本期目录

• 2018年 第9卷 第01期
  刊出日期：2018-03-31 上一期    下一期
  综述与展望

  纤维增强复合材料断裂模型综述（英文）

  乔阳阳，白远利

  2018, 9(01):  1-10.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.001

  摘要 ( 241 )   PDF (1482KB) ( 583 )  

         聚合物基质复合材料由于其优异的机械性能自20 世纪60 年代就越来越广泛地应用于航空业和汽车业。然而，由于复合材料的断裂模式非常多样和复杂，对于复合材料损伤以及断裂的预测仍然是一个很大的挑战。该文总结了复合材料断裂的主要模型和方法。方法可分为3 类：断裂准则法、连续介质损伤力学法和塑性法。断裂准则法主要考虑复合材料的起始或者最终的断裂极限；连续介质损伤力学法考虑了材料弹性模量的衰减；塑性法则是把材料的非线性性能当做塑性来考虑。复合材料分层的模型法，作为一种很特殊的失效模式，也包括在这篇综述中，这种失效跟纤维的方向和层板的组合方式很有关系。该文对这些模型的相对优势和劣势也进行了总结。

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  汽车空气悬架研究进展：零部件与系统

  王文林，侯之超，邹 军

  2018, 9(01):  11-24.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.002

  摘要 ( 372 )   PDF (1924KB) ( 770 )  

         回顾了汽车空气悬架发展的历史，对汽车空气悬架核心零部件和系统的先进技术和研究进展进行了综述，包括空气弹簧、液压减振器或集成式液压减振支柱、常规空气悬架、电子控制空气悬架(ECAS)、驾驶室和座椅空气悬架。分析了中国汽车空气悬架从关键零部件到系统研发过程中，尚存在的主要问题和技术难点，并对后续产品的发展方向、技术研发提出了建议：提高空气弹簧的服役疲劳特性，加大带附加气室、内置高度控制阀等复杂产品的研制和应用力度；加大电控液压减振器/ 减振支柱的研制力度，尽早形成自主产品目录和标准，促进进入批量生产与应用；坚持空气悬架系统的自主研制，积累研发经验和创新，有效降低时间价格成本；ECAS 技术除了要加强关键零部件的研制、车辆动力学控制技术性能的提升之外，还要形成针对不同车型的快速设计和匹配能力，加强零部件与系统故障模式、诊断经验的积累，增强ECAS 在各种复杂服役条件下的可靠性与安全性。

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  汽车安全

  碰撞速度和行人年龄对下肢严重损伤风险的影响

  王丙雨，聂 进，Dietmar OTTE，王 方，韩 勇，彭 倩

  2018, 9(01):  25-31.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.003

  摘要 ( 215 )   PDF (1419KB) ( 430 )  

         研究了真实交通事故中的行下肢损伤风险。应用了“德国深入事故调查研究”(GIDAS) 数据库中的带有行人下肢损伤的404 个案例，采用逻辑回归的方法，研究了汽车碰撞速度和行人年龄对行人下肢严重损伤(AIS2+) 以及胫骨/ 腓骨骨折风险的影响。结果显示：碰撞速度和行人年龄都是影响行人下肢AIS2+ 损伤和胫骨/ 腓骨骨折风险的显著性因素。在所用样本中，当碰撞速度为47.5 km/h 时，行人下肢AIS2+ 损伤风险为50%；当碰撞速度高达64.5 km/h 时，胫骨/ 腓骨骨折风险为50%。同时，行人下肢损伤风险随着年龄的增大而增加。

   

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  定性推理生成器在驾驶疲劳检测中的应用

  徐军莉，闵建亮，胡剑锋，王 平

  2018, 9(01):  32-40.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.004

  摘要 ( 187 )   PDF (1738KB) ( 418 )  

         疲劳驾驶是导致交通死亡事故的原因之一。为检测识别驾驶疲劳状态，该文鉴于人的眼动行为存在随机性及模糊性的特点，建立了基于“眼睛闭合时间比”(Per-clos) 和眨眼时间均值的二维云模型，根据这2 个眼动参数的云模型特征，构建了14 条定性规则。依据二维单规则生成器，构造了二维多规则定性推理生成器。对60 例数据，进行识别判断。结果表明：平均识别率达到73.98%。同组实验数据下，使用该方法比采用K 最近邻(KNN) 及支持向量机(SVM) 分类算法的检测率要高。随着训练样本人数增多，生成器的识别率预计可进一步提高。

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  执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统自适应受限控制

  华长春，柳世莹，陈健楠，李 亮

  2018, 9(01):  41-47.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.005.

  摘要 ( 119 )   PDF (2541KB) ( 442 )  

         为使悬架系统在执行器故障下仍能稳定运行，针对一类执行器存在故障的汽车半车主动悬架系统提出自适应控制方法。在提出的控制框架下，汽车半车主动悬架系统分为两个子系统；基于第1个子系统设计控制器，第2 个子系统为悬架系统的零动态；针对第1 个子系统提出了受限控制和自适应的方法，针对第2 个子系统提出了与零动态相对应的稳定性分析方法。结果表明：受限控制方法确保了系统重要状态性能受限，自适应方法解决了执行器故障带来的不利影响，并且稳定性分析方法保证了系统状态最终一致有界；仿真结果证明了所设计控制器的有效性。

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  无固定壁障的对撞型台车小型试验装置及其吸能特性

  曹立波，陈 龙，吴 俊，吴军亭，石先耀

  2018, 9(01):  48-56.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.006

  摘要 ( 144 )   PDF (2139KB) ( 296 )  

  开发了一种对撞型台车小型试验装置。该装置无需固定壁障，地基长25 m，宽2.2 m。通过弹性绳驱动，将传统试验台车撞击固定壁障的外力平衡，转化为试验台车和配重台车对撞的内力平衡。采用拉伸吸能筒达到吸能目的，建立了一种吸能装置有限元模型（FEM），并进行了准静态拉伸试验。通过对标位移与力曲线，并采用最小二乘法确定目标函数，研究吸能筒与压缩块之间的摩擦因数及吸能特性。仿真结果表明：当摩擦因数为0.177 时，试验与仿真所得的位移与力曲线及变形模式基本吻合。因此，通过改变弹性绳的规格及装置前部吸能结构的参数，可以复现国家标准GB15083-2006 等不同的加速度波形曲线。

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  新型变刚度主动横向稳定杆及防侧倾控制

  赵树恩，张瑞栋

  2018, 9(01):  57-64.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.007.

  摘要 ( 130 )   PDF (2029KB) ( 988 )  

         为解决重型商用车在紧急避障及不平路面的抗侧翻能力不足的问题，设计了一种新型变扭转刚度非线性主动横向稳定杆。运用车辆系统动力学理论，建立包含主动横向稳定杆的八自由度整车动力学模型，采用遗传算法和线性二次型最优控制理论，对装备新型主动横向稳定杆的车辆进行防侧倾主动控制仿真分析。结果表明：通过直线电机传动机构实现横向稳定杆杆身中部铰接点之间距离的自动变化，使横向稳定杆扭转刚度随路面冲击载荷或车辆高速转弯时车身离心力变化做实时响应；车辆高速激转时，主动横向稳定杆相较于被动横向稳定杆，侧倾角平均值减小约30％，抗侧倾转矩增大13％左右，横向载荷转移率降低20％左右；在小侧向加速度时，主动横向稳定杆施加的抗侧倾转矩比被动稳定杆增大44％、横向载荷转移率降低23％左右，表明该主动横向稳定杆及其控制策略能有效改善车辆的平顺性和抗侧倾能力。

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  主动转向与差动制动协同作用车辆稳定性控制

  杜 峰，关志伟，高博麟，戴金钢，魏 朗

  2018, 9(01):  65-73.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.008

  摘要 ( 169 )   PDF (3672KB) ( 524 )  

         考虑到轮胎侧向力饱和情况下转向控制对车辆稳定性改善有限的局限，为进一步增加车辆转向横摆力矩的裕度，提出了主动后轮转向与单侧车轮差动制动协同作用的车辆稳定性控制策略；设计了后轮主动转向最优跟随控制器和车辆稳定性模糊控制器，提出了利用模糊控制隶属函数的形式分辨各自控制任务的协调方案。研究表明：在危险工况下，基于主动转向与差动制动协同作用的车辆稳定性控制系统能有效避免车辆失稳情况的过早发生，其控制效果优于单独的主动转向控制。       

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  汽车节能与环保

  基于PEMS 的缸内直喷汽油机颗粒物排放特性

  银增辉，付铁强，李国田，景晓军，王振宇，方茂东

  2018, 9(01):  74-78.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.009

  摘要 ( 229 )   PDF (1264KB) ( 655 )  

        为适应国6 等日益严苛的排放法规，汽油机颗粒捕集器(GPF) 被认为是一种应对缸内直喷(GDI) 汽油机颗粒物排放限值最有效的潜在技术。本文以装有GPF 的2.0T GDI 发动机为研究对象，采用便携式排放测试系统(PEMS) 研究了转速、负荷变化对发动机颗粒数(PN) 排放特性的影响，以及不同排温下GPF 的捕集效率的影响。结果表明：GDI 汽油机总颗粒物数量浓度在转速不变时，随着负荷的增加呈现明显的先下降后急剧上升的U 型趋势；GPF 再生过程中，会出现GPF 后PN 浓度大于GPF 前的浓度的现象；一定程度内，灰分层的积累使汽油机颗粒捕集器过滤机理中的拦截沉积作用增强，深层过滤效果明显，捕集效率快速增大。

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  某插电式混合动力汽车动力系统的模式切换过程分析

  孙起春，王军华，郭洪江，赵永强

  2018, 9(01):  79-84.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.010

  摘要 ( 149 )   PDF (1454KB) ( 522 )  

          为掌握串并联构型混合动力汽车(HEV) 动力系统模式切换的控制方法，对某款插电式混合动力汽车动力系统的各模式间动态切换的协调控制过程进行了理论分析，并在常温环境仓和转鼓试验室对车辆开展典型工况的测试试验，从测试结果验证各模式间切换过程的控制策略理论分析的正确性。研究结果表明：该车辆动力系统的各模式之间切换过程均归结为发动机起停机过程控制和扭矩转移过程控制，通过2 个电机的协同配合，有效地完成扭矩的转移分配，实现了各模式间的动态切换，且测试结果与理论分析的控制过程基本一致。

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  渐变孔隙率纤维载体微反应器的甲醇重整制氢性能

  周 伟，俞 炜，裴普成，柯育智，刘阳旭

  2018, 9(01):  85-92.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.011

  摘要 ( 150 )   PDF (2515KB) ( 286 )  

         甲醇重整制氢微反应器是一种实现高效氢燃料电池的在线供氢的有效方法。该文以切削加工的铜纤维为原材料，结合低温固相烧结技术，制造形成具有渐变孔隙率结构作为催化剂载体的新型多孔铜纤维烧结板(PCFSS)，采用两层浸渍方法负载Cu/Zn/Al/Zr 四元体系催化剂。用扫描电镜(SEM)进行微观形貌分析。改变反应空速(GHSV) 和反应温度，对几种不同孔隙率结构的微反应器，测试分析了制氢性能。结果表明：相比于80%的均匀孔隙率多孔铜纤维烧结板，以进口端到出口端孔隙率为90%~70%的渐变PCFSS 为催化剂载体的微反应器，展现出95%的甲醇转化率和0.51 mol/h 的较好氢气摩尔流量，并具有较好反应稳定性能。

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  钾基玻璃态催化剂及其对颗粒物的氧化性能

  牛晓巍，华 伦，张 俊，王 洪，陈洪亮，帅石金

  2018, 9(01):  93-98.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.012

  摘要 ( 150 )   PDF (1610KB) ( 300 )  

         为开发高效去除柴油车尾气碳烟颗粒物（PM）的催化剂，研究了不同钾含量对催化剂与载体结合性能以及碳烟催化氧化性能的影响。以NiCrFe 合金波纹箔片为载体，采用溶胶- 凝胶法制备K基玻璃态催化剂。使用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS) 分析、催化活性测试等手段，以商业炭黑代替实际的柴油机碳烟，模拟柴油机湿热排气条件，考察钾离子(K+) 的浸出速度。结果表明：钾基玻璃态陶瓷涂层有效地抑制了K+ 的浸出速度，改善了催化剂对柴油机的碳烟催化氧化性能。(K2O)0.5(Al2O3)0.5(SiO2) 获得最好的催化结果，松散接触条件下，在540 ℃下显示出90％碳烟转化率。

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  锂离子电池加速老化温度应力的滥用边界

  吴正国，张剑波，李 哲，LIAW Bor Yann

  2018, 9(01):  99-109.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.013

  摘要 ( 188 )   PDF (3221KB) ( 1181 )  

        为了探寻加速老化合适的温度应力区间，设计了温度变化为30~80 ℃ 的循环老化实验，通过电池外特性分析与解体分析等手段对锂离子电池老化机理进行了探讨。结果表明：老化速率随着温度的升高先降低、再升高。基于老化速率，将温度工况分为常温（30~56 ℃）、中高温（56~68 ℃）、高温（68~80 ℃）3 个区域。在常温区域，老化速率随着温度升高而降低，锂离子电池存在析锂现象；在高温区域，电池电极出现活性物质脱落现象，导致锂离子电池容量的衰减；而在中高温区域，通过活化能计算判断电池老化机理为固体电解质界面膜（SEI）的生长。该研究成果可以指导加速老化实验的设计，也为寿命预测模型的开发提供参考。

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  PODE 柴油混合燃料对橡胶密封材料溶胀性的影响

  沈义涛，胡 婷，陈 蜀，王 浩

  2018, 9(01):  110-116.  doi:10.3969/j.issn.1674-8484.2018.01.014

  摘要 ( 148 )   PDF (1517KB) ( 664 )  

        为了解决聚甲氧基二甲醚（PODE）燃料在柴油机应用中的密封性问题，开展了PODE 燃料对橡胶密封材料的溶胀性研究。制备了PODE 体积配比分数为0%~40%的5 种柴油混合燃料，通过浸泡法研究了PODE 和添加剂对5 种常用橡胶密封材料和一种特种材质橡胶溶胀性的影响规律。结果表明：橡胶在溶胀中，其质量和线径变化具有很好的一致性；随着浸泡，初期橡胶质量快速增大，然后维持稳定，最后缓慢下降。在相同PODE 体积分数的混合燃料中，三元乙丙（EPDM）的溶胀一直最明显，其次依次为硅橡胶（QR）、氟橡胶（FKM）、丁腈橡胶（NBR）和氢化丁腈橡胶（HNBR）；随着PODE 的体积分数的增高，EPDM橡胶的溶胀逐渐减小，而其他橡胶的溶胀逐渐增加。乙醚和醇醚型添加剂可抑制橡胶溶胀，但幅度有限，在10%以内。采用全氟醚型橡胶可以有效解决PODE 和柴油混合燃料的溶胀问题。

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