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

2023 Vol.24 No.2 P.91-172

Cover:

<221>

Contents:

<165>

<<< CONTENTS >>>

Reviews

Review: Advanced ocean wave energy harvesting: current progress and future trends

Fang HE, Yibei LIU, Jiapeng PAN, Xinghong YE, Pengcheng JIAO

DOI: 10.1631/jzus.A2200598 Downloaded: 2174 Clicked: 946 Cited: 0 Commented: 0(p.91-108) <Full Text> <PPT> 228

Chinese summary <163> 先進海洋波浪能采集：當前進展和未來趨勢

作者：何方，劉怡貝，潘佳鵬，葉星宏，焦鵬程
機構：浙江大(dà)學，海洋學院，中(zhōng)國舟山，316021
概要：在化石能源危機和環境污染加劇的背景下(xià)，能源産業正在向着清潔低碳方向轉變。海洋能有望成爲緩解氣候變化和能源短缺的重要能量來源。波浪能是海洋能的重要組成部分(fēn)。然而由于波浪的低頻(pín)和不穩定性，其采集存在一(yī)定技術挑戰。本文通過梳理波浪能轉換裝置的基本機理與主要應用，讨論現有波浪能采集技術的瓶頸與挑戰；通過引入近年來出現的數據驅動結構優化等先進設計技術和摩擦電超材料等新型電學功能材料，提出波浪能采集技術的可能解決方案和未來發展方向，并讨論和展望能量采集在"智慧海洋"中(zhōng)的應用潛力和應用範式。

關鍵詞組：波浪能；采集；結構優化；摩擦電超材料

Review: Biophysical neurons, energy, and synapse controllability: a review

Jun MA

DOI: 10.1631/jzus.A2200469 Downloaded: 1043 Clicked: 1300 Cited: 0 Commented: 0(p.109-129) <Full Text> <PPT> 229

Chinese summary <53> 生(shēng)物(wù)物(wù)理神經元模型、能量與突觸可塑性綜述

作者：馬軍^1,2
機構：¹蘭州理工(gōng)大(dà)學，物(wù)理系，中(zhōng)國蘭州，730050；²重慶郵電大(dà)學，理學院，中(zhōng)國重慶，430065
目的：闡明功能性神經元設計的物(wù)理機理，揭示能量調控神經元放(fàng)電模态和突觸活性的物(wù)理機理，并論證神經元自适應性選頻(pín)的路徑和神經元網絡内異質性和缺陷的形成。
創新點：1.建立了包含表達電磁感應、熱效應和溫度感知(zhī)、光敏、壓電感知(zhī)和磁場感知(zhī)的系列神經元模型；2.定義了神經元中(zhōng)哈密頓能量并解釋其來源和計算方法；3.指出哈密頓能量對神經元突觸調控的物(wù)理機理和方法；4.解釋了聽(tīng)覺神經元和視覺神經元在外(wài)界刺激下(xià)的選頻(pín)響應機理；5.解釋了神經元網絡内異質性和缺陷形成的能量機理。
方法：把憶阻器、熱敏電阻、光電管、壓電陶瓷、約瑟夫森(sēn)結等嵌入簡單的電感-電容和電阻耦合的神經元電路，實現對外(wài)界物(wù)理信号的捕獲和感知(zhī)。從神經元電路場能量方程和赫姆霍茲定理分(fēn)别得出功能神經元模型的能量函數，确認其表達式的唯一(yī)性和一(yī)緻性。以神經元能量函數爲控制開(kāi)關，對神經元突觸進行自适應控制來實現能量平衡。
結論：1.特定物(wù)理器件嵌入神經元電路可以增強其物(wù)理感知(zhī)能力；2.能量驅動和調控可以有效控制神經元和神經元網絡放(fàng)電模态和時空斑圖；3.生(shēng)物(wù)神經元的多重自适應性源于能量流的平衡分(fēn)配。

關鍵詞組：能量平衡；突觸建立；立功能神經元；異質性；缺陷

Research Articles

Deformation pre-compensated optimization design of cam ring for low pulsation hydraulic motors

Chao ZHANG, Hao TAN, Yu FANG, Xiaolong ZHANG, Yu YANG, Yiman DUAN, Min HAN, Shaojian CUI, Bing XU, Junhui ZHANG

DOI: 10.1631/jzus.A2200552 Downloaded: 698 Clicked: 644 Cited: 0 Commented: 0(p.130-145) <Full Text> <PPT> 257

Chinese summary <52> 低脈動液壓馬達凸輪環變形預補償優化設計

作者：張超¹，譚浩¹，方禹¹，張小(xiǎo)龍¹，楊宇²，段怡曼¹，韓敏¹，崔紹健²，徐兵¹，張軍輝¹
機構：¹浙江大(dà)學，機械工(gōng)程學院，流體(tǐ)動力與機電系統國家重點實驗室，中(zhōng)國杭州，310027；²正時樂液壓有限責任公司，中(zhōng)國秦皇島，066000
目的：内曲線液壓馬達在重載工(gōng)況下(xià)凸輪環與滾子接觸産生(shēng)的彈性變形，改變了預設的運行軌迹，使得馬達産生(shēng)較大(dà)的轉速轉矩脈動。本文提出一(yī)種凸輪環變形預補償的優化設計方法，在設計階段耦合彈性變形的影響，以降低馬達在實際工(gōng)作時的脈動，從而提高馬達的穩定性。
創新點：1.通過赫茲接觸理論和馬達結構的受力分(fēn)析，建立凸輪環彈性變形非均勻分(fēn)布的計算方法；2.建立凸輪環彈性變形預補償的設計方法，并通過實驗進行驗證。
方法：1.通過理論推導建立凸輪環非均勻彈性變形與工(gōng)作壓力之間的直接關系，基于此提出凸輪環彈性變形預補償的設計方法，并給出完整的流程與計算方法。2.通過仿真模拟，對凸輪環變形計算進行驗證，初步證明所提方法的正确性。3.通過實驗驗證，對在不同工(gōng)況下(xià)，馬達的脈動率進行分(fēn)析，驗證所提方法的有效性。
結論：1.提出凸輪環變形預補償優化設計方法，包括初始的整體(tǐ)補償和二次局部補償。2.在對馬達進行詳細運動學和受力分(fēn)析的基礎上，推導出凸輪環變形的計算過程，并用有限元仿真方法進行實例驗證。3.脈動降低率随着工(gōng)作壓力的增加而增加，并且在45 MPa工(gōng)作壓力下(xià)可以實現40%的高脈動降低率。

關鍵詞組：液壓馬達；凸輪環；變形預補償；脈動

Reliability measure approach considering mixture uncertainties under insufficient input data

Zhenyu LIU, Yufeng LYU, Guodong SA, Jianrong TAN

DOI: 10.1631/jzus.A2200300 Downloaded: 659 Clicked: 1296 Cited: 0 Commented: 0(p.146-161) <Full Text> <PPT> 220

Chinese summary <43> 不完備數據下(xià)考慮變量混合不确定性的可靠性度量方法

作者：劉振宇^1,4，呂玉峰^1,4，撒國棟^2,3,4，譚建榮^1,4
機構：¹浙江大(dà)學，CAD&CG重點實驗室，中(zhōng)國杭州，310058；²浙江大(dà)學甯波理工(gōng)學院，中(zhōng)國甯波，315100；³浙江省健康智慧廚房系統集成重點實驗室，中(zhōng)國甯波，315336；⁴浙江大(dà)學，機械工(gōng)程學院，中(zhōng)國杭州，310058
目的：可靠性優化需要精确度量含不确定性變量的系統可靠性。然而，工(gōng)程實踐中(zhōng)往往不能獲取充足的樣本數據計算可靠性指标，因此本文針對不完備數據下(xià)的系統可靠性度量開(kāi)展研究。
創新點：1.提出了随機變量、稀疏變量以及區間變量混合不确定性下(xià)的可靠性度量方法；2.本方法可以推廣到p-box和證據理論變量等不确定性變量。
方法：1.建立不完備數據下(xià)的失效概率函數；2.基于中(zhōng)間輔助變量實現失效概率的一(yī)緻性計算；3.針對數據不完備前提下(xià)失效概率自身也是不确定性變量的問題，對失效概率指标進行敏感度分(fēn)析；4.将提出的失效概率計算方法推廣到p-box變量、多模态分(fēn)布變量以及證據理論變量；5.采用經典函數案例驗證方法的有效性，并将方法應用于鍛壓機的可靠性分(fēn)析。
結論：1.不完備數據下(xià)的系統可靠性存在較大(dà)的不确定性；2.通過中(zhōng)間輔助變量可以精确分(fēn)析混合不确定性下(xià)系統的失效概率，确定失效概率的随機分(fēn)布特性；3.提出的方法可以用較少的計算時間獲得準确的可靠性結果；4.本文方法可以擴展到更多不确定性類型的可靠性分(fēn)析，輔助混合不确定性優化設計。

關鍵詞組：不完備數據；可靠性指标；敏感度分(fēn)析；稀疏變量；不确定性傳播

Preparation and 3D printing of high-thermal-conductivity continuous mesophase-pitch-based carbon fiber/epoxy composites

Haiguang ZHANG, Kunlong ZHAO, Qingxi HU, Jinhe WANG

DOI: 10.1631/jzus.A2200413 Downloaded: 701 Clicked: 767 Cited: 0 Commented: 0(p.162-172) <Full Text> <PPT> 244

Chinese summary <42> 高導熱連續瀝青基碳纖維增強複合絲材制備及3D打印

作者：張海光^1,2,3，趙坤龍¹，胡慶夕^1,2,3，王金合⁴
機構：¹上海大(dà)學，機電工(gōng)程與自動化學院快速制造工(gōng)程中(zhōng)心，中(zhōng)國上海，200444；²上海大(dà)學，上海市智能制造及機器人重點實驗室，中(zhōng)國上海，200072；³上海大(dà)學，工(gōng)程訓練國家級實驗教學示範中(zhōng)心，中(zhōng)國上海，200444；⁴上海大(dà)學，理學院納米科學與技術研究中(zhōng)心，中(zhōng)國上海，200444
目的：爲滿足航天器對樹(shù)脂導熱性能的要求，解決3D打印複雜(zá)零件時導熱效率低的問題，本研究提出一(yī)種新型連續中(zhōng)間相瀝青基碳纖維/熱塑性聚氨酯/環氧樹(shù)脂（CMPCF/TPU/epoxy）複合長絲并介紹其制備工(gōng)藝。
創新點：1.該複合長絲的制備基于連續中(zhōng)間相瀝青基碳纖維（CMPCF）的高導熱性能、熱塑性聚氨酯（TPU）的高彈性和環氧樹(shù)脂（epoxy）的耐高溫性能。2.沿導熱方向打印長絲，并提出熱固性複合絲材打印件的新固化方式。
方法：1.采用上漿劑法進行表面上漿，選取水溶性聚氨酯作爲表面上漿劑，提升連續中(zhōng)間相瀝青基碳纖維聚束性。2.通過增韌預處理，選取TPU作爲增韌基體(tǐ)材料，在上漿後的碳纖維束外(wài)包裹一(yī)層具有高韌性高強度的樹(shù)脂層。3.采用浸塗處理工(gōng)藝，選取固态環氧樹(shù)脂，成功制備出高導熱CMPCF/TPU/epoxy複合絲材。4.沿導熱方向規劃打印路徑并進行打印測試，驗證複合長絲的可打印性和打印件的導熱系數。
結論：1.通過對CMPCF進行表面上漿、增韌預處理和預浸處理，成功制備出高導熱性能的CMPCF/TPU/epoxy複合長絲；在CMPCF外(wài)包裹TPU，解決了CMPCF因脆性而難以打印的問題。2.3D打印使纖維沿導熱方向鋪設，爲制備具有高導熱系數的複雜(zá)打印件提供了一(yī)種新方法。3.導熱系數測試表明，當CMPCF體(tǐ)積含量僅爲6.6%時，複合材料的導熱系數爲40.549 W/(m·K)，是純環氧樹(shù)脂的160倍，是聚丙烯腈基碳纖維（PAN-CF）體(tǐ)積爲14.6%時複合材料的13倍，因此CMPCF的加入明顯提高了打印件的導熱性能。

關鍵詞組：導熱系數；3D打印；連續中(zhōng)間相瀝青基碳纖維（CMPCF）；熱塑性聚氨酯（TPU）；環氧複合絲材