北京航空航天大学学报

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宫晓琳, 房建成, 郭雷

2008, 34(8): 865-868.

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摘要:
针对空间武器捷联惯性导航系统SINS(Strapdown Inertial Navigation System)动基座快速、精确初始对准问题,建立了空间环境下武器SINS的动基座误差模型,并考虑武器SINS的惯性器件误差.根据姿态传递对准原理,推导了姿态匹配方式下卫星与武器SINS姿态角之差的量测方程.在此基础上,建立了空间武器SINS传递对准的数学模型,设计一种快速对准卡尔曼滤波器.计算机仿真结果验证了该模型的有效性.在10s时间内,可获得与卫星姿态测量系统姿态精度相当的对准精度,同时还能实现武器SINS惯性器件误差的准确标定.

冗余直接驱动阀系统的余度控制策略

蔚永强, 郭宏, 谢占明

2008, 34(8): 869-872.

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摘要:
针对冗余直接驱动阀伺服系统中由于余度降级所造成的性能降低问题,提出一种神经网络自适应滑模余度控制策略.利用径向基函数神经网络RBFNN(Radial Basis Function Neural Network) 的在线学习功能,对系统发生的变化进行快速自适应补偿,使系统状态趋近于滑模面,提高跟踪精度和鲁棒性;并通过与比例微分PD(Proportional-Derivative)算法的并行控制,促进RBFNN的收敛,增强系统的稳定性.通过与PID(Proportional-Integral-Derivative)切换控制策略的对比研究,表明RBFNN自适应滑模余度控制方法不但设计简单,而且能够有效克服余度降级带来的系统性能下降的问题,极大地改善了系统的品质.

压电层合板振动的鲁棒控制

胡举喜, 邱志平

2008, 34(8): 873-877.

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摘要:
研究具有不确定系统参数的压电层合板,同时考虑压电层合板的稳态性能和暂态性能,在模型降阶的基础上,应用融合多性能指标的鲁棒控制理论设计控制器,使压电层合板的振动响应满足给定的期望性能指标集,并使压电层合板对参数摄动具有鲁棒性,对扰动输入具有良好的抑制作用.实现压电层合板的鲁棒控制,使振动幅度快速、准确地得到控制.为解决多指标下不确定压电层合板振动的控制问题提供一种代数方法.

球头锥-柱再入飞行器的动力环境预示

洪杰, 高金海, 马艳红, 朱彬

2008, 34(8): 878-882.

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考察了超声速和高超声速流场中一类球头锥-柱再入飞行器表面稳定压力和脉动压力的分布特性,利用CFX(Computation Fluid Explorer)软件建立球头锥-柱的外流场域网格,对其进行定常、非定常流场分析,给出一套预测表面稳定压力和脉动压力环境的工程新方法.将该方法与理论和经验估算方法进行了对比分析,验证了该方法的可行性和适用性.同时利用该方法研究了马赫数、来流攻角等因素对再入飞行器表面脉动压力环境的影响.利用ANSYS大型软件建立了再入飞行器导弹头部的动力学分析模型,根据确定的再入飞行器表面脉动压力环境和随机振动分析理论,采用有限元谱分析方法计算得到该飞行器弹头部件的随机振动响应加速度的均方根值和功率谱密度曲线,计算结果满足工程应用的要求.

基于危害度航空发动机可靠性评估模型及应用

王大伟, 马艳红, 洪杰

2008, 34(8): 883-886.

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摘要:
针对航空发动机可靠性指标评估的需要,提出了基于危害度故障统计分析模型.该模型考虑各故障样本对发动机危害性的影响,将出现的故障按照对发动机安全、性能、任务及维修等指标的影响进行等级分类,从故障的失效机理出发建立相应的分布模型,采用分布计算和二次分布等算法进行整体可靠性指标评估.应用该模型对英产和国产的2种同类型航空发动机进行了故障统计分析,计算了2种发动机的可靠性指标,并进行了对比分析.最后以累积工作时间和日历工作时间进行了故障的时间变化分析,提出了故障样本的时效性.

滑橇甲板助飞的力学机理分析

王维军, 郭林亮, 屈香菊

2008, 34(8): 887-890.

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针对飞机在滑橇甲板上起飞的特点,基于力多边形的变化过程,以及甲板形状对飞机俯仰转动的作用,分析了飞机性能和品质与甲板参数的适配关系,说明了飞机在低速离舰初期迎角建立的力学机理.迎角的建立综合3个方面的效果:曲面甲板提供正向俯仰角速度,使迎角增加;前轮离舰释放载荷、后轮尚未离舰的过程中,甲板支反力提供低头力矩,使离舰初期俯仰角速度减小;离舰初期升力不能平衡重力,加速度指向前下方,轨迹向下弯曲,速度下偏使迎角增加.对航母/舰载机/起落架多体动力学系统进行数值仿真,结果表明分析合理.

三维五向编织复合材料弹性性能的数值预报

李典森, 刘子仙, 卢子兴

2008, 34(8): 891-895.

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基于三维五向编织复合材料细观结构模型,通过假设挤压固化后编织纱线和轴纱分别具有六边形和正方形横截面以及分析纱线之间的空间几何关系,建立了该类材料的有限元模型.并且,采用有限元方法计算得到了三维五向编织复合材料的弹性性能,分析了编织角和纤维体积含量对弹性性能的影响规律,并与三维四向编织复合材料的相应结果进行对比,同现有的实验数据进行了比较,验证了数值预测的有效性.结果表明:三维五向编织复合材料具有良好的力学性能,轴纱的加入使得轴向力学性能得以增强.

接收机的非理想性对复相关值测量的影响

赵锋, 苗俊刚, 万国龙, 薛永

2008, 34(8): 896-899.

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分析了矩形模型接收机频率响应的非理想性对综合孔径微波辐射计复相关值测量的影响.频率响应非理想性包括中心频率不一致、带宽不一致、群延迟不一致、本振相位不一致及带内波动,它们通过条纹洗涤函数产生复相关值测量误差.分析结果表明,群延迟不一致与本振相位不一致是产生复相关值相位误差的主要原因,中心频率不一致、带宽不一致、群延迟不一致及带内波动是产生复相关值幅度误差的主要原因,通过噪声注入法可校正这些幅度和相位误差,并用以上理论对北航二维综合孔径微波辐射计(BHU-2D)校正前后的误差进行了估计.

积冰几何特性对翼型性能影响的神经网络预测

袁坤刚, 曹义华

2008, 34(8): 900-903.

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积冰几何形状对翼型气动系数的影响是复杂的.采用BP(Back Propagation)神经网络的LM(Levenberg-Marguardt)学习算法,建立明冰的典型几何特性(冰角前缘半径、冰角高度和冰角位置)对翼型气动系数影响的神经网络,得到该3种几何参数对气动系数影响的规律;建立了典型冰形参数对最大升力系数影响的神经网络,该网络能很好的预测冰形参数对应的最大升力系数值;此外,建立了冰型位置对舵面铰链力矩系数影响的神经网络.仿真结果表明,BP神经网络仿真结果与实验值具有高度一致性,并能预测非实验值条件下的气动系数;翼型表面积冰位置变化对气动系数影响最大;铰链力矩系数在失速迎角达到之前就发生突变,可以更安全地用来预测失速的发生.

不完整带隙结构在微带天线中的应用

吕善伟, 赵晓纪, 冯文全, 张江林

2008, 34(8): 904-906.

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摘要:
为了使微带贴片天线满足导航和通信等应用设计的某些特殊要求,提出了一种可改善微带天线性能的不完整电磁带隙结构:首先在普通的切去两个对角的方形圆极化贴片天线周围一定距离处附加电磁带隙结构,使谐振频率增加而带宽变化不大;然后,在此基础上又将接地板外侧四边切去窄方形金属层,从而形成方形环介质层.仿真结果表明:新型结构可提高传统贴片天线的低仰角增益和总增益,同时可使传统微带天线较好地实现双频工作.

基于凹槽火焰稳定器的煤油超声速燃烧试验

王辽, 韦宝禧, 章成亮, 徐旭

2008, 34(8): 907-910.

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在直联式超声速燃烧试验台上进行了煤油的超声速燃烧试验,使用了4种不同结构的凹槽火焰稳定器和多种直径的煤油喷嘴,煤油当量比0.24~1.32,引导氢当量比0.53,在多种工况下均实现了煤油的成功点火和稳定燃烧.通过测量燃烧室壁面静压分布比较不同工况下煤油燃烧性能.研究发现:凹槽结构对煤油的点火性能影响较大,较大的凹槽长深比更有利于煤油的点火,部分凹槽能在无引导氢条件下实现煤油自燃点火;试验中使用的4种凹槽均有较好的火焰稳定效果,煤油燃烧时燃烧室壁面压力平稳;煤油当量比是影响煤油燃烧性能的最主要因素.在煤油当量比相同的条件下,较高的喷注压力能够提高煤油的燃烧性能.

金属化丙烯酸酯橡胶微球的制备及其电性能

高达利, 詹茂盛

2008, 34(8): 911-915.

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采用化学镀方法,对微米级丙烯酸酯橡胶(ACM,Acrylate rubbers)微球进行表面金属铜镀覆;通过对镀铜反应进程的控制,制备出了镀层致密、包覆均匀的低密度ACM核-铜壳结构复合导电微球(简称镀铜ACM复合微球);研究了镀铜ACM复合微球表面铜镀层的结构、形貌及微球的电性能.结果表明:应用化学镀的方法可以对ACM微球进行表面金属铜镀覆;通过控制镀液中OH^-的补加量,能够准确控制化学镀铜反应进程及表面镀层包覆程度;不同包覆程度的镀铜ACM复合导电微球的体积电阻率均随外加压力增大而降低,几乎不随通电时间变化,但随温度升高表现出阻-温特性.

铝热合成FeNiCr/NiAl-TiC涂层的时效研究

王根龙, 席文君

2008, 34(8): 916-919.

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用铝热反应合成工艺在钢管内表面制备出了FeNiCr/NiAl-TiC复合涂层.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段研究了涂层显微结构以及固溶时效对FeNiCr/NiAl-TiC涂层显微结构的影响.研究表明,FeNiCr/NiAl-TiC复合涂层由TiC,NiAl,α-FeNiCr三相组成,晶粒细小,合金基体由α-FeNiCr和NiAl两相组成,其中NiAl相尺寸约为100nm.经过固溶时效,物相组成不变,TiC形态和尺寸稳定,α-FeNiCr基体中NiAl相的尺寸约为400nm,时效后NiAl和α-FeNiCr仍保持共格关系.

角速率输入下圆锥补偿算法的一般形式

杨胜, 房建成

2008, 34(8): 920-924.

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传统圆锥补偿算法直接应用于由速率陀螺组成的捷联惯导系统时,算法误差明显增大.为抑制算法误差,提出了一种以角速率为输入信号,任意子样数圆锥补偿算法(包括改进算法)的一般形式,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,推导了相应的圆锥补偿系数方程和算法误差表达式.利用给出的公式,求解一个线性方程组即可得到圆锥补偿系数,可方便快捷的设计任意子样数的角速率圆锥补偿算法以及改进算法.仿真结果表明,所设计的改进算法比同子样数常规角速率圆锥补偿算法在精度上有明显提高.

计算机网络防御策略模型

夏春和, 魏玉娣, 李肖坚, 何巍

2008, 34(8): 925-929.

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目前计算机网络防御研究中缺乏高层且易于细化的策略建模方法,因此在分析Or-BAC模型(Organization Based Access Control model)的基础上,对网络防御控制行为进行抽象,建立计算机网络防御策略模型(CNDPM,Computer Network Defense Policy Model).该模型对保护、检测和响应等策略进行统一建模,并引入角色、视图、活动自动分配的方法,以提高分配的效率,同时给出了策略到规则的推导规则,以细化为具体的防御规则.还给出了策略的完备性、有效性和一致性的形式化描述及分析.实例分析表明,该模型表示的计算机网络防御策略,能够有效地转化为防御规则,具有较好的实用性和扩展性.

一种面向片上网络的链路调度算法

张哲, 龙翔, 高小鹏

2008, 34(8): 930-934.

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新兴的片上网络(NoC, Network-on-Chip)通常采用虫孔交换技术,其中的链路调度机制难以保证报文级的转发延迟.提出的逆向锚点轮转(RARR, Reverse Anchored Round-Robin)调度算法结合了逐个微片轮转(FFRR, Flit-by-Flit Round-Robin)和逐个报文轮转(PPRR, Packet-by-Packet Round-Robin)调度算法的特点.RARR算法在报文的头微片抵达目的节点前以逐个微片的方式实施调度;此后以最后一跳的链路为起点,沿该报文的转发路径逆向的、逐跳的为所有片段请求和调度锚点.RARR算法将获得锚点的报文设置为最高优先级,对其实施报文级的调度;当锚点报文转发过程中断时,以逐个微片的方式轮转调度其他报文.RARR算法的基本思想源于锚点轮转(ARR, Anchored Round-Robin)调度算法,但是其中关键的锚点调度机制更具确定性,同时消除了ARR算法中的死锁问题.利用周期精确的虫孔交换网络仿真环境量化评估了常见的轮转调度算法,包括FFRR,PPRR,ARR和RARR.实验结果表明,RARR算法具有最优的性能.

一类有色噪声干扰随机系统最小二乘递推辨识

王冬青

2008, 34(8): 935-939.

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提出一类有色噪声干扰随机系统的辅助模型最小二乘递推辨识算法.此算法结合辅助模型辨识思想和递推增广最小二乘理论,用辅助模型的输出代替辨识模型信息向量中未知中间变量,用估计残差代替信息向量中不可测噪声项,从而可以运用递推辨识思想来估计系统所有参数,包括噪声模型参数.仿真例子说明提出算法的有效性.

二进制数开任意正整数次方运算的硬件方法

赖大彧, 刘荣科

2008, 34(8): 940-943.

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一种适合于硬件的、普适的、开任意次方的方法,从左至右进行计算,首先得到开方结果的高位,最后得到低位.应用到FPGA(Field Programmable Gate Array)中,与查表结合,对不同的开方次数,模块修改非常方便,普适性较高.该方法消耗的时间与开方的次数呈线性关系.在对一个12bit数开三次方时,消耗的时间不足传统循环搜索法的50%,所消耗的存储空间不足传统的查表法的2%,并且存储空间上的优势在被开方位数越大的时候越明显.更重要的是,该方法所用的模块只需修改数据位宽和循环次数两处地方就可以提高到任意的精度.

壁面展向匀速运动的槽道湍流的直接数值模拟

万曦, 马树微, 张劲柏, 李椿萱

2008, 34(8): 944-947.

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为了解展向存在匀速流动时湍流槽道流动的特性,应用直接数值模拟方法研究了壁面的展向运动对湍流槽道流动的影响.采用标准谱方法对固定质量流率条件下,上壁面展向运动速度分别等于零、流向流量平均速度以及两倍于流向流量平均速度等3种情况进行了直接数值模拟.结果表明,壁面的展向运动会导致表面摩擦力的增大,二阶湍流统计量诸如均方根速度脉动、雷诺剪切应力和均方根涡量脉动等都会随着壁面展向运动速度的增大而显著增长,同时,槽道截面上的均方根速度脉动也变得更均匀.

基于多星联合侦察的卫星数传调度问题模型

李云峰, 武小悦

2008, 34(8): 948-951.

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基于多星联合侦察的卫星数传调度问题是研究如何为卫星数传任务中每个单数传任务分配地面资源及数传时间的问题,对该问题的模型进行了研究.首先建立了单数传任务模型及卫星数传任务模型;然后在此基础上建立了问题的约束满足优化模型,重点分析了问题的目标函数及主要约束条件;为了解决该问题,最后提出了一个基于双综合优先度的启发式调度算法,并通过实例验证了算法的有效性.研究成果实现了问题的形式化描述,并给出了一种有效的问题求解算法.

巡航导弹红外辐射及大气衰减计算模型

毛峡, 董旭阳, 刁伟鹤

2008, 34(8): 952-955.

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对巡航导弹3个主要辐射源:蒙皮、尾喷管及羽流进行了深入分析,建立了巡航导弹红外辐射计算模型.此外,在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑高度、倾斜及气象条件等各种因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响,建立了大气透过率的理论模型与计算方法.最后,以某型号巡航导弹为例,利用此模型计算了3~5μm和8~12μm两个波段的红外辐射强度、大气光谱透过率和平均透过率,以及经过大气衰减后的红外辐射强度,并对计算结果进行了分析.结果表明,这是一种计算巡航导弹红外辐射的简单方法.

圆锥运动及其影响的3种描述方法

余杨, 张洪钺

2008, 34(8): 956-960.

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摘要:
从旋转矢量方法、欧拉角方法及刚体有限转动方法出发对圆锥运动及其影响进行了阐述,得到了各方法下的等效陀螺漂移公式以及三者之间的关系;并对圆锥补偿算法在每种方法下的补偿效果进行了研究.结果表明: 刚体有限转动方法与旋转矢量方法是完全等价的,欧拉角方法仅在小角度振动情况下与它们等价;圆锥补偿算法在旋转矢量方法和欧拉角方法下均有效,并在振动角较小时补偿效果一致.旋转矢量方法和刚体有限转动方法重点在于圆锥补偿算法的开发,而欧拉角方法重点则在于指导圆锥运动转台实验设计以验证圆锥补偿算法.

V型沟槽表面流动换热的比拟特性

刘昆, 陶智, 吴宏, 王蛟

2008, 34(8): 961-963.

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摘要:
利用实验的方法,对静止状态下"V"型沟槽表面通道在不同雷诺数下的流动与换热特性进行了比拟研究.研究结果表明:相比平板通道流动,宽与深均为0.5 mm(h=s=0.5 mm)的沟槽表面在实验范围内(10 000<Re<80 000)具有明显的减阻效果,同时具有弱化换热特性,证明了比拟理论的正确性,且减阻效果和弱化换热效果随着雷诺数增加而减小.此研究为涡轮叶片外换热提供了一种技术储备.

骑座相贯线焊接机器人运动学分析及仿真

李晓辉, 汪苏

2008, 34(8): 964-968.

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摘要:
针对复杂相贯线曲线机器人自动焊接的特殊要求,开发了骑座式相贯线焊接机器人,并通过对机器人结构进行合理简化建立了机器人的D-H连杆坐标系.根据D-H连杆坐标系,推导了机器人的运动学正解方程和逆解方程,并结合机器人关节变量的取值范围,确定了逆解的唯一性.然后通过Matlab仿真软件对机器人的运动学进行了仿真,结果表明所得的机器人正、逆运动学方程完全正确.仿真误差表明所得结果完全可以满足工程需要,为相贯线焊接机器人的轨迹控制和离线编程提供了依据和算法支持.

数据流频繁闭集的在线挖掘

刘春, 郑征, 蔡开元, 张师超

2008, 34(8): 969-972.

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摘要:
基于算法LossyCounting,提出了数据流频繁闭集的在线挖掘算法LC_Closed(LossyCounting_Closed).设计了基于前缀树的频繁闭集压缩存储结构CI-forest(ClosedItemsets-forest),利用该数据结构可以快速的插入和查询闭集模式,且在处理新的事务数据时能够快速定位相关的历史闭集模式.该算法采用在线的处理方式,提高了算法的实时性.实验的结果证明该算法是有效的.

锂离子电池失效率模型的探讨

贾颖, 黎火林

2008, 34(8): 973-975.

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摘要:
以工作电流和工作温度(壳温)为主要考虑因素,建立了锂离子电池基本失效率模型和工作失效率模型.以试验数据为基础,参照国军标GJB/Z299,提出了失效率相关的调整系数(π系数)及其取值方案.采用失效率模型,通过数值计算得到基本失效率预计值,将预计值与试验值进行了比较.最终计算结果表明,得到的失效率模型可以应用于工程实践,锂离子电池效率模型的建立,为其可靠性预计提供了基础.

基于SVM的浮动车行驶模式判断模型

诸彤宇, 郭胜敏, 吕卫锋

2008, 34(8): 976-980.

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摘要:
浮动车在低速情况下存在两种行驶模式,如不能对上述模式进行准确区分,将严重影响浮动车实时路况计算的精度和效率.研究和设计了一个基于支持向量机(SVM,Support Vector Machine)的浮动车行驶模式判断模型,并针对性地提出了一种简单的基于隶属度矩阵的特征评价和选择方法.实验表明通过上述方法选择的特征子集所训练的分类器在测试样本集上具有92.6%的分类准确性;经过行驶模式分析后,浮动车系统的准确性有显著提升.

高超声速飞行器冲压燃烧室随机振动响应分析

高金海, 马艳红, 洪杰, 刘伟

2008, 34(8): 981-985.

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摘要:
利用高超声速冲压发动机燃烧室结构试验结果完成了地面试验状态下燃烧室壳体复杂结构随机振动响应分析,并与试验结果进行了对比分析,试验验证了所采用的飞行器复杂结构随机振动响应分析方法和技术途径.在此基础上,采用试验压力载荷数据,对飞行状态下燃烧室结构的随机振动响应进行了分析,得到燃烧室结构加速度响应的功率谱密度曲线及均方根值,该项工作对飞行器的动力环境初步预示工作具有重要的工程应用价值.

航空发动机燃烧室安装座相贯线焊缝焊接模拟

汪苏, 周锋, 张瑛莉

2008, 34(8): 986-990.

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摘要:
针对航空发动机的关键部件之一——燃烧室安装座建立了相贯线焊接的数值分析模型.基于SYSWELD软件的焊接分析功能,运用有限元分析方法研究了燃烧室安装座相贯线焊接时引起的焊接变形,模拟了安装座相贯线焊接时的温度场、应力场、相变以及变形情况.结合整个安装座的实际工作状况对模拟结果进行了分析,同时对相贯线焊接过程中产生的变形从数学上进行了分析和探讨,得到了安装座相贯线焊接模型的变形分布及位置,为实际焊接提供了理论依据,有助于安装座焊接工艺的改进.该分析方法对焊接领域诸多类似问题的处理也有借鉴意义.