Journal of Zhejiang University SCIENCE A

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

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Special Feature from the 5th Advanced Design Concepts and Practice Workshop (ADCP 2015) (Guest Editor: Yu-sheng LIU)

An initial categorization of foundational research in complex technical systems

Imre Horváth

DOI: 10.1631/jzus.A1500172 Downloaded: 1280 Clicked: 7956 Cited: 1 Commented: 0(p.681-705) <Full Text>   <PPT>  945

Chinese summary   <653>  复杂技术系统中基础研究的初步分类

目的:对于复杂技术系统,给出不同研究领域的初步分类,并找出一些研究关注的问题。
创新点:提出了一种推理方法,将复杂技术系统的研究领域分为三类。
方法:1. 对相关的学术刊物进行直觉探索;2. 对领域和子领域研究给出基于证据的分类规范;3. 对基于相关学术刊物的控制给出的分类进行提炼与验证。
结论:复杂技术系统的研究领域分为三类,分别为:(1)智能化类,包括哲学、本体和认识论;(2)实现类,包括方法论和复杂技术系统的创建;(3)影响类,包括表现和价值学。

关键词组:基础研究;复杂技术系统;初步分类;研究范畴与领域

Informal and formal modelling of engineering processes for design automation using knowledge based engineering

Vibhor Trehan, Craig Chapman, Pathmeswaran Raju

DOI: 10.1631/jzus.A1500140 Downloaded: 618 Clicked: 1315 Cited: 0 Commented: 0(p.706-723) <Full Text>   <PPT>  340

Chinese summary   <12>  基于知识工程的设计自动化工程步骤的非规范化和规范化建模

目的:目前基于知识工程的设计过程自动化领域有一个缺陷,即缺乏一个语法、语义、公理完善的过程模型表示技术以便在不同平台之间共享,从而实现互操作。研究期望通过两个关键步骤来实现设计过程自动化。
方法:1. 对非规范化建模方法进行分析对比(表1); 2. 分析过程建模技术应该满足的功能,细化成不同的要点对不规范的建模方法进行分析对比,同时分析可以表示不同设计分解特征的规范建模技术。
结论:1. 明确了设计过程自动化的两个关键步骤:(1)非规范化地获取设计过程中的关键点,(2)将非规范化模型映射为规范化表示; 2. 分析得出表示不同设计分解特征的规范化表示方法和技术(表2);3. 根据分析结果,可以选择最优的非规范化和规范化建模方法,从而支持设计过程自动化。

关键词组:基于知识的工程;设计自动化;过程模型;规范化表示;过程自动化

A novel approach for parallel disassembly design based on a hybrid fuzzy-time model

Zhi-feng Zhang, Yi-xiong Feng, Jian-rong Tan, Wei-qiang Jia, Guo-dong Yi

DOI: 10.1631/jzus.A1500155 Downloaded: 569 Clicked: 1324 Cited: 3 Commented: 0(p.724-736) <Full Text>   <PPT>  315

Chinese summary   <13>  一种基于混合模糊模型的新型并行拆卸设计 方法

目的:解决考虑模糊环境条件影响下的复杂机械产品并行拆卸路径规划问题,并给出成本和模糊时间最优的拆卸方案。
创新点:建立混合模糊模型,引入三角模糊数表示拆卸工序加工时间,提高拆卸路径规划的环境适应性;采用并行加工方法,尽可能地提高生产资源利用效率,缩短加工时间和降低加工成本;使用混合编码方式,用同一条染色体表示拆卸工序和工位信息,简化模型表达和运算;在遗传算法中引入高斯变异方法,提高算法的收敛速度。
方法:1. 引入一个包含N个工位和L个零部件的拆卸序列规划问题,提出混合模糊拆卸模型实现对此问题的数学描述;2. 采用包含高斯变异算子的遗传算法,对结果进行优化计算,以得到最短的模糊加工时间和加工成本;3. 将本文所述方法的计算结果与快速搜索随机树算法的运行结果进行比较。
结论:在算法分别迭代50次、100次和150次的情况下,本文所述方法得到的最优解均优于快速搜索随机树算法的解,并且运行时间均短于快速搜索随机树算法。

关键词组:并行拆卸;序列规划;模糊时间;遗传算法

Civil Engineering

Distributed indeterminacy evaluation of cable-strut structures: formulations and applications

Jin-yu Zhou, Wu-jun Chen, Bing Zhao, Zhen-yu Qiu, Shi-lin Dong

DOI: 10.1631/jzus.A1500081 Downloaded: 614 Clicked: 842 Cited: 0 Commented: 0(p.737-748) <Full Text>   <PPT>  329

Chinese summary   <12>  索杆结构分布式不定数分析:推导和应用

目的:针对预张力索杆体系,将构件刚度与体系判定相结合,提出分布式静不定和分布式动不定的计算方法,使体系分析从"系统"层面向"构件"层面延伸。
创新点:1. 推导出具有广泛适应性的分布式静不定公式,并证明与原有方法的内在关系。2. 首次提出分布式动不定数学公式。3. 给出分布式不定数的物理意义及潜在的应用。
方法:该方法在平衡矩阵理论基础上,采用奇异值分解法分别求解相互正交的两类单元变形量和两类节点外荷载模态;在排除整体刚体位移模态后,利用该正交性,求解分布式静不定和动 不定。
结论:1. 该方法能克服已有方法中的奇异性问题,具有普遍性,可适用于动定及动不定结构。2. 作为结构双对称性的代表,分布式静不定数可被用作一个简单而有效的分组准则;该准则能提高二次奇异值找力法(DSVD)的效率并能为设计师提供更多的初始预应力设计可能性。3. 揭示分布式静不定与结构重要性及结构敏感性间的关系。4. 分布式动不定数可被用作节点可动性的一个基本指标。

关键词组:柔性结构;索杆结构;分布式不定数;初始预应力设计;找力分析;奇异值分解;形状变换

Experimental investigation on mechanical properties and permeability evolution of red sandstone after heat treatments

Jin Yu, Shao-jie Chen, Xu Chen, Ya-zhou Zhang, Yan-yan Cai

DOI: 10.1631/jzus.A1400362 Downloaded: 959 Clicked: 1345 Cited: 6 Commented: 0(p.749-759) <Full Text>   <PPT>  368

Chinese summary   <13>  热处理后红砂岩力学性能及渗透性演化规律三轴试验研究

目的:研究高温热开裂后红砂岩的物理力学性能和渗透性的量化变化规律。
创新点:1. 相比于传统液体稳态流渗透率测试法耗时多的缺点,本文通过氮气渗透方式,可快速获得低渗透率岩样的稳态流渗透率;2. 从裂隙体积变化角度,分析不同温度热开裂红砂岩在三轴压缩条件下的各裂隙发展阶段,讨论其与渗透性演化的 关系。
方法:1. 通过纵波波速测试和带渗透性实时监测的三轴压缩试验等手段,获得热处理后红纱岩基本物理力学性质参数(表1和表2)、不同围压下的全应力-应变关系曲线、轴向应变-体变关系曲线以及渗透率变化曲线(图4和图8);2. 通过理论分析和计算,获得轴向应变与裂隙体变的关系曲线(图9),分析裂隙演化5个阶段中渗透率的演化规律。
结论:1. 由20到200 °C,红砂岩原生孔隙和裂隙发生闭合,增加了试样密实度,并引起强度和弹模的提高以及初始渗透率的降低;从200到600 °C,红砂岩内部结构逐渐劣化,导致强度和弹模降低,峰值应变和初始渗透率提高;2. 加载过程中试样渗透率随裂隙的演化而变化,裂隙演化可分为压密、线弹性变形、裂隙稳定发展、宏观剪切破坏和应变软化5个阶段。这5个阶段中渗透率变化趋势不同;3. 当受热温度继续增大至800 °C时,红砂岩出现严重的裂纹致使其破坏。

关键词组:热处理;红砂岩;三轴压缩试验;力学性能;渗透性

Air accumulation in high-lift siphon hoses under the influence of air dissolution and diffusion

Yue-liang Cai, Hong-yue Sun, Yue-quan Shang, Zhi-jun Wu

DOI: 10.1631/jzus.A1400358 Downloaded: 752 Clicked: 1220 Cited: 2 Commented: 0(p.760-768) <Full Text>   <PPT>  270

Chinese summary   <688>  空气溶入与扩散对高扬程虹吸管内空气积累影响

目的:探索长时间停流情况下高扬程虹吸管中空气累积现象的发生发展及其对虹吸持续工作的危害,并给出应对该现象的工程预防措施。
创新点:利用物理模型实验,结合理论解析推导,得到高扬程虹吸管内空气累积的原因及关键影响因素,突破高扬程虹吸排水在少雨地区的使用局限,给出其长期适用的工程设计条件,对其在实际边坡工程中的推广应用提供理论技术指导。
方法:通过物理模型试验,揭示长期停流虹吸管内出现空气累积的必然性;利用理论公式推导,对不同因素的影响结果进行对比分析,得出影响空气累积的主要因素。
结论:1. 溶于水的空气因压力降低而析出、管端空气溶入扩散到虹吸管顶部及温度变化引起空气析出等现象是无法避免的;其中,原有空气的析出及温度变化引起的空气累积是主要因素;2. 边坡虹吸排水设计时进水端口距控制水位至少应预留2.05 m的地下水位上升余量,或者保持出水口的高程比进水口高程低4.1 m来保证析出空气段处于下水管中。

关键词组:边坡;虹吸排水;旱季停流;空气累积;气体扩散;温度

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