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• 2020年, 41卷, 第6期
  刊出日期：2020-11-10

    

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  泊车系统车位识别方法

  江浩斌， 王成雨， 马世典， 陈杰， 花逸峰

  2020, 41(6): 621-626. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.001

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   针对自动泊车系统利用视觉方法识别车位线的需求，提出了一种基于图像梯度和高斯加权余弦距离的车位线识别算法.首先对采集的车位图像进行去畸变和逆透视变换生成俯视图，并进行灰度化和图像滤波处理；然后利用Sobel算子提取预处理后的图像的梯度，选取车位线的车位角位置，建立图像梯度模板，并利用双线性插值法建立旋转模板以识别不同角度的车位；最后以高斯加权余弦距离作为相似度量，识别图像中车位线的位置，设计了算法的终止条件以提高算法运行速度.结果表明：该算法实现了对不同工况下多种车位的识别，具有识别速度快、不易受光照路面裂纹等因素影响的优点.
  
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  基于改进天棚控制的混合电磁主动悬架节能机理与试验

  孟祥鹏1， 孙泽宇2， 丁仁凯1， 汪若尘2， 陈龙1

  2020, 41(6): 627-633. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.002

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  为协调线性电磁主动悬架在提高系统动力学性能与降低系统能耗间的矛盾关系，以混合电磁主动悬架为潜在解决方案.基于改进天棚控制策略，得到了混合电磁主动悬架相较于线性电磁主动悬架能够实现节能的一般性机理.以被动悬架和线性电磁主动悬架为研究对象，进行了动力学性能与节能性能的对比台架试验，结果表明：相较于被动悬架，混合电磁主动悬架在确保车轮与地面具有良好接触的前提下，车身加速度和悬架动挠度均方根值分别降低了23.35%和14.97%；相较于线性电磁主动悬架，在获得相同动力学控制效果的前提下，混合电磁主动悬架消耗的电功率降低了70.60%，验证了混合电磁主动悬架在兼顾系统动力学性能与系统能耗方面的优越性.
  
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  基于代理模型的白车身轻量化设计

  张江帆1， 王良模1， 王陶1， 袁刘凯2

  2020, 41(6): 634-639. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.003

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   针对传统有限元法无法有效实现白车身轻量化的问题，提出了将代理模型技术应用于白车身系统建模与优化设计中，实现白车身在刚度和模态约束下的全局轻量化.通过采用面向质量响应的相对灵敏度分析，从白车身中筛选出16个关键部件.以部件厚度为设计变量，构建了3阶响应面模型、径向基函数模型和克里金模型，并对比了不同代理模型的拟合精度.以整车质量和1阶扭转模态频率为目标，采用第2代非支配排序遗传算法对关键零件厚度进行多目标优化.对优化后的白车身进行刚度、模态以及表面抗凹性能验证.结果表明：3阶响应面模型的拟合精度最好，基于此代理模型进行轻量化设计，最终车身质量减少了11.5 kg，车身弯曲刚度和扭转刚度分别提升了1.8%和1.1%，侧围中板表面抗凹刚度下降了7.8%，但未超过安全范围.
  
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  基于参数敏感度的双转子轮毂电动机优化设计与特性分析

  李军民1，2， 何仁1

  2020, 41(6): 640-647. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.004

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  为了克服现有2种类型轮毂电动机在电动汽车实际应用中存在的缺点，提出了一种基于双转子电动机的电动轮集成结构，可实现内外电动机单独驱动、共同驱动、再生制动和复合制动等多种工作模式，从而满足电动汽车多工况运行需求.针对双转子轮毂电动机的复杂结构，建立了其参数化模型，以电动机平均输出转矩和转矩脉动为优化目标，采用参数敏感度分析和响应面法相结合，筛选出了对电动机优化目标影响最大的关键结构尺寸参数，并确定其最优值；通过有限元分析对电动机的空载磁力线分布、反电动势、输出转矩等性能进行了验证.结果表明：参数优化后，这些性能均得到了明显改善；采用分段斜极对双转子轮毂电动机的转子结构进行改进，有效降低了电动机的齿槽转矩，进一步改善了电动机的运行可靠性.
  
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  混合动力物流车动力系统匹配及仿真

  赵尚义1， 郑青星2,3， 刘豪森2,3

  2020, 41(6): 648-654. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.005

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  以一款传统后轴驱动柴油物流车为原型，在保证动力性的前提下，为了改善整车排放性能，降低燃油消耗，设计了一款搭配汽油机的混合动力物流车.通过理论匹配计算设计了新的动力系统，同时制定了合理的动力分配控制策略.利用AVL Cruise软件搭建了整车模型，进行了加速与爬坡仿真试验，并基于CWTVC工况进行了循环工况仿真分析，得到了整车动力性仿真结果及经济性仿真结果.最后基于多目标粒子群算法，在保证电池SOC（state of charge）平衡前提下，对整车结构参数及控制参数等进行了优化.结果表明：理论匹配计算结果较合理，设计的混动车优化前，爬坡性能、加速性能以及最高车速均满足动力性能指标，整车燃油消耗较原车降低了28.00%；优化后，整车综合能耗较优化前降低了15.00%.
  
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  Au/CeO2催化剂有氧条件下催化水煤气变换反应的研究

  李凯1, 王攀1, 李振国2, 崔宸睿1, 雷利利1

  2020, 41(6): 655-660. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.006

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   通过沉积沉淀法制备了Au负载量为3%的Au/CeO2催化剂，并利用表征手段结合固定床反应器试验研究了催化剂的理化特性和催化水煤气变换反应（water gas shift reaction, WGSR）的活性.结果表明：Au元素均匀地分散在了载体表面，改善了催化剂的氧化还原性能和CO吸附性能，进而提高了催化剂的活性，当反应温度为300 ℃时，WGSR试验中CO转化率提高了56.0%，O2促进了催化剂表面碳酸盐类物质的分解，恢复了催化剂的表面活性位，明显提高了低温下CO的转化率；当反应温度在200，250 ℃时，CO转化率分别提高了15.0%和17.5%.
  
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  密封液膜汽化及性能的内摩擦效应和黏温效应分析

  陈汇龙， 韩婷， 李新稳， 陆俊成， 谢晓凤

  2020, 41(6): 661-669. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.007

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  以水为润滑介质的机械密封常因水的温度较高和润滑膜内摩擦生热等因素导致液膜汽化并对密封性能产生影响，为了研究液膜汽化特性和密封性能与黏温效应和内摩擦效应（两效应）的关系，建立了动压型机械密封液膜汽化计算模型，并考虑了水的饱和温度与压力关系、黏温关系和流体内摩擦效应.研究表明：两效应主要通过介质黏度变化对润滑膜特性和密封性能产生影响，对于温度较高的密封介质，润滑膜的温度变化主要取决于内摩擦热导致的温升、常温泵送流导致的降温，黏温效应以黏度变化体现温度变化，同时导致内摩擦热、泵送效应和动压效应的变化进而影响膜压、膜温和相变；高转速时两效应对膜压、膜温影响较明显；转速低于5 000 r·min-1时，随转速增大，液相汽化受到显著抑制，汽化程度快速下降，转速高于5 000 r·min-1后，高转速导致的内摩擦热升温、扩散间隙汽化加剧和高速流对汽泡的携带扩散，使汽化程度回升，而忽略两效应的结果偏差显著；内摩擦效应使开启力减小、泄漏量增大；黏温效应使开启力增大、泄漏量减小.
  
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  目标假车高速实心轮胎温度场仿真及温升控制

  阮杰1,2， 魏国梁1,2， 林炜钰1,2

  2020, 41(6): 670-676. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.008

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  为准确模拟滚动实心轮胎温度场分布情况，提出一种滚动轮胎黏弹性力场的模拟方法，用以精确计算胶料生热率.以目标假车轮胎为研究对象，考虑Mullins效应对橡胶黏弹性力学行为的影响，选用MooneyRivlin模型进行滚动轮胎黏弹性力场模拟.采用傅里叶级数拟合周期应力、应变的方法计算胶料生热率，对滚动轮胎温度场进行模拟，并通过轮胎测温试验验证仿真方法的有效性.结果表明，通过模拟滚动轮胎黏弹性力场可精确计算胶料生热率，能够更合理、准确地模拟轮胎稳态温度场.基于此仿真方法研究最高温度与轮胎结构及材料的关系，通过改变工艺、优化橡胶材料及轮胎结构来提高轮胎的耐温极限.
  
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  基于声强测试的联合收获机噪声源识别与定位

  王成龙， 尚昱君， 徐红梅， 姜威， 董佳俊

  2020, 41(6): 677-684. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.009

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   以某联合收获机为研究对象，基于声强测试技术，采用pp法测试收获机表面声强，根据各测试面声强分布结果，分析识别收获机主要噪声源.测试结果表明：当收获机切割、脱粒、清选等作业机构均停止工作（即联合收获机处于非工作状态下时），各测试面的主要噪声源为发动机；而当切割、脱粒、清选等作业机构正常运行（即收获机处于工作状态时），各测试面主要噪声源均不相同，前端噪声源主要为发动机、割台装置以及中间输送装置，后端主要为脱粒装置、清选装置以及发动机排气系统，左侧面主要为割台装置与脱粒装置，右侧面主要为发动机与割台装置.
  
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  干燥参数对苜蓿各含水率阶段干燥特性及能耗的影响

  高东明， 罗钢

  2020, 41(6): 685-693. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.010

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   针对苜蓿在干燥过程中高能耗、控制粗放的问题，以干燥难度最大的苜蓿茎秆为研究对象，以物料参数和干燥过程参数为研究因素，测定了不同含水率阶段的干燥特性.研究了影响能耗和效率的因素，确定不同干燥阶段的优选方案.结果表明：在不同干燥参数下，苜蓿的干燥速率均经历了加速和降速阶段，与田间晾晒差异较大.对干燥能耗的影响从强到弱依次为风速、茎秆直径、干燥温度、压扁程度.对干燥效率的影响从强到弱依次为干燥温度、茎杆直径、压扁程度、风速.茎秆直径对能耗、效率的影响都显著，因此苜蓿的长势和产量不同时需合理改变干燥参数.以降低能耗为目标的干燥策略是风速保持1.0 m·s-1，干燥温度开始高、中期低、末期再回升.以提高效率为目标的干燥策略是压扁系数90%，干燥温度以先高后低的波浪式变化.各干燥阶段以降低能耗为目标的最优干燥温度总是低于以提高效率为目标的干燥温度.
  
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  基于参数化排序的不确定Top-k查询算法

  邹志文， 张翅

  2020, 41(6): 694-698. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.011

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  针对实际应用中不确定Topk查询算法效率不够高等问题，在分析可能世界模型的基础上，提出了新的参数化Topk查询算法（ETK算法）.该算法对数据概率和分值进行约束，返回Topk概率和分值乘积最大的前k条数据，综合考虑数据概率和分值两个属性.为了提高算法的效率，提出了基于数据分值约束、数据存在概率和数据支配关系的剪枝技术.将所提出的算法与以往算法进行对比，且在不同参数下进行了试验.结果表明：在处理不确定数据时，所提出的算法在时间性能上有较好的提升.
  
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  翅片管式油冷器结构优化与热力性能分析

  王迎慧, 宋春光

  2020, 41(6): 699-704. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.012

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  为了提升翅片管式油冷器的热力性能，提出椭圆管外敷设复合翅片（百叶窗叠加矩形小翼涡流发生器）的优化方法.基于kε湍流模型，通过三维数值模拟得到原翅片管、复合翅片管管外的速度、温度、压力分布等，运用综合评价因子JF比较原翅片管与复合翅片管的热力性能.结果表明：雷诺数Re在550~2 100时，复合翅片管的传热因子j、摩擦因子f均高于原翅片管；j因子提高1.64~1.79倍，f因子的增幅达1.69~1.71倍.比较JF因子可见，复合翅片管的JF因子提高37.8%~49.6%，Re数较低时，增幅较大，Re数较高时，增幅较小；复合翅片管的热力性能优于原翅片管结构.
  
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  铁纳米粒子分子印迹聚合物催化的芬顿反应

  韩六琦， 朱雨晨， 左亮亮， 李昆， 袁新华

  2020, 41(6): 705-711. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.013

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   将模板分子4硝基苯酚（4Nitrophenol，PNP）和六水合氯化铁进行络合，形成络合物.以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）为交联剂，通过本体聚合制备分子印迹聚合物（MIP）催化剂前驱体，脱除模板分子后用硼氢化钠溶液还原前驱体中Fe3+，得到纳米铁分子印迹聚合物（FeMIP）催化剂.通过FTIR，SEM，UVVIS，TEM和BET等方法表征了FeMIP催化剂性能和结构.以纳米铁非分子印迹催化剂（FeNIP）和非分子印迹聚合物（NIP）作为对照，在含有H2O2和PNP的酸性混合溶液中，探讨FeMIP，FeNIP和NIP等3种聚合物对PNP及其类似物的催化降解性能.结果表明：当pH=3，H2O2浓度为0.90 mmol·L-1时，FeMIP对PNP降解效果相对明显，150 min时对PNP的降解率达74.56%，远远高于FeNIP（41.74%）和NIP（20.60%）的降解率；相同条件下，FeMIP对2硝基苯酚和3硝基苯酚的催化降解率分别为40.12%和25.90%，远小于对PNP的降解效率；FeMIP催化剂具有与PNP相匹配的空腔，能够高效催化特定底物分子.
  
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  尿素沉积物中三聚氰酸及其同系物检测

  龙华林， 莫春兰， 莫益涛， 邱崇桓， 江明儒

  2020, 41(6): 712-717. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.014

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   气相色谱试验中，采用二乙胺乙腈水混合溶液为提取液,溶解三聚氰酸及其同系物和尿素沉积物，以BSTFA试剂对三聚氰酸及其同系物和尿素沉积物进行衍生化处理.试验结果表明，尿素沉积物中存在三聚氰酸、三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺，解决了热重分析仪无法判别尿素沉积物中三聚氰酸同系物具体成分的问题.热重试验结果表明：尿素沉积物在278~458 ℃温度区间内分解的主要生成物质为三聚氰酸、三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺；三聚氰酸在热解时会产生微量副产物；三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺在加热中会产生大量需高温才能分解的产物；要减少三聚氰酸及其同系物的生成，就要加快异氰酸的水解速率，尽量减少缩二脲的生成.
  
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  基于车辆行驶稳定性的沥青路面车辙阈值

  洪正强， 郑彬双， 陈嘉颖， 黄晓明

  2020, 41(6): 718-725. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.015

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   基于车辆动力学理论，参照道路工程规范，采用CarSim仿真软件，建立了典型车辆模型及车辙道路模型，设计了16种车辆行驶状况，并验证了模型建立的准确性.依照汽车生产制造规范和稳定性试验规程，确立了侧向加速度、车厢侧倾角、横摆角速度、汽车制动距离及车道偏移距离等5个参数为车辆行驶稳定性评价指标，并规定了相应的限值.在路面模型中加入不同深度的车辙，通过观察各指标数值进行稳定性研究，提出不同行驶条件下的沥青路面车辙阈值定量指标.研究结果表明：在不同行驶状况下，沥青路面车辙对车辆行驶稳定性的影响会出现一定的差别，沥青路面车辙阈值随着速度、水膜厚度的增加而下降；同等深度下流动型车辙比结构型车辙的影响更剧烈；考虑车辆在车辙道路上的行驶稳定性需求，提出了不同行驶条件下直线和弯道的车辙阈值限值.
  
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  不同箱室波形钢腹板PC箱梁力学性能分析

  陈祎途1， 许晶1， 丁勇2

  2020, 41(6): 726-730. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.016

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  为了优化桥梁设计，探索了适合二车道波形钢腹板组合箱梁的箱室数目；基于某二车道波形钢腹板刚构桥箱室的设计参数，利用有限元软件进行建模，分析了4种工况下单箱单室至单箱五室波形钢腹板PC箱梁的底板跨中截面中点位移、跨中截面外侧波形钢腹板的等效剪应力、翘曲正应力及自振频率.研究结果表明：对于二车道波形钢腹板的组合箱梁，虽然增加箱室的数量在一定程度上有利于提高预应力效率、减小外侧钢腹板的剪应力，但是对于偏载下翘曲正应力和自重均有不利影响.最后利用简易公式法及主成分分析法，给出了二车道单箱箱梁合理的箱室数目.
  
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  水性环氧-SBR低温型冷补沥青研发及其混合料性能

  张争奇1， 赵勤胜1， 张伟1， 成高立2

  2020, 41(6): 731-737. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.017

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  采用水性环氧组分和SBR胶乳对溶剂型冷补沥青复合改性，研发出一种低温型冷补沥青.探究水性环氧组分和SBR胶乳在稀释沥青中的分散性，基于正交试验，以60 ℃黏度、3 d质量损失率、储存前后黏度差、蒸馏残余物软化点和延度为指标，推荐了低温型冷补沥青各组分最佳掺量，并对研发的冷补料性能进行评价.结果表明：水性环氧组分、SBR胶乳在稀释沥青中均具有较好的分散性；确定水性环氧SBR型冷补沥青掺量方案如下：选用SK90#基质沥青，稀释剂、增黏剂、抗剥落剂、水性环氧组分和SBR胶乳的掺量分别为26.0%，5.0%，0.5%，4.0%和2.0%；自研发冷补料成型稳定度、动稳定度和抗弯拉强度分别为普通冷补料的1.74，1.91和1.26倍，残留稳定度为89%.
  
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  圆形减压钢管约束混凝土柱的轴压性能

  柏佳文， 魏洋， 张依睿， 丁明珉， 李国芬

  2020, 41(6): 738-744. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1671-7775.2020.06.018

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  提出了新型圆形减压钢管约束混凝土构造，分别对6根减压钢管混凝土柱和6根普通钢管混凝土柱进行单调轴压试验.结果表明：当钢管厚度较小时，减压构造减缓了钢管混凝土钢管的屈曲现象；当钢管厚度较大时，普通钢管和减压钢管混凝土柱的破坏模式均为腰鼓破坏.钢管厚度越小，减压槽对承载力提高效果越明显，减压钢管混凝土承载力约为普通钢管混凝土柱的1.1~1.3倍.随着钢管厚度的增加，减压钢管混凝土柱与普通钢管混凝土柱的极限荷载比逐渐降低.减压槽提供了变形集中释放的局部构造，有效避免了钢管的纵向屈曲.在考虑了钢管环向约束效率影响的基础上，提出了不同结构构造下圆形钢管混凝土柱轴压承载力的统一计算方法，预测结果较试验值偏于保守.