Journal of Zhejiang University

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 a peer-reviewed physical and engineering 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), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

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

2015 Vol.16 No.9 P.681-768

<<< CONTENTS >>>

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: 3304 Clicked: 12017 Cited: 1 Commented: 0(p.681-705) <Full Text> <PPT> 2697

Chinese summary <1122> 複雜(zá)技術系統中(zhōng)基礎研究的初步分(fēn)類

目的：對于複雜(zá)技術系統，給出不同研究領域的初步分(fēn)類，并找出一(yī)些研究關注的問題。
創新點：提出了一(yī)種推理方法，将複雜(zá)技術系統的研究領域分(fēn)爲三類。
方法：1. 對相關的學術刊物(wù)進行直覺探索；2. 對領域和子領域研究給出基于證據的分(fēn)類規範；3. 對基于相關學術刊物(wù)的控制給出的分(fēn)類進行提煉與驗證。
結論：複雜(zá)技術系統的研究領域分(fēn)爲三類，分(fēn)别爲：（1）智能化類，包括哲學、本體(tǐ)和認識論；（2）實現類，包括方法論和複雜(zá)技術系統的創建；（3）影響類，包括表現和價值學。

關鍵詞組：基礎研究；複雜(zá)技術系統；初步分(fēn)類；研究範疇與領域

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: 2353 Clicked: 4382 Cited: 0 Commented: 0(p.706-723) <Full Text> <PPT> 1795

Chinese summary <28> 基于知(zhī)識工(gōng)程的設計自動化工(gōng)程步驟的非規範化和規範化建模

目的：目前基于知(zhī)識工(gōng)程的設計過程自動化領域有一(yī)個缺陷，即缺乏一(yī)個語法、語義、公理完善的過程模型表示技術以便在不同平台之間共享，從而實現互操作。研究期望通過兩個關鍵步驟來實現設計過程自動化。
方法：1. 對非規範化建模方法進行分(fēn)析對比（表1）； 2. 分(fēn)析過程建模技術應該滿足的功能，細化成不同的要點對不規範的建模方法進行分(fēn)析對比，同時分(fēn)析可以表示不同設計分(fēn)解特征的規範建模技術。
結論：1. 明确了設計過程自動化的兩個關鍵步驟：（1）非規範化地獲取設計過程中(zhōng)的關鍵點，（2）将非規範化模型映射爲規範化表示； 2. 分(fēn)析得出表示不同設計分(fēn)解特征的規範化表示方法和技術（表2）；3. 根據分(fēn)析結果，可以選擇最優的非規範化和規範化建模方法，從而支持設計過程自動化。

關鍵詞組：基于知(zhī)識的工(gōng)程；設計自動化；過程模型；規範化表示；過程自動化

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: 2272 Clicked: 4345 Cited: 3 Commented: 0(p.724-736) <Full Text> <PPT> 1950

Chinese summary <29> 一(yī)種基于混合模糊模型的新型并行拆卸設計方法

目的：解決考慮模糊環境條件影響下(xià)的複雜(zá)機械産品并行拆卸路徑規劃問題，并給出成本和模糊時間最優的拆卸方案。
創新點：建立混合模糊模型，引入三角模糊數表示拆卸工(gōng)序加工(gōng)時間，提高拆卸路徑規劃的環境适應性；采用并行加工(gōng)方法，盡可能地提高生(shēng)産資(zī)源利用效率，縮短加工(gōng)時間和降低加工(gōng)成本；使用混合編碼方式，用同一(yī)條染色體(tǐ)表示拆卸工(gōng)序和工(gōng)位信息，簡化模型表達和運算；在遺傳算法中(zhōng)引入高斯變異方法，提高算法的收斂速度。
方法：1. 引入一(yī)個包含N個工(gōng)位和L個零部件的拆卸序列規劃問題，提出混合模糊拆卸模型實現對此問題的數學描述；2. 采用包含高斯變異算子的遺傳算法，對結果進行優化計算，以得到最短的模糊加工(gōng)時間和加工(gōng)成本；3. 将本文所述方法的計算結果與快速搜索随機樹(shù)算法的運行結果進行比較。
結論：在算法分(fēn)别叠代50次、100次和150次的情況下(xià)，本文所述方法得到的最優解均優于快速搜索随機樹(shù)算法的解，并且運行時間均短于快速搜索随機樹(shù)算法。

關鍵詞組：并行拆卸；序列規劃；模糊時間；遺傳算法

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: 2557 Clicked: 3543 Cited: 0 Commented: 0(p.737-748) <Full Text> <PPT> 1755

Chinese summary <28> 索杆結構分(fēn)布式不定數分(fēn)析：推導和應用

目的：針對預張力索杆體(tǐ)系，将構件剛度與體(tǐ)系判定相結合，提出分(fēn)布式靜不定和分(fēn)布式動不定的計算方法，使體(tǐ)系分(fēn)析從"系統"層面向"構件"層面延伸。
創新點：1. 推導出具有廣泛适應性的分(fēn)布式靜不定公式，并證明與原有方法的内在關系。2. 首次提出分(fēn)布式動不定數學公式。3. 給出分(fēn)布式不定數的物(wù)理意義及潛在的應用。
方法：該方法在平衡矩陣理論基礎上，采用奇異值分(fēn)解法分(fēn)别求解相互正交的兩類單元變形量和兩類節點外(wài)荷載模态；在排除整體(tǐ)剛體(tǐ)位移模态後，利用該正交性，求解分(fēn)布式靜不定和動不定。
結論：1. 該方法能克服已有方法中(zhōng)的奇異性問題，具有普遍性，可适用于動定及動不定結構。2. 作爲結構雙對稱性的代表，分(fēn)布式靜不定數可被用作一(yī)個簡單而有效的分(fēn)組準則；該準則能提高二次奇異值找力法（DSVD）的效率并能爲設計師提供更多的初始預應力設計可能性。3. 揭示分(fēn)布式靜不定與結構重要性及結構敏感性間的關系。4. 分(fēn)布式動不定數可被用作節點可動性的一(yī)個基本指标。

關鍵詞組：柔性結構；索杆結構；分(fēn)布式不定數；初始預應力設計；找力分(fēn)析；奇異值分(fēn)解；形狀變換

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: 2835 Clicked: 4481 Cited: 6 Commented: 0(p.749-759) <Full Text> <PPT> 2043

Chinese summary <29> 熱處理後紅砂岩力學性能及滲透性演化規律三軸試驗研究

目的：研究高溫熱開(kāi)裂後紅砂岩的物(wù)理力學性能和滲透性的量化變化規律。
創新點：1. 相比于傳統液體(tǐ)穩态流滲透率測試法耗時多的缺點，本文通過氮氣滲透方式，可快速獲得低滲透率岩樣的穩态流滲透率；2. 從裂隙體(tǐ)積變化角度，分(fēn)析不同溫度熱開(kāi)裂紅砂岩在三軸壓縮條件下(xià)的各裂隙發展階段，讨論其與滲透性演化的關系。
方法：1. 通過縱波波速測試和帶滲透性實時監測的三軸壓縮試驗等手段，獲得熱處理後紅紗岩基本物(wù)理力學性質參數（表1和表2）、不同圍壓下(xià)的全應力-應變關系曲線、軸向應變-體(tǐ)變關系曲線以及滲透率變化曲線（圖4和圖8）；2. 通過理論分(fēn)析和計算，獲得軸向應變與裂隙體(tǐ)變的關系曲線（圖9），分(fēn)析裂隙演化5個階段中(zhōng)滲透率的演化規律。
結論：1. 由20到200 °C，紅砂岩原生(shēng)孔隙和裂隙發生(shēng)閉合，增加了試樣密實度，并引起強度和彈模的提高以及初始滲透率的降低；從200到600 °C，紅砂岩内部結構逐漸劣化，導緻強度和彈模降低，峰值應變和初始滲透率提高；2. 加載過程中(zhōng)試樣滲透率随裂隙的演化而變化，裂隙演化可分(fēn)爲壓密、線彈性變形、裂隙穩定發展、宏觀剪切破壞和應變軟化5個階段。這5個階段中(zhōng)滲透率變化趨勢不同；3. 當受熱溫度繼續增大(dà)至800 °C時，紅砂岩出現嚴重的裂紋緻使其破壞。

關鍵詞組：熱處理；紅砂岩；三軸壓縮試驗；力學性能；滲透性

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: 2501 Clicked: 4138 Cited: 2 Commented: 0(p.760-768) <Full Text> <PPT> 1888

Chinese summary <704> 空氣溶入與擴散對高揚程虹吸管内空氣積累影響

目的：探索長時間停流情況下(xià)高揚程虹吸管中(zhōng)空氣累積現象的發生(shēng)發展及其對虹吸持續工(gōng)作的危害，并給出應對該現象的工(gōng)程預防措施。
創新點：利用物(wù)理模型實驗，結合理論解析推導，得到高揚程虹吸管内空氣累積的原因及關鍵影響因素，突破高揚程虹吸排水在少雨地區的使用局限，給出其長期适用的工(gōng)程設計條件，對其在實際邊坡工(gōng)程中(zhōng)的推廣應用提供理論技術指導。
方法：通過物(wù)理模型試驗，揭示長期停流虹吸管内出現空氣累積的必然性；利用理論公式推導，對不同因素的影響結果進行對比分(fēn)析，得出影響空氣累積的主要因素。
結論：1. 溶于水的空氣因壓力降低而析出、管端空氣溶入擴散到虹吸管頂部及溫度變化引起空氣析出等現象是無法避免的；其中(zhōng)，原有空氣的析出及溫度變化引起的空氣累積是主要因素；2. 邊坡虹吸排水設計時進水端口距控制水位至少應預留2.05 m的地下(xià)水位上升餘量，或者保持出水口的高程比進水口高程低4.1 m來保證析出空氣段處于下(xià)水管中(zhōng)。