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

2019 Vol.20 No.4 P.233-310

<<< CONTENTS >>>

Mini-review

Mini-review: An overview of fluid-structure interaction experiments in single-elbow pipe systems

Arris S. Tijsseling

DOI: 10.1631/jzus.A1800564 Downloaded: 2252 Clicked: 4595 Cited: 0 Commented: 0(p.233-242) <Full Text>

Chinese summary <23> 關于單彎管系統中(zhōng)流固耦合實驗的概述

概要:振動的管道中(zhōng)的流固耦合現象來源于作用于松散彎管頭上的不平衡壓力. 這一(yī)現象在理論研究和實際工(gōng)程應用中(zhōng)均引起了廣泛的關注. 本文回顧了16個實驗室所開(kāi)展的基于充液單彎管(L 形管)系統的流固耦合實驗. 附錄A和B分(fēn)别概述了八個頻(pín)域實驗和八個時域實驗. 幾乎所有的實驗都旨在研究充液管道系統中(zhōng)的流固耦合作用以及移動彎頭對系統動力學行爲的影響. 本文的曆史回顧對表征流固耦合作用的實驗具有指導意義.

關鍵詞組：流固耦合; 實驗室實驗; 肘形彎管; 肘管彎頭; 彈性流體(tǐ)

Articles

Group effect in piles under eccentric lateral loading in sand

Ling-gang Kong, Ji-ying Fan, Jing-wen Liu, Yun-min Chen

DOI: 10.1631/jzus.A1800617 Downloaded: 6510 Clicked: 39666 Cited: 0 Commented: 9(p.243-257) <Full Text>

Chinese summary <2974> 水平偏心受荷樁基礎在砂土中(zhōng)的群樁效應

目的:p乘子法在水平受荷群樁非線性靜力響應分(fēn)析中(zhōng)應用廣泛,是定量表征水平受荷群樁中(zhōng)群樁效應影響的有效方法. 本文基于水平偏心受荷群樁中(zhōng)群樁效應的理論、實驗和數值分(fēn)析成果,提出一(yī)套定量表征水平偏心受荷群樁群樁效應的p乘子經驗算法(爲區别于水平受荷群樁p乘子,該p乘子被命名爲廣義p乘子).
創新點:1. 提出表征水平偏心受荷群樁群樁效應的p乘子經驗算法; 2. 分(fēn)析水平偏心受荷群樁中(zhōng)任意兩樁的運動規律,給出兩樁運動方向角變化範圍; 3. 給出兩樁間産生(shēng)樁-土-樁相互作用的臨界條件.
方法:1. 通過理論分(fēn)析給出兩樁運動方向角變化範圍和兩樁間産生(shēng)樁-土-樁相互作用的臨界條件; 2. 利用離(lí)心模型實驗和數值模拟獲得折減系數随兩樁運動方向的變化規律; 3. 采用數值拟合方法在相互作用存在的方向角範圍内建立折減系數随兩樁運動方向與兩樁連線夾角之間的定量關系.
結論:1. 水平偏心受荷的兩根樁,前樁運動方向與兩樁連線之間的夾角η介于0°到90°之間,而後樁夾角θ介于−90°到90°之間; 2. η和θ組合存在一(yī)個範圍,在該範圍内兩樁存在相互作用,且相互作用對後樁的影響往往大(dà)于對前樁的影響; 3. 實驗案例驗證了本文提出的廣義p乘子經驗計算公式的合理性.

關鍵詞組：水平偏心; 群樁效應; 廣義p乘子; 折減系數; 離(lí)心實驗

Numerical and experimental investigation of damping in a dam-break problem with fluid-structure interaction

Abdullah Demir, Ali Ersin Dincer, Zafer Bozkus, Arris S. Tijsseling

DOI: 10.1631/jzus.A1800520 Downloaded: 2507 Clicked: 5992 Cited: 0 Commented: 0(p.258-271) <Full Text> <PPT> 2100

Chinese summary <23> 與流固耦合相關的潰壩問題中(zhōng)阻尼的數值及實驗研究

目的:1. 通過全面的實驗研究考察阻尼在流固耦合(FSI)問題中(zhōng)的影響作用; 2. 提出一(yī)套光滑粒子流體(tǐ)動力學(SPH)和有限元方法(FEM)相結合的耦合算法,并對流固耦合系統進行數值模拟.
創新點:1. 通過一(yī)系列實驗研究慣性驅動問題中(zhōng)阻尼的影響并使用本文提出的數值方法進行驗證; 2. 該數值方法能夠在不解耦的情況下(xià)對完整系統進行求解.
方法:1. 構建數值模型模拟流體(tǐ)和彈性結構之間的強烈相互作用; 2. 利用SPH和FEM對流體(tǐ)和結構分(fēn)别進行模型化; 3. 采用接觸力學對系統中(zhōng)的流固耦合機理進行建模.
結論:1. 基于SPH-FEM耦合的FSI模型可成功模拟自由液面形狀、橡膠闆的位移以及容器壁上的壓強; 2. 模拟結果顯示,在連續相互作用的慣性驅動問題中(zhōng)阻尼并不是必要的考慮因素.

關鍵詞組：阻尼; 流固耦合; 光滑粒子流體(tǐ)動力學; 接觸力學; 潰壩問題

Condition-based scheduled maintenance optimization of structures based on reliability requirements under continuous degradation and random shocks

Xiao-sheng Zhang, Jian-qiao Chen, Jun-hong Wei

DOI: 10.1631/jzus.A1800578 Downloaded: 2130 Clicked: 5188 Cited: 0 Commented: 0(p.272-289) <Full Text> <PPT> 1979

Chinese summary <22> 連續退化和随機沖擊下(xià)基于狀态的結構維修策略優化

目的:結構在使用過程中(zhōng),其性能往往發生(shēng)劣化而導緻其安全性能(可靠度)不斷降低. 本文旨在探讨結構在連續退化和沖擊荷載共同作用下(xià),其可靠度随時間的變化情況. 此外(wài),研究結構的最佳維修策略,使其在滿足可靠度約束條件的同時,将平均費(fèi)用降到最低.
創新點:1. 在連續退化和沖擊荷載的共同影響下(xià),建立結構時變可靠度計算模型. 2. 在前述可靠度分(fēn)析的基礎上,建立基于狀态維修的非周期檢測模型; 基于剩餘使用壽命檢測策略,确定檢測時間,并确定系統的最優維護策略,旨在将平均維護成本率降至最低. 3. 針對無限時間域和有限時間域,分(fēn)别确定對應的最佳維修策略.
方法:1. 通過理論推導,構建結構時變可靠度計算公式(公式(13)),分(fēn)析各參數與可靠度之間的變化關系(圖4). 2. 通過仿真模拟,運用蒙特卡洛法确定結構在使用過程中(zhōng)的最佳維修策略(圖5和6).
結論:1. 與僅考慮連續退化的情況相比,随機沖擊荷載的存在,使得系統的可靠度降低,更容易發生(shēng)失效. 2. 沖擊載荷的存在,對最佳維修策略具有顯著影響. 3. 有限時間域的最優解與無限時間域的最優解之間存在很大(dà)的不同,因此,有必要對這兩種情況分(fēn)别進行研究.

關鍵詞組：軟失效; 硬失效; 剩餘壽命; 可靠度; 維修; 成本率; 有限時域

Stagnation point flow and heat transfer past a permeable stretching/shrinking Riga plate with velocity slip and radiation effects

Nor Ain Azeany Mohd Nasir, Anuar Ishak, Ioan Pop

DOI: 10.1631/jzus.A1800029 Downloaded: 2007 Clicked: 4965 Cited: 0 Commented: 0(p.290-299) <Full Text> <PPT> 1967

Chinese summary <20> 通過具有速度滑移和輻射效應的可滲透拉伸/收縮Riga闆的駐點流動和熱傳導

目的:1. 通過分(fēn)析Riga闆的抽吸效應來控制流體(tǐ)運動和減少摩擦力和壓力阻力; 2. 利用磁場的速度滑移效應來控制流體(tǐ)的流速; 3. 基于輻射原理控制熱傳導并減小(xiǎo)阻力.
創新點:1. 本研究可應用于核電廠、飛機、潛艇以及衛星等設施中(zhōng)推進裝置的設計; 2. 本研究可用于防止邊界層分(fēn)離(lí)以減少湍流的産生(shēng).
方法:1. 構建基于偏微分(fēn)方程的數理模型; 2. 利用相似變換法将偏微分(fēn)方程簡化爲常微分(fēn)方程; 3. 利用Matlab内置求解器bvp4c對常微分(fēn)方程組進行數值求解; 4. 基于求解結果讨論穩定性.
結論:1. 對于拉伸/收縮兩種情形的Riga闆問題都存在對偶解; 2. 數值求解結果顯示表面摩擦系數和表面傳熱率均會随着吸力的增大(dà)而增大(dà),而随拉伸/收縮參數λ的增大(dà)而減小(xiǎo); 3. 上支解的努塞爾數增大(dà)而下(xià)支解減小(xiǎo); 4. 輻射會提高邊界層内的溫度,而增強滑移效應則會提高流速同時降低邊界層溫度; 5. 隻有上支解是長期穩定的.

關鍵詞組：Riga闆; 駐點流動; 熱傳導; 收縮薄片; 對偶解

Correspondence

Correspondence: Modified residue harmonic balance solution for coupled integrable dispersionless equations with disturbance terms

Yiu-yin Lee

DOI: 10.1631/jzus.A1900023 Downloaded: 1785 Clicked: 4445 Cited: 0 Commented: 0(p.300-304) <Full Text>

Chinese summary <19> 一(yī)種針對有擾動項的耦合可積非色散方程的修正殘差諧波平衡求解方法

目的:本文将改進殘餘諧波平衡方法用于求解有擾動項的耦合可積非色散方程,并簡化取得破解方案的過程.
創新點:1. 在取得每一(yī)階段破解方案的過程中(zhōng), 隻需處理一(yī)條非線性代數方程式及一(yī)組線性代數方程式; 2. 能找出舊(jiù)方法不能找出的非線性答案.
方法:1. 使用理論推導、方程式替換及殘餘諧波平衡方法; 2. 通過仿真模拟,推導震動位移與頻(pín)率之間的關系(圖1)以及位移與速度之間的關系 (圖2).
結論:1. 成功将改進殘餘諧波平衡方法應用于有擾動項的耦合可積非色散方程; 2. 通過與其他方法産生(shēng)的數據進行比較,驗證了所提方法的可行性和有效性(表1-3).

關鍵詞組：大(dà)幅自主震動; 殘餘諧波平衡; 有擾動項的耦合可積非色散方程

Laboratory report

Laboratory report: Research laboratory on the mechanics of smart materials and structures, Zhejiang University

Jian Li, Chun-li Zhang, Rong-hao Bao, Wei-qiu Chen

DOI: 10.1631/jzus.A19LR002 Downloaded: 2372 Clicked: 4326 Cited: 0 Commented: 0(p.305-310) <Full Text>

Chinese summary <24> 浙江大(dà)學智能材料與結構力學研究實驗室

目的:如今新興的智能化時代比以往任何時候都更需要性能優越的材料和結構來設計更靈活、更主動、更自動化的機器和系統,以應對越來越複雜(zá)的環境. 本實驗室力圖探求智能材料與結構在實驗或計算中(zhōng)觀測到的力學現象(如自由振動、波傳播以及結構失穩等)或是多場耦合行爲背後的機理,從而爲先進功能設備、機械以及機器人的創新發展提供參考. 最終,開(kāi)發具有卓越性能的新型智能多功能器件,以滿足各種實驗室、工(gōng)業甚至社會應用的特殊或一(yī)般要求.
研究點:1. 智能結構的振動與失穩分(fēn)析; 2. 軟材料的設計與制備; 3. 聲子晶體(tǐ)和超材料中(zhōng)彈性波的調控; 4. 智能材料和結構中(zhōng)的多場耦合行爲分(fēn)析; 5. 壓電、多鐵性以及壓電電子學器件的研發; 6. 多軸力/力矩智能傳感器的設計.
展望:雖然對智能材料和結構的研究已有近40年的曆史,且其在許多現代技術和工(gōng)程領域中(zhōng)已有了成功的應用,但是即将到來的智能化時代對"智能力學"的需求将是無窮無盡的. 如果說傳感器和驅動器是智能化時代的基礎,那麽智能材料和結構就是這些基本設備的核心. 新型多功能材料的開(kāi)發顯然爲智能材料和結構力學帶來了新的生(shēng)機和活力. 此外(wài),拓撲物(wù)理學等新的科學概念也将爲智能材料和結構的研究開(kāi)辟新的方向. 本實驗室将繼續爲基礎科學、技術發展以及智能材料和結構的實際應用做出貢獻.

關鍵詞組：智能材料和結構力學; 多場耦合; 智能器件; 智能力學