1 桂林理工大学 机械与控制工程学院高校先进制造与自动化技术重点实验室,广西 桂林 541006
2 桂林电子科技大学 机电工程学院,广西 桂林 541004
为了提高半圆柱阻流体无阀压电泵的流量，结合锥形腔的流阻不等特性，该文设计了一种半圆柱阻流体锥形腔无阀压电泵，并建立了其流量的理论公式。数值模拟了该泵的泵腔流速分布，对比分析了其与半圆柱阻流体无阀压电泵的阻力特性。模拟结果表明，半圆柱阻流体锥形腔无阀压电泵能实现流体的单向输送，且其输送能力优于半圆柱阻流体无阀压电泵。制作了两种泵的样机并进行了流量和压力差试验。试验结果表明，在驱动电压220 V下，半圆柱阻流体锥形腔无阀压电泵的最高流量和压力差分别为30.96 g/min和394 Pa，与半圆柱阻流体无阀压电泵相比，其流量和压力差均得到提高。
半圆柱 锥形腔 无阀压电泵 流量 压力差 semi-cylinder conical cavity valveless piezoelectric pump flow rate pressure difference
1 辽宁工业大学土木建筑工程学院，锦州 121001
2 辽宁工程技术大学土木工程学院，阜新 123000
3 重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074
为研究细观模型的有效性，利用三维PFC-FLAC耦合方法构建玻璃纤维增强复合材料(GFRP)布约束煤矸石混凝土圆柱的细观连续-非连续耦合模型。通过已有试验数据验证了该模型的有效性，并在此基础上开展了0、2、4层GFRP布对煤矸石混凝土圆柱的轴压性能、破坏模式及吸能特性的影响研究。结果表明：建立的细观模型精度较高；煤矸石混凝土圆柱的极限破坏强度随GFRP层数增加而逐渐增大，能量吸收效率和体积比吸收能也均有相同的变化趋势，但存在增大比例减小的问题。从应力-应变曲线延性特征、峰值强度、破坏模式、总能量密度变化、能量吸收效率及体积比吸收能等六个方面综合考虑，兼顾经济成本与缠绕水平原则，确定GFRP布层数增加可以增强煤矸石混凝土圆柱的轴压性能。
煤矸石混凝土圆柱 GFRP布 被动约束 PFC-FLAC耦合方法 能量吸收效率 比吸收能 coal gangue concrete circular-column GFRP sheet passive confinement PFC-FLAC coupling method energy absorption efficiency specific energy absorption
1 道路施工技术与装备教育部重点实验室（长安大学），陕西西安70064
2 柳州欧维姆机械股份有限公司，广西柳州545006
针对机器视觉系统中透视投影导致的钢管、桥梁拉索等圆柱表面缺陷测量不准的问题，提出了一种圆柱曲面透视投影失真的图像校正方法。该方法在提取圆柱成像区域、明确横向和轴向方向的基础上，基于圆柱曲面的透视投影特性，将产生的失真分解为轴向变形和横向变形，利用系统成像参数和圆柱半径建立校正图像与原图像的坐标对应关系，通过最邻近插值法进行像素映射实现透视投影失真校正。实验结果表明，该方法对不同直径圆柱的图像均有良好的校正效果，校正后的图像消除了圆柱曲面“近大远小”透视变形和倾斜投影变形；进行棋盘格模拟校正时，6个圆柱棋盘格边长的测量误差从校正前最高的14.9%降低至校正后的1.2%；进行划痕测量时，两种直径的原图像的最大误差分别为78.0%与61.8%，经本文方法校正后，两种直径的最大误差仅为5.9%与5.5%，校正效果显著。
图像校正 圆柱曲面 透视投影 失真 测量 image correction cylindrical surface perspective projection distortion measurement 光学 精密工程
2023, 31(11): 1691
夹塞与介质的交界面并非总是完美界面,即位移应力在边界上并非是连续且相等的,入射P波在不完美界面发生的动态响应与在完美界面的动态响应有所差别。为了研究平面P波在具有不完美界面夹塞上的动应力响应情况,引入弹簧模型作为不完美界面模型,该界面模型假定为厚度无穷小且无惯性的弹性粘结层。利用波函数展开法计算平面P波入射时不完美界面周边的动应力集中因子。分析了弹簧模型的重要参数弹簧刚度对动应力集中因子的影响。计算结果表明：弹簧刚度对低波数时的动态响应有明显影响,而随着波数的增大这种影响会逐渐减弱,同时在高波数时能观察到共振散射现象。采用常见的地震波子波—雷克子波作为瞬态扰动波形,基于稳态结果利用Fourier变换得到瞬态波入射时不同弹簧刚度条件下的瞬态响应。瞬态DSCF变化情况与稳态条件下相似,但是幅值有所增加。另外,雷克子波的主频与瞬态DSCF成负相关。
平面P波 圆柱形夹塞 不完美界面 瞬态P波散射 动应力集中因子 plane P wave circular inclusion imperfect interface transient P-wave scattering dynamic stress concentration factor
浙大城市学院 工程学院机械电子工程学系，浙江 杭州 310015
该文基于正挠曲电效应建立了开口圆柱壳结构的挠曲电传感器模型。首先分析了开口圆柱壳的动态响应特性; 其次根据正挠曲电效应，建立了由动态应变梯度引起的挠曲电传感理论，并推导出模态电压的表达式,挠曲电效应引起的挠曲电传感信号由长度方向弯曲应变引起的挠曲电信号与圆周方向弯曲应变引起的挠曲电信号两部分组成,分析了挠曲电片无限小时各点的分布式传感特性; 最后分析了不同模态的频率及弯曲角度对挠曲电传感信号的影响，对比分析了不同方向弯曲应变引起的挠曲电信号的不同作用。研究结果表明，该分析结果对优化开口圆柱壳结构的传感特性有重要意义。
开口圆柱壳 传感器 传感特性 弯曲角度 弯曲应变 cylindrical shell panel sensor sensing characteristic curvature angle bending strain
1 陕西学前师范学院信息工程学院，陕西 西安 710100
2 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
3 咸阳师范学院物理与电子工程学院，陕西 咸阳 712000
基于电磁能量守恒定律建立了将电磁各向异性介质等效为电磁各向同性介质的理论模型，并验证了该模型的正确性。在电磁波波长与圆柱体几何参数相当的条件下，研究了椭圆高斯波束照射石膏晶体圆柱体的等效介电常数随圆柱体几何参数、波束参数和传播方向的变化情况。仿真结果表明，等效介电常数随圆柱体半径的增大呈波动性变化，随圆柱体长度的增大变化不大。此外，给出了波束任意方向入射各向异性圆柱体散射场的解析表达式。仿真结果表明，有限长圆柱体的半径、入射波束的传播方向对散射的影响较大，圆柱体的长度、波束的照射距离和束腰宽度等因素对散射的影响较小。
散射 各向异性介质 建模 有限长圆柱体 波束散射 激光与光电子学进展
2022, 59(11): 1129001
福建工程学院机械与汽车工程学院, 福建 福州 350118
针对激光熔覆制备化妆棉模切刀具基体半径优选问题, 采用单因素试验方法, 研究圆柱基体半径对“曲面基体曲线轨迹”熔覆层形貌及内部质量的影响规律。结果表明：适当减小圆柱基体半径有利于改善熔覆层成形形貌, 改善表面粗糙程度；熔覆效率随圆柱基体半径增大呈减小趋势；熔覆层气孔率随圆柱基体半径增大而呈增大趋势；圆柱基体半径越大, 晶粒越细小, 分布越均匀, 相应的硬度越高, 熔覆层最高硬度可达基体的3.79倍；圆柱基体半径为40 mm时, 截面形貌、熔覆效率、气孔率及组织性能最佳。研究结果为化妆棉模切刀具等“曲面基体曲线轨迹”激光熔覆成形质量的研究提供了理论依据。
激光熔覆 圆柱基体 曲线轨迹 几何形貌 组织性能 laser cladding cylindrical substrate curvilinear path trajectory geometric morphology microstructure property
西安工业大学光电工程学院,陕西省光学先进制造工程技术研究中心,西安 710021
为探究一种可实现向心溅射的圆筒式柱面磁控阴极靶，需要对靶装置内的磁场分布进行研究，进一步讨论靶结构参数对其磁场分布的影响规律。本文根据磁控靶的结构与工作原理，利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件中AC/DC接口，对靶进行三维模型构建、划分网格和仿真计算。通过改变靶内磁体形状尺寸、磁轭形状以及结构排布，对靶面磁场的分布进行规律探究。最终确定新型圆筒式柱面磁控溅射阴极靶内的磁场结构参数，结果表明结构靶面磁场分布均匀且大小满足溅射要求的磁感应强度(20~50 mT)，平行靶面均匀磁场区域达35%~40%左右。通过这类靶磁场结构的研究，为设计优化磁控阴极靶提供依据。
磁控溅射 磁场分布 圆柱靶 有限元分析 结构参数 真空镀膜 设计与仿真 magnetron sputtering magnetic field distribution column target finite element analysis COMSOL COMSOL structural parameter vacuum coating design and simulation
