Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000, Monthly.


JZUS-A is an international "Applied Physics & Engineering" reviewed-Journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017).


Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

CONTENTS

Articles

Experimental study on the minimum design metal temperature of Q345R steel

Xiang-yu Shu, Ying-zhe Wu, Jin-yang Zheng, Bi-nan Shou

DOI: 10.1631/jzus.A1700188 Downloaded: 91 Clicked: 104 Cited: 0 Commented: 0(p.491-504) <Full Text>   <PPT >  9

Chinese summary   <3>  Q345R钢最低设计金属温度的试验研究

目的:Q345R是中国应用最多、最广泛的压力容器钢板材料,其低温韧性在国际上被严重低估. 本文旨在通过大量试验研究,探明Q345R在低温下的实际韧性表征,得到其特有的冲击试验豁免曲线,并确定其合适的使用温度范围.
创新点:1. 基于大量低温试验数据,并考虑应变率的影响,得到了Q345R特有的冲击试验豁免曲线; 2. 采用主曲线方法代替纯冲击试验方法评价Q345R低温韧性,得到了基于主曲线方法的Q345R豁免曲线; 3. 通过比较两类韧性评价方法所得的豁免曲线,最终确定合适的Q345R使用温度范围.
方法:1. 利用试验获得大量的冲击试验数据(图3),通过计算K1(min)-t关系(图5)和Kc-T关系(图9),并考虑应变率的影响(公式(18)),得到Q345R特有的冲击试验豁免曲线(图10); 2. 利用试验方法获得Q345R的主曲线(图4),并用其代替原来的Kc-T关系,得到基于主曲线方法的Q345R豁免曲线(图14); 3. 比较两类方法的K1d-T关系(图13)和豁免曲线(图14).
结论:1. Q345R的低温韧性在国际上被严重低估; 2. 得到了Q345R特有的冲击试验豁免曲线及其合适的使用温度范围; 3. 主曲线方法的引入能进一步拓展Q345R的使用温度范围.

关键词组:Q345R;低温韧性;冲击试验豁免曲线;使用温度;主曲线

Construction simulation of high arch dams based on fuzzy Bayesian updating algorithm

Tao Guan, Deng-hua Zhong, Bing-yu Ren, Wen-shuai Song, Zhi-qiang Chu

DOI: 10.1631/jzus.A1700372 Downloaded: 153 Clicked: 264 Cited: 0 Commented: 0(p.505-520) <Full Text>   <PPT >  9

Chinese summary   <4>  基于模糊贝叶斯更新的高拱坝施工进度仿真

目的:针对当前高拱坝施工进度仿真研究中施工仿真参数难以实现对现场施工状态的有效跟踪的现状,研究施工仿真参数实时更新方法,以提高施工仿真参数及仿真计算结果的准确度.
创新点:1. 通过贝叶斯更新方法,建立施工仿真参数实时更新方法; 2. 基于模糊集理论,并通过对隶属度的取值,实现对仿真计算过程中施工仿真参数变化的有效模拟.
方法:1. 通过对高拱坝施工过程的分析(图1),建立高拱坝施工进度仿真的模型(图2和3); 2. 基于贝叶斯更新方法,建立高拱坝施工仿真参数实时更新方法(公式(4)~(8)); 3. 基于模糊集理论,实现仿真过程中施工仿真参数实时更新; 4. 将模糊集理论与贝叶斯更新整合,建立模糊贝叶斯更新方法,实现施工仿真参数实时更新(公式(17)和(18)); 5. 将实时更新的施工仿真参数应用到施工进度仿真中,实现施工进度的仿真分析.
结论:1. 采用贝叶斯更新方法,减小了施工仿真参数与实际参数之间偏差程度; 2. 采用模糊贝叶斯更新方法,通过不断更新施工仿真参数,使得仿真计算结果与实际施工状态更为接近.

关键词组:高拱坝;施工仿真;贝叶斯更新方法;模糊集理论;施工仿真参数

A composite quadrature element with unequal order integration for consolidation problems

Shuai Yuan, Hong-zhi Zhong

DOI: 10.1631/jzus.A1700218 Downloaded: 69 Clicked: 141 Cited: 0 Commented: 0(p.521-533) <Full Text>   <PPT >  7

Chinese summary   <4>  一种非等阶积分的求积元孔压单元

目的:在对土体固结问题进行求解时,如果对孔压和位移采用等阶积分,当时间步长取值很小时,得到的孔压结果会出现数值振荡,导致精度降低. 本文提出一种非等阶积分的求积元孔压单元,致力于减小孔压振荡,提高单元稳定性和计算精度.
创新点:1. 建立了一种对于孔压和位移采用不同阶积分的求积元复合单元; 2. 有效降低了小时间步长引起的孔压振荡.
方法:1. 通过求积元法对弱形式控制方程进行数值积分,并对比奥固结方程中的位移项和孔压项采用不等阶积分; 2. 通过拉格朗日插值获得位移点上的孔压和孔压点上的位移值; 3. 通过一维及二维问题的数值算例,验证所建立方法的有效性.
结论:1. 通过采用复合求积元单元,大大降低了孔压的数值振荡; 2. 应用复合求积单元时,采用二阶精度的Crank-Nicolson积分格式不会产生随时间的孔压振荡; 3. 本文所建立的单元可以大大提高固结问题求解的数值计算精度和计算效率.

关键词组:弱形式求积元法;不等阶积分;孔压振荡;固结分析

Effect of cemented soil properties on the behavior of pre-bored grouted planted nodular piles under compression

Jia-jin Zhou, Xiao-nan Gong, Kui-hua Wang, Ri-hong Zhang, Guo-lin Xu

DOI: 10.1631/jzus.A1700118 Downloaded: 211 Clicked: 441 Cited: 0 Commented: 0(p.534-543) <Full Text>   <PPT >  8

Chinese summary   <4>  水泥土性质对静钻根植竹节桩抗压承载性能影响

目的:静钻根植竹节桩是一种由预制竹节桩和水泥土组成的组合桩基.通过一系列水泥土试块的无侧限抗压强度试验和静钻根植竹节桩的单桩模型试验,研究水泥土性质对静钻根植竹节桩抗压承载性能的影响. 得出水泥土强度的提高对静钻根植竹节桩桩侧和桩端承载性能的影响规律,为静钻根植竹节桩的设计和推广应用提供理论依据.
创新点:1. 得出静钻根植竹节桩桩端扩大头中水泥土强度的提高对其桩端承载性能的影响规律; 2. 得到静钻根植竹节桩桩周水泥土强度的提高对其桩侧摩擦性能的影响规律.
方法:1. 通过改变静钻根植竹节桩桩端扩大头的水泥土强度的模型试验,得到桩端水泥土强度的提高对桩基桩端承载性能的影响规律; 2. 通过桩周水泥土强度不同的静钻根植竹节桩的模型试验,得出静钻根植竹节桩桩周水泥土强度的提高对其桩侧摩擦性能的影响规律.
结论:1. 提高水泥土强度能够改善静钻根植竹节桩的抗压承载性能;当桩周水泥土强度从0.706 MPa增加到1.21 MPa,桩端水泥土强度从11.10 MPa增加到16.02 MPa时,静钻根植竹节桩极限抗压承载力提高了36%. 2. 当桩周水泥土强度从0.706 MPa增加到1.21 MPa时,不同深度土层中桩侧极限摩阻力增加到1.06-1.36倍. 3. 桩端水泥土强度从 11.10 MPa增加到16.02 MPa时,静钻根植竹节桩的极限桩端承载力增加到1.42倍. 4. 在静钻根植竹节桩的实际工程应用中,增加桩端扩大头处水泥土强度能够有效提高桩基的承载性能,而桩周水泥土强度的增加对桩基侧摩阻力的提高效果不明显.
关键字:静钻根植竹节桩;水泥土性质;模型试验;摩擦性能;桩端承载性能

A simple method for calculating in-situ settling velocities of cohesive sediment without fractal dimensions

Jin-xiao Zhao, Guo-lu Yang, Monika Kreitmair, Yao Yue

DOI: 10.1631/jzus.A1700185 Downloaded: 187 Clicked: 405 Cited: 0 Commented: 0(p.544-556) <Full Text>   <PPT >  14

Chinese summary   <7>  不含分形维数的细颗粒泥沙沉速计算方法研究

目的:推导一种高精度、使用简单且不含有分形维数的细颗粒泥沙沉速计算方法,以应用于原位观测和实现不同计算结果间的相互比较.
创新点:1. 推导出了不含有分形维数的泥沙絮团沉速公式; 2. 将LISST等高精度仪器应用于泥沙絮团密度计算中.
方法:1. 通过理论推导,得到不含分形维数的粘性细颗粒泥沙沉速公式; 2. 通过试验对该公式的精度进行研究,并在此基础上研究不同密度计算方法对该公式精度的影响; 3. 研究不同沉速状态下,泥沙絮团的沉降规律.
结论:1. 通过对比实测沉速与计算沉速的结果可以看出,本文提出的絮团沉速公式在计算泥沙絮团的沉速时精度较高; 2. 通过比较两种不同密度计算方法的结果可以看出,变密度方法具有更高的精度; 3. 通过拟合结果可以看出,公式(15)中的参数η与泥沙所处的沉降区间有关,参数γ与泥沙自身的性质有关.

关键词组:疏浚;泥沙沉速;孔隙率;原位观测;密度函数

Bounded adaptive output feedback tracking control for flexible-joint robot manipulators

Hua-shan Liu, Yong Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1700485 Downloaded: 96 Clicked: 134 Cited: 0 Commented: 0(p.557-578) <Full Text>   <PPT >  12

Chinese summary   <6>  柔性关节机器人有界自适应输出反馈控制

目的:考虑关节驱动力矩受限、结构参数不确定以及缺少部分传感器测量等情况,本文研究力矩输入有界的一般柔性关节机器人自适应输出反馈控制方法,以提高轨迹跟踪性能.
创新点:1. 提出一种基于校正控制的强柔性关节机器人控制方法; 2. 设计一类力矩控制输入有界的自适应输出反馈轨迹跟踪控制器.
方法:1. 引入校正控制,突破传统奇异摄动方法仅适用于弱柔性关节机器人的限制; 2. 通过一类光滑饱和函数和投影型自适应控制律,确保在参数不确定情况下力矩控制输入的有界性; 3. 利用近似微分滤波和高增益观测实现仅需电机侧和连杆侧位置测量的输出反馈控制.
结论:1. 提出的校正控制策略能够较好地适应不同程度的关节柔性; 2. 设计的有界自适应输出反馈控制方法可严格确保作业全程的控制输入值有界,且具有良好的轨迹跟踪性能.

关键词组:机器人;柔性关节;输出反馈控制;有界控制;自适应控制



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