Journal of Zhejiang University SCIENCE A

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

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Review

Review: Typical dielectric elastomer structures: dynamics and application in structural vibration control

Zhi-long Huang, Xiao-ling Jin, Rong-hua Ruan, Wei-qiu Zhu

DOI: 10.1631/jzus.A1500345 Downloaded: 3550 Clicked: 7645 Cited: 2 Commented: 0(p.335-352) <Full Text>   <PPT>  3533

Chinese summary   <900>  典型介电弹性体结构:动力学及其在结构振动控制中的应用

目的:介电弹性体由于其卓越的优势受到工程界的广泛关注。本文主要综述典型介电弹性结构的动力学的理论和实验研究及其在振动控制中的应用,并指出其中存在的挑战及可能应用于研究的理论。
创新点:1. 综述四类典型介电弹性体结构的动力学数学模型和动力学行为,以及相应的动力学实验结果研究;2. 综述两类典型的介电弹性体结构在振动控制中的应用及相应的控制算法。
方法:1. 从力学的角度出发,根据介电弹性体的结构形状,研究球形、矩形、管状及圆形介电弹性体结构的动力学模型数学描述及动力学行为;2. 实验分析介电弹性体结构的面内及离面动力学行为;3. 分析堆栈式和管状式介电弹性体结构在振动控制中的应用及控制算法。
结论:1. 现有的介电弹性体结构动力学方面的理论研究局限于使用低阶模态,对高阶模态还未涉及; 2. 现有施加在介电弹性体结构的机械力和电压都是时间的确定性函数,随机情形还属于空白;3. 对介电弹性体结构的随机最优控制,特别是以电压为控制项还未研究。

关键词组:介电弹性体;动力学行为;振动控制;控制算法;随机激励

Articles

Basic parameters of the static stability, loads and strength of the vital parts of a bucket wheel excavator’s slewing superstructure

Srđan M. Bošnjak, Nebojša B. Gnjatović, Sreten D. Savićević, Milorad P. Pantelić, Ivan Lj. Milenović

DOI: 10.1631/jzus.A1500037 Downloaded: 1298 Clicked: 1740 Cited: 0 Commented: 0(p.353-365) <Full Text>   <PPT>  533

Chinese summary   <12>  斗轮挖掘机回转支承上部结构中关键部件的静态稳定性基本参数、负载和强度研究

目的:斗轮挖掘机回转支承上部结构的重量和重心位置不仅在设计过程中非常重要,在斗轮挖掘机组装完成后和运转时同样重要。本文旨在研究各参数对重心位置的影响。
方法:1. 分析比较由数值模拟和实验得到的静态稳定性基本参数;2. 构建上部结构的3D模型(图1~3),并根据斗轮挖掘机组装完成后的重量分布对模型进行质量修正;3. 对上部结构进行负载和应力分析。
结论:1. 上部结构一个较小的质量变化(1.5%)会导致重心位置一个较大的变化(902 mm),从而不得不明显增加配重的重量(24 t)来保持平衡;2. 构建的3D模型可以得到精确的上部结构重量分布和重心位置;3. 由DIN 22261-2标准规定的眼板应力被证明并不安全。

关键词组:斗轮挖掘机;回转支承上部结构;静态稳定性参数;负载;强度

Static and dynamic behavior of concrete slabs reinforced with chemically reactive enamel-coated steel bars and fibers

Dong-ming Yan, Shi-kun Chen, Gen-da Chen, Jason Baird

DOI: 10.1631/jzus.A1500301 Downloaded: 1013 Clicked: 1173 Cited: 1 Commented: 0(p.366-377) <Full Text>   <PPT>  272

Chinese summary   <11>  活性瓷釉涂层钢筋及钢纤维增强混凝土板动、静力学特性研究

目的:活性瓷釉涂层能够显著增强钢筋的防腐蚀能力,同时明显提升钢筋与混凝土的粘结力。通过对活性瓷釉涂层钢筋以及钢纤维增强混凝土板在动、静力荷载作用下的承载力、变形特性以及破坏特征的研究,为活性瓷釉涂层技术在钢筋混凝土结构中的应用奠定理论基础。
创新点:1. 对活性瓷釉涂层钢筋混凝土板的动、静力学性能进行系统研究;2. 探究活性瓷釉钢纤维在混凝土结构中的作用机理。
方法: 1. 通过对活性瓷釉涂层钢筋混凝土板进行爆炸实验(图3),揭示活性瓷釉涂层钢筋混凝土结构的动力破坏特征(图5和6);2. 通过对活性瓷釉涂层钢筋混凝土板进行静力实验(图4),研究在"点"荷载和"线"荷载作用下混凝土板的力学性能;3. 通过分析钢纤维在钢筋混凝土结构中的传力机理,提出活性瓷釉涂层钢纤维在钢筋混凝土结构中的设计方法(图13)。
结论:1. 活性瓷釉涂层能够显著改善钢筋在混凝土结构中的传力性能;在动力荷载作用下,涂层钢筋混凝土结构的破坏程度明显减轻。2. 活性瓷釉涂层能够显著改善钢筋混凝土结构的变形特性,大大增强其耗能能力。3. 采用活性瓷釉涂层的钢纤维,其纤维长度可适当减小。

关键词组:活性瓷釉涂层;爆炸荷载;破坏特征;钢纤维

Developing planning indicators for outdoor wind environments of high-rise residential buildings

Xiao-yu Ying, Grace Ding, Xiao-jun Hu, Yin-qi Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1600026 Downloaded: 904 Clicked: 1082 Cited: 0 Commented: 0(p.378-388) <Full Text>   <PPT>  283

Chinese summary   <14>  室外风环境视角下的高层住宅项目规划指标研究

目的:确定建筑容积率、建筑密度和建筑层数之间的关系,并将其作为主要的规划指标,研究其对室外风环境的影响。
创新点:在以高层、高密度为特点的城市建设中,一个地块的用地规划指标可直接影响居住区的室外物理环境质量。一个高层建筑群的规划设计不应该只关注建筑物,还应考虑室外物理环境的品质。本研究从室外风环境角度出发,对13种"容积率-建筑密度-建筑层数"指标组合形成的高层建筑群布局进行对比,从而得到可直接服务于城市建设项目的规划策略。
方法:1. 通过确定建筑容积率、建筑密度和建筑层数之间的关系,建立三维高层建筑群布局模型,列出19种可能的指标组合(图2);2. 通过日照模拟分析工具Tarch和建筑消防间距计算筛选出13种符合当前规划要求的指标组合;3. 运用风环境模拟软件Phoenics,对13种指标组合形成的高层建筑群布局进行风环境模拟运算;利用图形分析软件Photoshop CS,计算出舒适风面积比值,并进行相互对比(图3和4);4. 根据土建造价对不同建筑群布局的总造价进行对比(图6)。
结论:在规划设计中,通常认为较低的容积率和较低的建筑高度意味着建筑体量较小,室外物理环境会更好。但是,本研究发现建筑层数越多、建筑高度越高,行人高度的室外舒适风区面积越大。不过,建筑层数从25层升到30层,舒适风区面积增加有限。加之考虑层数越高导致造价越高的因素,当面对容积率为2.0~4.0的高层地块时,不能简单地认为建筑层数最高的规划方案就是最好的方案。

关键词组:室外风环境;规划指标;建筑群布局;高层建筑

Laboratory investigation of the strength development of alkali-activated slag-stabilized chloride saline soil

Yin Cheng, Hao Yu, Bao-lin Zhu, Dao-xin Wei

DOI: 10.1631/jzus.A1500185 Downloaded: 865 Clicked: 1311 Cited: 1 Commented: 0(p.389-398) <Full Text>   <PPT>  263

Chinese summary   <16>  矿渣固化氯盐渍土强度变化规律试验研究

目的:探讨矿渣固化氯盐渍土强度变化规律及作用机理,为氯盐渍土有效固化提供依据。
创新点:评价矿渣固化高含盐量氯盐渍土的效果,分析矿渣固化氯盐渍土固化机理,提出具有一定适用性的拟合关系式。
方法:通过固化土无侧限抗压强度试验、X射线衍射、能谱分析、热重及液相离子浓度测试对固化氯盐渍土强度及微观结构进行分析。
结论:1. 氯化钠是影响矿渣固化氯盐渍土强度的主因;2. 矿渣固化氯盐渍土强度随土中含氯量增加而增强,铝酸钙与氯化钠反应生成的水化氯铝酸钙填充孔隙及氢氧化钠提高液相碱度是增强固化土强度的主因;3. 通过固化土强度增量曲线拟合分析,得到矿渣固化氯盐渍土强度增量与含氯量关系式。

关键词组:氯盐渍土;碱激发矿渣;固化土;强度;水化氯铝酸钙;氢氧化钠

A predictive controller for joint pitch-roll stabilization

Wen-yang Duan, Yang Han, Rui-feng Wang, Li-min Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1500173 Downloaded: 739 Clicked: 1331 Cited: 0 Commented: 0(p.399-415) <Full Text>   <PPT>  307

Chinese summary   <11>  一种用于船舶纵-横联合减摇的预测控制器

目的:为提高船舶运动联合减摇效果,提出一种基于船舶运动及船舶水动力预报的联合减摇控制方法,并基于弱非线性二维半方法进行数值仿真,分析该控制方法的减摇控制效果。
创新点:1. 提出基于船舶运动预报和水动力预报的减摇方法,克服了控制时延对减摇效果的影响; 2. 基于弱非线性二维半方法进行船舶运动减摇数值仿真,验证了该方法能够实现良好的联合减摇控制效果。
方法:1. 在控制过程中基于极短期预报方法预报船舶运动姿态,并利用船舶运动方程预报水动力,将预报的水动力作为鳍角分配的依据;2. 基于弱非线性二维半方法在时域内进行船舶运动减摇数值仿真,分析该控制方法在各种不同海况下的减摇控制效果。
结论:1. 弱非线性二维半方法在高速船舶的水动力预报中可以获得良好的效果;2. 在各个不同海况下,本文提出的控制方法能够实现有效的联合减摇。

关键词组:主动鳍;联合减摇;预测控制器;船舶运动和水动力预报控制器

Erratum to: Effect of thermal stratification on interflow travel time in stratified reservoir

Xiao-feng Zhang, Shi Ren, Jun-qing Lu, Xin-hua Lu

DOI: 10.1631/jzus.A14e0269 Downloaded: 366 Clicked: 820 Cited: 0 Commented: 0(p.416-416) <Full Text>

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