最新刊期
      2006 年 第 38 卷 4 期

        水利与土木工程

      • 2006, 38(4): 1-4.
        摘要：中文摘要: 已有的煤层气渗流研究基于达西定律，而实验表明低渗透介质气体渗流为非线性流。采用实验、理论与计算相结合的方法建立低渗透孔隙-裂隙介质气体非线性渗流运动方程。实验结果表明，低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流曲线是从较低压力梯度下的凹形曲线至较高压力梯度下的直线，是连续变化的曲线，直线延长线不通过坐标原点，存在拟启动压力梯度。根据该普遍特征，建立了非线性渗流运动方程。其参数量纲与物理意义清楚，运动方程计算的理论曲线与实验结果吻合很好，达西定律是运动方程的特例，运动方程可运用于低渗透孔隙-裂隙介质气体渗流理论及开发计算研究。  
        关键词：低渗透;孔隙-裂隙介质;非线性渗流   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2006, 38(4): 5-9.
        摘要：中文摘要: 结合四川岷江福堂水电站调压井工程，运用ANSYS结构有限元软件，在全面考虑调压井井周岩体预固结灌浆和灌浆孔锚筋索预加固技术、井口锁口圈梁加固、井身开挖围岩喷锚支护、整体倒挂砼衬砌和钢板衬砌等关键施工程序的基础上，对本工程调压井井口开挖裸露高度和井身开挖裸露高度等关键施工技术方案进行了数值仿真优化分析，并应用数值仿真优化成果，开展了调压井施工全过程的数值仿真及监测反馈分析，结果表明：计算成果有效指导了调压井工程的安全施工，且对类似工程有很好的参考价值。  
        关键词：复杂地质条件;调压井;施工仿真   
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      • 2006, 38(4): 10-14.
        摘要：中文摘要: 通过对土壤中水分输运的物理机制的分析，利用分数布朗运动（FBM）解释了土壤内水分输运的物理机制，得出土壤内水分输运的定量数理解析模型，模型的解析解是具有分形特征的列维（Lévy）分布。用实例验证了土壤内水分的反常输运特征,揭示了土壤水分运动的内在机制，研究结果具有实际可应用性。  
        关键词：FBM;土壤水分;物理机制;列维分布;反常输运   
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      • 2006, 38(4): 15-18.
        摘要：中文摘要: 鉴于天然明渠与实验水槽中的横向无量纲扩散系数不一致的情况，探讨了变态模型实验中污染物扩散的相似规律。根据水中污染物质输移扩散方程式导出了污染物质在变态模型实验中污染物扩散所需要遵循的相似准则：无量纲横向扩散系数在变态模型与原型中的转换关系式与模型的变化有关，αyp=αym·λl/λh，即与垂向比尺成反比，与水平比尺成正比。通过对某河段原型与模型实验数据的分析表明，所得结论可以用于指导水中污染物在二维横向扩散状况下的变态模型实验。  
        关键词：变态模型;污染物;横向扩散;变比;相似律   
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      • 2006, 38(4): 19-23.
        摘要：中文摘要: 为了研究大空间结构屋面钢构件火灾下温度场的简化计算方法，把国内外现有用于“室内火灾”温度场的简化计算公式和方法，应用于典型尺寸的大空间结构模型，并与数值模拟结果进行比较。给出了对各种方法的计算准确性的分析结果，并从理论和原理的角度对各种方法的优劣进行了综合评价，提出了进一步修正的方向。  
        关键词：大空间结构;温度场;简化计算公式;数值模拟   
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      • 2006, 38(4): 24-28.
        摘要：中文摘要: 将损伤力学引入三峡水电站钢蜗壳外围混凝土的非线性计算，研究混凝土由微观到宏观开裂的演变规律，为结构的损伤评估和配筋设计提供重要的参考。采用编制的正交异性三维损伤有限元程序对蜗壳结构进行损伤计算，细致地分析了钢蜗壳不同内水压力时，其外围混凝土的损伤分布规律及应力应变情况。结果表明:三峡水电站蜗壳结构具有较高的安全储备，结构设计合理。  
        关键词：蜗壳结构;损伤分析;混凝土;裂隙   
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      • 2006, 38(4): 29-33.
        摘要：中文摘要: 针对金子滩、川王宫、乐英3个低水头水电站，通过模型试验，对取水口前的导水墙和拦沙坎（墙）的高程、型式、布置方式、冲沙闸前束水导墙的高程、布置型式、以及水电站的运行方式和泄冲闸前淤沙情况等进行了研究。结果表明：只要采取合理的工程措施，就能保证凸岸取水口取到表层清水，保证水电站的良好运行。几年的电站运行实践也证明了研究结论的正确性。  
        关键词：低水头;水电站;凸岸;取水防沙   
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      • 2006, 38(4): 34-38.
        摘要：中文摘要: 依据结构灵敏度分析理论，采用基于有限单元法的解析灵敏度分析方法，对影响重力坝材料参数反演质量的位移观测点位置进行了研究，得到了坝顶位移最适合于反演大坝弹性模量的结论。同时引入一种新的群集智能优化方法—人工鱼群算法（AFSA），根据大坝坝顶的增量位移进行混凝土大坝和坝基岩石材料参数的反演。算例分析表明：AFSA能够稳定快速地收敛到所求参数的全局最优值；同时加入不同水平的噪音对该算法的数值稳定性进行了研究，结果表明算法稳定性良好。  
        关键词：参数反演;灵敏度分析;人工鱼群算法;数值稳定性;大坝   
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      • 2006, 38(4): 39-43.
        摘要：中文摘要: 为考察外伸端板连接中不同端板加劲肋对节点性能的影响，采用接触问题的弹塑性大变形有限元分析方法，研究了钢梁柱外伸端板连接中不同长度和厚度的外伸加劲肋对节点刚度、承载力的影响，考察了端板变形和连接面受拉侧间隙的变化。研究发现，与梁腹板等厚的等边加劲肋会过早地拉剪屈服，受压侧加劲肋则过早屈服和屈曲。斜角为63.4°，加厚的加劲肋能增大节点的抗弯力臂，减小螺栓拉力，延迟梁受压翼缘的局部屈曲，并能够将梁端塑性铰移向加劲肋的尾部，从而明显提高端板连接节点的强度和刚度。  
        关键词：梁柱连接;外伸端板螺栓连接;端板外伸加劲肋;弯矩转角曲线   
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      • 2006, 38(4): 44-48.
        摘要：中文摘要: 采用非线性全过程数值分析方法, 计算了钢筋混凝土不等肢T形、L形和十字形柱截面模型在多种工况下的截面曲率延性比。以此为基础, 对影响不等肢T形、L形、十字形异形柱截面曲率延性的主要因素作了统计分析，建立了轴压比、纵筋配筋率、体积配箍率、纵筋等级和砼等级等因素与不等肢异形柱截面曲率延性的关系，为不等肢异形柱抗震性能评估提供了依据。  
        关键词：非线性分析;不等肢异形柱;曲率延性比   
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      • 2006, 38(4): 49-52.
        摘要：中文摘要: 为了研究断裂韧度的尺寸相关性，采用中心裂纹圆盘试件，在岛津材料试验机上对有机玻璃(PMMA)纯Ⅰ型、纯Ⅱ型准静态加载条件下的断裂行为进行了实验研究。结果表明，PMMA的断裂韧度与试件的裂纹相对长度α相关，且在试验尺寸范围内I型断裂韧度KIc和Ⅱ型断裂韧度KⅡc均随α增加而降低；KIc受α的影响相对较大，而KⅡc受α的影响相对较小。PMMA的Ⅱ型断裂韧度KⅡc小于I型断裂韧度KIc。  
        关键词：有机玻璃;中心裂纹圆盘;断裂韧度;尺寸相关性   
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      • 2006, 38(4): 53-57.
        摘要：中文摘要: 针对植入性下肢假肢采用传统的一段式骨植入体，长期植入下由于对植入体周围的骨产生应力屏蔽效应继而引起骨质疏松，从而导致植入体松动、脱落而失效的问题,设计了一种新型的多段式结构的植入体。基于人体CT扫描数据建立了相关股骨和骨内植入体模型，针对低、中和高位下肢截肢步行最大生理载荷情况下，采用三维有限元分析方法，对新设计周围骨应力进行了分析研究，并与传统一段式骨植入体和健康自然骨的应力分布情况进行了比较。结果表明新型植入体植入后相比于一段式应力屏蔽和集中的程度得到了有效减轻，与自然状态下骨的应力较为接近，低、中位截肢下应用较好，高位下应力集中较明显，并能保持其在体内的稳定性。  
        关键词：multi-part osseointegrated implant;stress shielding;3D finite element analysis;percutaneous osseointegrated artificial limb   
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        化学工程

      • 2006, 38(4): 58-63.
        摘要：中文摘要: 针对所提出的气柱隔离式静压测量方法用于在线检测粘稠、强腐蚀料浆流动体系密度和液位的可靠性问题，依据热力学和流体静力学原理导出了测量管内气液界面高度随系统温度、压力变化的关系式。以水-空气体系为例计算了160 ℃、0.7 MPa范围内测量管内气液界面的涨落，获得了测量管可靠的工作范围及气柱溢出、测量失效的判定公式。进一步分析了气体通过气液界面扩散传质可能引起的测量失效问题，建立了传质模型，计算表明难溶性气-液体系过程十分缓慢。选用空气-水体系进行了实验验证，在压力0.2 MPa、温度分别为50 ℃和80 ℃两工况下，测量管内通过气液界面传质而引起的界面高度变化量在90 d内小于5%，与理论预测值相当吻合，验证了该方法的可靠性。  
        关键词：粘稠料浆;气柱隔离;静压测量;可靠性   
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      • 2006, 38(4): 64-68.
        摘要：中文摘要: 运用物理场熵的概念，以传热推动力在空间温度场中不可逆损耗，定量表达传热过程不可逆程度，并将温度场熵分析法应用于矩形散热翅片效率的研究，得到温度场熵与翅片长度成正比、与厚度和导热系数成反比的定量关系。并通过与翅片散热效率曲线对比表明，温度场熵不仅反映了传热过程中系统的热力性能和热效，而且揭示了翅片热效变化的内在机理，对优化此类热力系统的设计具有实际应用价值。  
        关键词：温度场熵;传热推动力损耗;熵分析;翅片散热效率   
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      • 2006, 38(4): 82-85.
        摘要：中文摘要: 基于彩色多普勒成像的近测等速面(PISA)算法是临床评价二尖瓣中心返流严重程度的一种常用方法，但对于偏心返流却存在极大低估。针对这一现状，从返流角度和湍流强度两个方面，对传统PISA算法的有效返流瓣口面积(EROA)进行修正。为比较首先用传统PISA算法的EROA对具有不同程度偏心返流的20例患者进行分级，结果误差较大；用改进PISA算法的EROA分级效果良好。对比实时三维超声测得的数据表明修改后的PISA算法相关性更好。  
        关键词：二尖瓣偏心返流;PISA算法;有效返流瓣口面积;湍流强度;返流角度   
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      • 2006, 38(4): 86-91.
        摘要：中文摘要: 为了深入研究质子交换膜燃料电池加湿器的工作性能，从传热传质学的角度分析膜加湿器系统，建立加湿器的机理模型。当已知加湿器入口气体和水流的状态参数（如：温度、流量、压力）以及加湿器的物理参数（如：气道的几何形状和热传导系数等）时，此模型可以计算出加湿器出口气体的相对湿度、温度以及出口水温等变量值。以1 kW质子交换膜燃料电池的参数为依据，用Simulink进行仿真。仿真结果与实验数据的比较表明，模型能够反映出加湿器的实际工作状况。  
        关键词：加湿器系统;质子交换膜燃料电池;相对湿度   
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        材料科学与工程

      • 2006, 38(4): 96-100.
        摘要：中文摘要: 选用聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、甲基纤维素等为分散剂，研究其用量对羟基磷灰石（HA）陶瓷料浆流变性能和电动特性的影响。结果表明：料浆都呈现出剪切变稀的假塑性流体特性，其中添加0.5%甲基纤维素的陶瓷料浆具有较高的Zeta电位值(70 mV)，同时具有优良的流变性和触变性。并对不同分散剂稳定料浆改善其流变性能的可能机理做了初步的探讨。在此基础上，制得了高流变性和触变性的HA料浆，研究了双氧水发泡成型工艺所得的粗坯体及高温烧结体的显微结构。通过该工艺所获得的HA样品孔壁较薄，孔径分布均匀。  
        关键词：羟基磷灰石;流变性;料浆;注浆成型   
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      • 2006, 38(4): 101-104.
        摘要：中文摘要: 对水溶液沉淀法合成的羟基磷灰石(HA)粉末团聚体经冲击波处理后的烧结动力学进行了分析，根据烧结过程中的线收缩率随温度的变化，估算出了烧结的活化能，并与未经冲击波处理的HA粉末比较。研究结果表明：经冲击波处理后，HA粉末的烧结性能得到了改善，未经冲击波处理的HA粉末的烧结活化能为106.5 kJ/mol，而经过冲击波处理后烧结活化能降为63.2 kJ/mol。冲击波处理是一种提高HA粉末烧结特性的有效的方法，这有利于扩大HA陶瓷的应用范围。  
        关键词：羟基磷灰石;冲击波活化;生物医用陶瓷;烧结动力学   
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      • 2006, 38(4): 105-109.
        摘要：中文摘要: 为了提高Fe-B-C合金的韧性，应用稀土-钛-氮复合变质剂改善Fe-B-C合金组织和性能。结果发现，Fe-B-C合金复合变质处理后的凝固组织明显细化，且组织分布均匀，并出现钛硼化合物，钛硼化合物不同于普通Fe-B-C合金中的Fe2B呈网状分布，而是呈断网状和块状分布，特别是经高温热处理后，硼化物变成球状和棒状，Fe-B-C合金韧性明显提高，由8～10 J/cm2提高至22～25 J/cm2。经变质处理的Fe-B-C合金可用于制造轧钢机导卫板，其耐磨性比高镍铬合金钢提高1.3倍。  
        关键词：Fe-B-C合金;硼化物;变质处理;冲击韧性;导卫板   
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        信息工程

      • 2006, 38(4): 110-116.
        摘要：中文摘要: 为了更好地保护数据提供商和合法用户的实际利益，以及给合法用户提供多种服务，将会话密钥S分解成S1与S2之和，在大整数分解困难问题的条件下，构造特殊等式来解密S1（方案1）。在离散对数困难问题的条件下，利用不经意多项式估值协议（OPE）和拉格朗日插值多项式来解密S2（方案2）。在两种方案组合的基础上形成一种新的叛逆者追踪方案。新方案具有多服务性、抗共谋、非对称性、黑盒子追踪、前向安全性和后向安全性等优点，综合性能好于现有方案  
        关键词：多服务;抗共谋;非对称;黑盒子追踪;前向安全性;后向安全性   
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      • 2006, 38(4): 117-121.
        摘要：中文摘要: 为了提高算法的优化性能，通过借鉴模拟退火算法(SA)和遗传算法(GA)的思想，在基本粒子群优化(PSO)算法的基础之上，引入了一个称为接受概率的关键参数，改写了原算法中粒子飞翔的速度公式，使粒子以一定的概率随机在解空间的某一方向上产生停滞行为，提出了一种新颖的粒子群优化方法——随机停滞粒子群优化(SSPSO)。数值计算结果表明，合理地选取接受概率的大小，该算法能在保持原算法稳定性的同时，明显提高算法的优化效率。最后，通过与传统的搜索算法、SA和GA的类比，对SSPSO的性能进行了深入分析。  
        关键词：随机停滞;粒子群优化;群智能;接受概率   
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      • 2006, 38(4): 122-125.
        摘要：中文摘要: 为了更好地表达网络蠕虫传播情况，提出了一种新的蠕虫传播分段模型。根据蠕虫不同阶段的不同特征，将蠕虫传播过程分为3个阶段，对每个阶段分别建模；通过与蠕虫实际传播数据对比，所提出的蠕虫传播分段模型符合蠕虫传播的实际情况，验证了蠕虫传播分段模型的正确性；根据模型的参数，提出了控制蠕虫，减少蠕虫破坏的安全策略  
        关键词：网络蠕虫;传播;模型   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2006, 38(4): 126-130.
        摘要：中文摘要: 宽带信号具有目标回波携带的信息量大及混响背景相关性弱等特点，在声纳系统中应用越来越广泛。为了减小FIR滤波器的幅度和相位误差对宽带波束形成器性能的影响，采用线性约束最小方差自适应算法保证FIR数字滤波器的相位特性严格线性；采用基于幅度误差函数的代价因子自适应迭代算法使FIR数字滤波器通带内近似满足等纹波的幅度特性，达到FIR数字滤波器与设计指标要求最佳匹配的目的。对10阵元等间隔线阵的分析仿真结果表明该方法是有效的，并适用于其它阵型，对于声纳系统具有显著的应用价值。  
        关键词：宽带波束形成;自适应迭代算法;FIR滤波器;线性约束最小方差滤波器   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2006, 38(4): 131-135.
        摘要：中文摘要: 针对中值滤波效果随滤波窗口大小和噪声密度而显著变化的不足，提出了将噪声检测和噪声滤除窗口相分离的方法，采用大窗口检测噪声和小窗口滤除噪声的策略、自适应脉冲噪声滤除策略以提高图象滤波性能。实验表明，该方法在噪声检测的准确性和噪声滤除的有效性方面均有极大提高，并且对不同密度的椒盐噪声都具有很好的滤波性能。  
        关键词：脉冲噪声;中值滤波;双窗口滤波;噪声检测   
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        发布时间：2023-11-28

        电气工程

      • 2006, 38(4): 136-140.
        摘要：中文摘要: 采用自适应非线性阻尼和变能量函数的方法来抑制参数和非线性不确定性、未知有界扰动和未建模动态的影响，并用高增益观测器来估计系统的状态。 针对用输入输出模型描述的非线性参数系统提出的一种鲁棒自适应输出反馈控制法，不必对系统的未知参数进行估计，也不必通过产生附加动态信号来抑制未建模动态。 理论证明，所提方法保证闭环系统的所有信号一致有界，且通过选择适当的设计参数，可使跟踪误差任意的小。仿真结果例证了控制法的有效性。  
        关键词：非线性参数系统;自适应控制;输出反馈;未建模动态;鲁棒性;稳定性   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2006, 38(4): 141-144.
        摘要：中文摘要: GPS/INS组合导航系统动态定位数据的随机误差消除的重要方法是卡尔曼滤波，但运用扩展卡尔曼滤波器进行动态定位滤波时，需要对系统模型和观测模型以及误差模型进行准确建模，特别是载体状态机动时滤波器跟踪能力不强。提出一种GPS/INS组合导航动态卡尔曼滤波的优化算法，引入遗忘因子限制卡尔曼滤波器的记忆长度，充分利用现时的测量数据，改善滤波器的动态性能，并进行计算机仿真实验。仿真结果表明，遗忘因子增加，滤波器的跟踪能力增强，使滤波器达最佳性能。该优化算法比普通的扩展卡尔曼滤波算法的动态跟踪性能好，从而可显著提高导航系统定位精度。  
        关键词：全球定位系统;惯导系统;卡尔曼滤波   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2006, 38(4): 145-149.
        摘要：中文摘要: 为了降低观测向量维数不等时进行融合估计的计算量，分析了扩维滤波法在构造全局观测空间时导致很大计算量的缺陷，提出按照观测数据的实际物理意义来构造维数较低的全局观测空间，将维数不等的各局部观测向量扩展成全局观测空间中的等效表示形式，使其可应用复合量测滤波法进行融合的方法，以克服复合量测滤波法要求观测向量等维的局限，并降低不等维数观测向量融合时的计算量。同时，还给出相关条件下多传感器最小方差融合估计的递推计算公式。仿真实验结果表明，与扩维滤波法相比，本融合估计精度更高，且计算量更低。  
        关键词：量测融合;不等维数观测向量;全局观测空间;扩展变换   
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        发布时间：2023-11-28

        机械工程

      • 2006, 38(4): 150-155.
        摘要：中文摘要: 为了准确获取经由Internet传输的远程测试信号，必须对服务器端接收的包含噪声的混和信号进行消噪及特征信号的提取。采用虚拟仪器编程语言Labwindows/CVI与MATLAB的接口，在Labwindows/CVI编译的服务器端应用程序中调用MATLAB的程序，利用Labwindows/CVI编程的灵活性和MATLAB的强大的数学工具包能够实现信号的传输消噪以及特征信号的提取。本文使用软阀值对信号进行一维小波包分解和重构并加以小波变换的方法对混和信号进行了消噪并提取出了原特征信号，同时利用MATLAB的函数对服务器接收的混和信号进行了频谱分析，结果证明了方法的可行性。  
        关键词：网络虚拟仪器;MATLAB;Labwindows/CVI;特征信号;小波分析   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2006, 38(4): 156-161.
        摘要：中文摘要: 利用ESPI技术测量气流场的散斑位移，CCD快速采集热气流扰动的N帧时序散斑干涉图，采用序列相减或自动相减得到时序相关条纹，对相关条纹进行傅立叶变换、频谱滤波、逆傅立叶变换、三维相位展开，计算出气流快速变化过程中任意时刻物光的相位变化，并得出相位变化与气流场散斑位移和折射率梯度的关系式，也可再现气流场的变化过程，为热物理参数测试中的快速动态过程提供一种实验分析手段  
        关键词：气流散斑场;ESPI;相关条纹;傅立叶变换;散斑位移   
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        发布时间：2023-11-28
      • 2006, 38(4): 162-166.
        摘要：中文摘要: 根据滚圈处筒体的变形及力平衡条件，建立了计算滚圈与筒体间接触压力分布的数学模型。研究了斜压状态下托轮滚圈多体接触模型的特点，开发了斜压接触下托轮滚圈有限元建模程序，该程序适用于任何载荷、载荷比、偏斜角下托轮滚圈的接触有限元分析。应用均匀设计法，设计了托轮与滚圈多体接触的有限元计算方案，通过计算，得出了托轮与滚圈的应力及变形情况。通过对滚圈的变形椭圆度和内、外表面的最大等效应力进行多元线性回归，得到了滚圈的变形椭圆度和内、外表面的最大等效应力随支承载荷、载荷比、托轮偏斜角的变化公式。  
        关键词：托轮滚圈;斜压接触;力学特征;均匀设计法   
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