线性传播特性,采用理论与试验相结合的方式对单列声波与两列声波传播的畸变现象进行研究.依据黎曼厄恩肖与Bessel-Fubini解理论给出了单列声波的传播方程,仿真研究了非线性传播过程中产生的各阶谐波曲线,试验观测了单列声波非线性效应与声波幅值的阈值关系;采用Burgers方程给出了两列声波发生非线性相互作用后声波非线性累积速度与间断点处声波梯度的数学解析式,仿真分析了声波传播过程中非线性累积速度、跃变梯度与声波幅值比的关系曲线.结果表明,当声波在介质中以非线性效应传播时,非线性传播特性具有累积效应;初始相位差为0或π的两列声波发生非线性相互作用时,非线性累积速度、间断点处声波跃变梯度与声波幅值比存在逐渐减小或逐渐增大的趋势;当幅值比增大到某一个固定值时,随幅值比的继续增大,声波的非线性累积速度与跃变梯度均趋于恒定值.
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  多台测量机器人在自动化监测中的开发应用

  潘国荣1, 李伟2

  2016, 37(6): 684-690. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.012

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  针对地铁隧道狭长单台测量机器人难以完成监测任务的问题,利用测量机器人在自动变形监测上的优势,开发地铁隧道自动化变形监测系统.采用多台自动全站仪进行自由设站,构成监测网;相邻测量机器人之间通过测量公共点联系,利用地铁隧道两端站台的稳定基准点和原始观测数据对多测站转换参数进行整体平差,并对监测点高程进行球气差改正,实现地铁隧道自动化监测数据的高精度处理.给出系统硬件及监测方案,并在同济大学测量馆的走廊和地铁10号线龙柏新村隧道进行了试验.结果表明,监测系统实现了自动采集监测数据、计算机和测量机器人之间的数据通讯、数据的自动存储和处理,能够准确、实时地得到监测结果,独立完成无人值守的自动变形监测任务.试验结果显示,在一般观测环境下,系统精度达到亚毫米级,即使在隧道中也能达到毫米级.
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  飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

  朱熀秋, 陆荣华, 胡亚民, 黄建波

  2016, 37(6): 691-697. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.013

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  为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机／发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.
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  在线增量正交投影非负矩阵分解的目标跟踪算法

  王海军1, 2, 葛红娟1, 张圣燕2

  2016, 37(6): 698-705. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.014

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  为了避免传统的跟踪算法对视频中遮挡、尺度变化、光照变化等现象的跟踪性能下降,提出一种基于L1范数约束和在线增量正交投影非负矩阵分解的目标跟踪算法.首先将L1范数引入IOPNMF子空间重构,使得学习到的新的基于部分的目标表示能够容忍不同的噪声干扰;同时,对正交投影系数进行L1范数约束,并采用循环操作求解IOPNMF子空间向量,保证算法能够处理动态的视频流以获得鲁棒的目标跟踪;最后,将跟踪目标表示为IOPNMF基向量的线性组合,并在观测模型中引入部分遮挡因素,有选择地对IOPNMF子空间进行更新.采用MATLAB实现本算法,并在8种具有遮挡、光照变化、尺度变化、运动模糊、背景杂乱等影响跟踪性能因素的视频上与其他6种算法进行对比试验.试验结果表明,新算法具有最低的平均中心点误差4.3像素,最高的平均覆盖率0.84,能够实现鲁棒稳定的跟踪.
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  连续箱梁桥沥青混凝土铺装层间接触应力分析

  王勋涛, 封建湖, 王虎

  2016, 37(6): 706-712. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.015

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  利用ANSYS软件,建立连续箱型梁桥模型,连续箱型梁桥模型铺装层层间采用接触方式,分析了铺装层的厚度变化、弹性模量变化、层间黏聚力变化以及层间脱空面积变化对沥青混凝土上下层应力的影响.计算结果表明:沥青混凝土上层厚度宜取4～6 cm,防水层厚度对沥青混凝土层应力几乎无影响;增加沥青混凝土上下层弹性模量会使各自应力增加,增加防水层的弹性模量可以减少沥青混凝土层的应力;当沥青混凝土上下层间黏聚力大于1.2×105 Pa时,沥青混凝土层各应力保持不变;脱空处与荷载区域的相对位置对沥青混凝土层应力有很大影响.
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  不同荷载作用下膨胀土的膨胀率与膨胀潜势试验

  武科1, 吴昊天2, 张文2, 王亚君2

  2016, 37(6): 713-718. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.016

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  以广西百色某隧道膨胀土围岩为研究对象,开展了不同荷载作用下的有荷膨胀率试验,获得了膨胀潜势定量的计算方法,研究了膨胀率与膨胀潜势随时间、压力的变化规律.研究结果表明:有荷膨胀率随着压力的增大而减少,膨胀潜势则逐渐增大,膨胀率与压力的关系可按幂函数的关系拟合,且相关程度较高;膨胀土的膨胀率与膨胀潜势对压力变化的响应在低应力条件下比高应力条件下更加敏感,稳定后的含水率与膨胀率随压力的变化趋势基本相同;膨胀率的增长率在浸水2 h内随着压力的增大,由逐渐减小变为逐渐增大,2～6 h内基本保持稳定;在试验开始时,同一种膨胀土的膨胀潜势相同,由于上覆压力的因素,改变了土颗粒间的排列方式与水分扩散路径,后期膨胀潜势的差异性逐渐增大;膨胀潜势随时间、压力的变化趋势与膨胀率变化趋势意义相同,膨胀潜势能较好地描述膨胀土膨胀特性发展的过程.
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  考虑桩自重及侧摩阻力影响的超长桩屈曲分析

  李传勋1, 刘晓钊1, 吴文兵2

  2016, 37(6): 719-723. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.017

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  同时考虑桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重的影响,通过选择合适的桩身挠曲变形函数及桩侧土弹性抗力模式,基于最小势能原理,应用瑞利里兹法求解超长桩的临界荷载,给出了超长桩屈曲荷载和计算长度的解析表达，最后分析了桩侧土抗力、桩侧摩阻力和桩身自重对超长桩屈曲荷载和计算长度的影响.研究结果表明:桩侧土抗力是影响超长桩屈曲荷载的主要因素,而桩侧摩阻力对超长桩屈曲荷载的影响甚微.当桩身埋置率较低时,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响不容忽视,但是随着埋置率的增加,桩身自重对超长桩屈曲荷载的影响逐渐降低.
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  LRB隔震斜拉桥地震响应分析

  陈水生, 钟汉清, 桂水荣

  2016, 37(6): 724-729. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.018

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  以南昌朝阳桥为研究对象,采用Opensees软件中Steel02材料本构模拟隔震支座本构曲线,建立了LRB隔震多塔斜拉桥和未隔震多塔斜拉桥模型.为使LRB减隔震设计更加可靠,采用了单指标分析进行LRB隔震支座的参数选择,讨论了硬化比对隔震效果的影响.运用Opensees软件,分别采用El-Centro、迁安和Taft等3条地震波进行了三向地震响应分析,对比分析了隔震和未隔震斜拉桥模型的地震响应.分析结果表明:单指标分析选择的铅芯橡胶支座具有良好的隔震效果,能有效地减小斜拉桥的地震响应;支座的硬化比对斜拉桥的隔震效果影响较小.
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  基于颗粒流程序的ATB-30下面层细观响应

  吴平1,2

  2016, 37(6): 730-734. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.019

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  采用颗粒流程序建立了ATB-30下面层细观模型,模拟了施工时车辆荷载作用下ATB-30下面层的受力特性,追踪了标准轴载作用下ATB-30颗粒间接触力的演化及不同位置处颗粒的位移,比较了ATB-30与AC-20颗粒间接触力细观响应的差异.结果表明:颗粒间接触力的大小、延伸方向各异,较大的接触力出现在大颗粒间,施加荷载前颗粒间最大接触力为7.051×104 N;荷载作用后最大接触力为1.393×105 N,与未施加荷载相比增加约1.98倍,在轮胎下方接触力分布较密集,接触力较大;沿竖直方向颗粒位移逐渐减小,且轮隙处颗粒位移小于轮胎正下方颗粒,左右轮下方颗粒产生的位移最大差异出现在深度为0.04 cm处,两者相差0.28 mm.
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  基于热成像的沥青混合料摊铺温度均匀性分析

  胡力群1, 暴英波1, 王天林2, 张建伟3, 李欢1

  2016, 37(6): 735-739. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.020

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  沥青混合料摊铺时存在温度不均匀，即温度离析现象，导致混合料不易压实，使得路面局部压实度达不到要求，进而早期病害多发.为此，采用红外热像仪对摊铺后碾压前的路面进行拍摄，得到温度分布状况的照片，获取路面不同点处的温度数据；使用MATLAB软件进行数据可视化处理，并利用各温度段的面积百分率分析路面温度离析状况；结合沥青路面铺筑实际工程，对所提出的温度离析度计算方法进行了应用，结果表明本方法能够实现沥青路面摊铺过程中温度均匀性的定量分析.提出以温度离析度作为指标评价沥青混合料的温度均匀性，对实际施工过程中的路面温度进行实时监控，可进一步保证施工质量.
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  改性沥青混合料施工温度的确定

  张宜洛, 郭科, 赵少宗, 李晨, 杨自广

  2016, 37(6): 740-744. https://doi.org/10.3969/j.issn.1671-7775.2016.06.021

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  为了研究改性沥青温度与黏度的关系,由扭矩代替黏度,根据改性沥青混合料与基质沥青混合料达到相同的扭矩,确定改性沥青的拌和与压实温度.将确定好的改性沥青施工温度代入黏温曲线中,即可得到适合于改性沥青的拌和与压实黏度.推荐的改性沥青合理的拌和与压实黏度分别为(0.32±0.03)Pa?s和(0.45±0.05)Pa?s.对结果进行验证,改性沥青混合料试件毛体积密度最大值对应的拌和温度与和易性试验确定的改性沥青拌和温度相近.在和易性试验确定的改性沥青施工温度下成型试件,对成型好的试件进行高温、低温和水稳定性能检测,检测结果均满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求.