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2022 年 1期封面

2022, 42(1): .

摘要(135) PDF(25)

摘要:

2022 年 1期目录

2022, 42(1): .

摘要(139) PDF(18)

摘要:

显式有限元侵蚀接触搜索算法研究

陈成军, 陈小伟, 柳明

2022, 42(1): 1-10. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.127

摘要(240) PDF(48)

摘要:
侵蚀接触是弹体穿甲/侵彻等冲击动力学问题数值模拟与显式有限元程序的核心算法.文中基于接触界面的点-面离散模型，发展了一种有效、精确的侵蚀接触搜索算法.新算法通过引入历史状态量跟踪从点对主片的穿透历史，并结合接触强度方法，克服从点对主片穿透定义的歧义性，精确确定出从点-主片接触对及其相应的接触方向；对于接触点计算，建立了一种非迭代的计算方法，提高了接触计算的稳定性.文中算法基于自主研发的大型并行显式有限元程序PANDA-Impact实现，并利用典型算例进行了验证.数值模拟结果表明，文中建立的侵蚀接触搜索算法可以用于复杂问题模拟并具有较高的计算精度.

3种钢筋混凝土抗爆结构防护性能研究

王成, 仲彦旭, 王万里, 昝文涛, 迟力源, 魏新熙

2022, 42(1): 11-18. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.137

摘要(314) PDF(38)

摘要:
针对易燃易爆等危险化工品安全生产及储存的防护需求，设计了直线型、斜线型、折线型3种不同构型的新型端面重墙钢筋混凝土抗爆结构，代替了土地利用率低下的传统的防护土堤.基于自主开发的具有完全自主知识产权的高精度大规模仿真软件，以TNT炸药爆炸为例，对3种不同构型端面重墙结构的抗爆性能进行了全尺寸高精度数值仿真计算.结果表明新型端面重墙结构对冲击波具有有效的阻隔作用，冲击波超压峰值大幅度衰减，其中折线型端面重墙结构相较于直线型及斜线型结构具有更好的防护效果，对于新型钢筋混凝土抗爆结构的设计与建造具有重要指导意义.

干片式制动器支撑结构的拓扑优化方法

任毅如, 向剑辉, 杨玲玲, 宁克焱

2022, 42(1): 19-27. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2020.178

摘要(153) PDF(16)

摘要:
提出了一种干片式制动器支撑结构的拓扑优化设计建模方法.基于变密度法，以支撑结构关键控制点位移最小为目标函数，建立了优化模型.通过设定关键点与其对应目标坐标之间的距离最小达到控制支撑结构关键位置变形的目的.采用关键点的权重因子来突出优化目标的主次关系.分析了三种不同设计域情况下支撑结构的拓扑构型，研究了约束条件对拓扑结构的影响规律.支撑结构优化支柱表现为一个复合孔槽结构，右下角为类三角形的通孔并且在外表面为较大的浅槽结构.结果表明在体积减少量增加的情况下，支撑结构的最大变形和最大应力会随之增加.在最大变形不变情况下，体积减少了10.2%；在体积相当的情况下，最大变形减少了9.4%；在体积减少6.0%的情况下，最大变形减少了4.1%.

一种行星齿轮裂纹深度评估新特征及其应用

吴守军, 冯辅周, 吴春志, 贾子永

2022, 42(1): 28-35. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2020.184

摘要(153) PDF(11)

摘要:
为了实现行星齿轮损伤程度的准确评估，保证行星齿轮损伤程度评估对于开展装备维修的指导作用，建立了行星轮系平移-扭转动力学模型，分析了行星轮系动力学仿真信号频谱幅值与裂纹程度的变化规律，提出了一种新的裂纹深度评估特征：故障频率及多倍频幅值累积量与啮合频率幅值之比（RCMFAM）.与典型的时域、频域特征比较，所提裂纹深度评估特征与裂纹损伤程度具有良好的关联性和较强的一致性.利用齿轮正常、裂纹50%和断齿三种状态的实验数据进行验证，结果表明，所得评估结果与实际裂纹深度基本一致，验证了所提特征的有效性.

水导激光加工光源选型与材料蚀除研究

李靖怡, 李元, 丁烨, 王扬, 杨立军

2022, 42(1): 36-45. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.053

摘要(223) PDF(19)

摘要:
水导激光加工系统中光源的输出参数对其加工能力有极为重要的影响.为进一步拓宽水导激光加工的应用领域，针对光源选型问题，建立了激光与水相互作用的物理模型.利用龙格库塔方法对不同脉宽和波长的激光辐照下水中焦点区域自由电子密度的演变过程进行数值模拟计算，探究了多光子电离、雪崩电离、电子扩散以及电子重组等物理进程对自由电子密度的影响，明确了不同激光参数下水的理论击穿阈值，并进行相应的实验验证.在此基础上选取合适的激光光源进行水导激光刻划304不锈钢的实验.结果表明，合适的激光光源可以在提升激光与水射流耦合效率、降低耦合损耗的同时，抑制加工过程中形成的热缺陷，实现高质量的水导激光加工.

整车主动悬架平顺性时域仿真与优化

荣吉利, 邓增琨, 何丽, 王玺, 程修妍

2022, 42(1): 46-52. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.105

摘要(197) PDF(15)

摘要:
为消除剧烈振动给车辆行驶平顺性与稳定性带来的不良影响，利用拉格朗日法建立路面-车耦合的17自由度动力学方程；通过线性滤波白噪声法，建立路面不平度激励的时域模型；根据现代控制理论建立悬架系统多输入多输出的状态方程.利用线性二次型高斯控制理论设计主动悬架控制器，通过粒子群算法（PSO）对控制器的加权参数进行优化.仿真结果表明：车辆平顺性在主动悬架系统的控制下得到了较大的提升，同时车辆的操纵稳定性、结构稳定性均有所改进，车辆的综合性能有了全面的提高.

基于多学科设计优化的车辆产品族设计

陈潇凯, 王晨宇, 施国标, 杨子发

2022, 42(1): 53-62. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.029

摘要(160) PDF(17)

摘要:
为提高汽车产品平台及产品族性能优化效果并提高开发效率，提出了一种融合共享变量决策和多学科设计优化的产品族优化设计方法.首先，厘清了产品族设计优化的基本概念；然后，建立了产品族优化问题的数学描述和MDO模型；接下来，提出了改进的产品族设计流程；最后，针对某高性能纯电动乘用车产品平台的底盘产品族优化问题，示例了所提出优化方法和设计流程的有效性.结果表明，经过协同优化的产品族能有效处理多产品多目标间的协调问题，相较于非平台化开发，在保证关键性能的前提下能够最大程度提高车型零部件通用化率，充分发挥产品平台化开发的优势.

基于决策树算法的AMT挂挡过程冗余控制研究

刘海鸥, 卢佳兴, 彭建鑫, 乔道云, 赵亦农

2022, 42(1): 63-73. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2020.205

摘要(209) PDF(15)

摘要:
为了对AMT系统挂挡过程进行良好的冗余控制，针对挂挡位移传感器失效状况，提出了一种基于CART决策树算法的挂挡时间预测模型.模型建立过程中，选取挂挡阶段的气压p、变速器输入轴转速n₁、变速器输出轴转速n₂和同步器的同步速差Δ；n作为特征值变量，选取挂挡时间作为预测值.通过交叉验证，对原始决策树进行修剪，得到最优决策树模型.在使用测试集进行模型验证时，在预测误差不超过50 ms的情况下，对挂挡时间的预测具有90%以上的准确率.台架及实车试验表明，在挂挡位移传感器失效的情况下，基于该算法的电磁阀控制策略可以完成正常的换挡操作，通过实际传动比和控制策略预测得到的理论传动比的对比发现，预测的换挡点时刻的判断误差在50 ms以内.

基于滑套位置角的无同步器变速器换挡过程非线性动力学特性研究

宋强, 章伟

2022, 42(1): 74-82. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.060

摘要(127) PDF(13)

摘要:
为了分析无同步器电驱动两挡机械自动变速器系统中，滑套和接合齿圈的动力学特性对换挡过程的影响，定义了滑套位置角来判定滑套与齿圈具体的碰撞情况.建立了滑套和齿圈的非线性动力学模型，通过考虑啮合刚度、啮合阻尼、齿侧间隙以及静态误差等非线性因素，建立了换挡过程的动力学模型.通过与有同步器模型的仿真对比，证明了无同步器AMT系统的优势.最后，通过仿真分析不同大小轴向推动力对换挡过程的影响，得到150 N为较为合适的轴向推动力.此分析方法可为选取合适的轴向推动力和AMT系统在工程中的应用提供参考.

基于四值逻辑的伽罗华域AB+C电路设计

吴海霞, 李凌宇, 王天, 王兴华, 李潇然

2022, 42(1): 83-88. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.078

摘要(145) PDF(12)

摘要:
为了提高AB+C运算电路的运算速度，降低其电路实现的复杂性，本文在GF（2⁴）上给出了一种基于四值逻辑的AB+C算法及其基于脉动阵列结构的电路实现.在电路设计中采用了基于源极耦合逻辑的多值技术，利用四值电流模进行运算，以改善电路的首次延时及晶体管和连线的数目.在0.18 μm CMOS工艺下利用HSPICE进行了电路仿真验证.结果显示，对比于相应的基于二值逻辑的COMS实现技术，首次延时及晶体管与连线的数目总和分别减少了54%和5%.所设计的并入并出脉动阵列电路，结构简单、规整、模块化，适用于VLSI的实现.多值逻辑电路与基于多值逻辑的对应算法的结合很可能成为实现GF（2^k）上高性能运算的潜在解决方案.

基于复合伪码的多卫星信号联合捕获算法

张天骐, 孟莹, 王晓烨, 陈显露

2022, 42(1): 89-96. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.114

摘要(153) PDF(9)

摘要:
针对冷启动时二进制偏移载波（binary offset carrier，BOC）调制信号首次定位时间较长的问题，本文提出了一种基于复合伪码的多卫星信号联合捕获算法，可以实现对多颗卫星信号的同时捕获.该方法将不同卫星信号所对应的伪码相加生成复合伪码，将接收信号与复合伪码进行圆周相关运算获得最大相关值，将最大相关值通过Teager-Kaiser处理来降低噪声的影响.该方法具有降低捕获时间的同时减小计算量的优点，且通过仿真结果可知，在同虚警的情况下，该算法所应用的TK算法提高了检测概率，最高比直接相关法的检测概率提高了约5 dB.

MDF-ANet:低光照环境下的无人驾驶视觉融合分割方法

常亮, 白, 胡会会, 钟宏亮

2022, 42(1): 97-104. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.076

摘要(143) PDF(16)

摘要:
为解决低光照条件下已有图像分割模型性能降低的问题，提出了一个基于RGB和深度图特征融合网络的MDF-ANet图像分割方法.为了对原始数据进行充分的特征学习，采用两路特征提取网络分别提取RGB和深度图特征；设计了一个特征融合模块，分别将两路特征提取网络对应尺度下的输出特征图通过融合模块进行融合，并作为RGB网络下一层的输入，通过不受光照条件影响的深度图来辅助RGB的特征提取；将各个尺度输出的特征图输入多尺度上采样融合模块，进行不同感受野间的信息互补，再上采样至原始输入图像大小，得到分割图像.在Cityscapes及其转化后的低光照图像上进行了一系列实验，在其验证集上取得了62.44%的均交并比（mean intersection over union，mIOU），相比只使用RGB输入的模型，性能提高了9.1%，达到了在低光照条件下提高图像分割性能的目的.

酶解骨粉对低钙大鼠的补钙功效研究

李玉娟, 肖楠, 刘珊, 刘菲菲, 隋岩

2022, 42(1): 105-110. doi:10.15918/j.tbit1001-0645.2021.061

摘要(459) PDF(15)

摘要:
为研究酶解骨粉对低钙大鼠的补钙效果，经过六周低钙饲养SD大鼠构建低钙模型，连续四周分别灌胃给予低钙大鼠200、400和800 mg/kg酶解骨粉溶液.对大鼠股骨进行HE染色分析，测定股骨力学指标、骨密度、干重灰重、骨钙和骨磷含量，并测定钙的表观吸收率.实验结果发现模型组大鼠骨小梁显著减少，骨髓腔明显扩大.给予酶解骨粉后大鼠骨小梁数量增加，骨髓腔面积减小.高剂量酶解骨粉组大鼠的骨密度提高了14.1%，股骨钙磷含量和钙表观吸收率也显著升高（p<0.05）.研究表明酶解骨粉能够促进低钙大鼠钙的吸收，提高大鼠骨密度，增加体内骨钙含量，或是一种潜在的补钙制剂.

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2022年第42卷第1期

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