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.8 P.653-748

Cover:

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Contents:

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<<< CONTENTS >>>

Research Articles

Vibration suppression of composite panel with variable angle tow design and inerter-based nonlinear energy sink

Chen ZHOU, Jian YANG, Yingdan ZHU, Chendi ZHU

DOI: 10.1631/jzus.A2200578 Downloaded: 437 Clicked: 592 Cited: 0 Commented: 0(p.653-672) <Full Text> <PPT> 204

Chinese summary <33> 基于變角度纖維鋪縫與慣容型非線性能量彙的複合材料層合闆減振研究

作者：周宸^1,2，楊建^2,3，祝穎丹^1,4，朱晨迪⁵
機構：¹中(zhōng)國科學院甯波材料技術與工(gōng)程研究所，浙江省機器人與智能制造裝備技術重點實驗室，中(zhōng)國甯波，315201；²甯波諾丁漢大(dà)學，機械、材料與制造工(gōng)程系，中(zhōng)國甯波，315100；³甯波諾丁漢大(dà)學，國際海洋經濟與技術學院，中(zhōng)國甯波，315100；⁴中(zhōng)國科學院大(dà)學，材料與光電研究中(zhōng)心，中(zhōng)國北(běi)京，100049；⁵大(dà)連理工(gōng)大(dà)學甯波研究院，中(zhōng)國甯波，315016
目的：工(gōng)程複合材料結構經常受到動載荷而發生(shēng)振動。本文研究通過變剛度纖維鋪縫設計和附加慣容型非線性能量彙實現結構減振。
創新點：1.本文發展子結構分(fēn)析方法，系統研究了纖維角度和不同非線性能量彙的設計參數對複合材料闆結構受迫振動的位移和能量響應；2.從振動功率流角度研究變剛度複合材料層合闆的受迫振動響應和減振性能。
方法：1.通過子結構法，研究線性和非線性無能量彙的各個參數對于整體(tǐ)結構在受迫振動下(xià)的能量傳遞的影響；2.通過仿真模拟，研究變角度纖維鋪層對結構自由振動和受迫振動響應的影響；3.通過實驗研究，獲得複合材料闆結構的自由頻(pín)率，并與解析法、仿真法所得結果進行交叉對比，驗證方法的準确性。
結論：1.變角度纖維鋪層設計可以有效地改善結構的自由振動與受迫振動響應；2.通過調整纖維的鋪層角度，可以改變主要模态振型和振動功率流的主要傳遞路徑；3.非線性能量彙的使用可有效降低結構響應，從而達到良好減振的效果。

關鍵詞組：複合材料層合闆；變剛度；子結構方法；慣容；非線性能量彙；功率流分(fēn)析

Numerical study of wheel–rail adhesion performance of new-concept high-speed trains with aerodynamic wings

Yang CHEN, Lin JING, Tian LI, Liang LING, Kaiyun WANG

DOI: 10.1631/jzus.A2300025 Downloaded: 552 Clicked: 642 Cited: 0 Commented: 0(p.673-691) <Full Text> <PPT> 185

Chinese summary <12> 氣動升力協同高速列車(chē)輪軌黏着性能仿真研究

作者：陳旸，敬霖，李田，淩亮，王開(kāi)雲
機構：西南(nán)交通大(dà)學，牽引動力國家重點實驗室，中(zhōng)國成都，610011
目的：升力翼産生(shēng)的氣動升力在實現列車(chē)減重的同時将會減弱輪軌黏着性能，容易引起車(chē)輪空轉/抱死等問題。本文旨在探究氣動升力、列車(chē)速度、輪軌接觸條件和軌道不平順等因素對輪軌黏着性能的影響機制，并提出輪軌黏着性能評價方法，爲減少車(chē)輪空轉打滑現象和保障高速列車(chē)在氣動升力作用下(xià)安全平穩運行提供參考。
創新點：1.根據典型輪軌黏着-滑動特性提出了将輪軌可用黏着和輪軌黏着裕量作爲輪軌黏着性能的評價指标；2.建立了氣動升力協同高速列車(chē)動力學模型，并探究了多種升力工(gōng)況下(xià)的輪軌接觸力響應及輪軌黏着性能。
方法：1.引入氣動升力協同高速列車(chē)氣動特性，建立考慮輪軌接觸與懸挂系統非線性的氣動升力協同高速列車(chē)動力學模型（圖1）；2.根據輪軌黏滑特性提出輪軌黏着性能評價指标（公式(9)和(10)），并由Polach模型得到不同輪軌接觸條件下(xià)輪軌可用黏着和輪軌垂向力及列車(chē)速度的映射關系（圖5）；3.基于多體(tǐ)動力學仿真，開(kāi)展氣動升力協同高速列車(chē)的輪軌黏着性能參數研究。
結論：1.氣動載荷和制動力矩共同作用導緻的軸重轉移是四組輪對黏着狀态不一(yī)緻的主要原因；2.氣動升力和列車(chē)速度對輪軌可用黏着和輪軌黏着裕量存在耦合影響；3.水、油等"第三介質"的污染會顯著降低輪軌黏着性能，并導緻在某些升力工(gōng)況下(xià)的減載輪對達到黏着飽和；4.在一(yī)定誤差範圍内，軌道不平順對輪軌黏着性能評價的影響不大(dà)。

關鍵詞組：高速列車(chē)；輪軌黏着；氣動翼；多體(tǐ)動力學

Research on the sampling performance of a new bionic gravity sampler

Yongqiang GE, Jiamin HE, Jin GUO, Peihao ZhANG, Hao WANG, Ziqiang REN, Xiaoling LE, Ying WANG, Yuhong WANG, Jiawang CHEN

DOI: 10.1631/jzus.A2200442 Downloaded: 599 Clicked: 745 Cited: 0 Commented: 0(p.692-709) <Full Text> <PPT> 226

Chinese summary <10> 新型仿生(shēng)重力采樣器采樣性能的研究

作者：葛勇強¹，何家敏¹，郭進^{1, 2}，張培豪¹，王豪^1,2，任自強^1,2，樂曉淩¹，王熒^1,2，王玉紅¹，陳家旺^1,2,3
機構：¹浙江大(dà)學，海洋學院，中(zhōng)國舟山，316021；²浙江大(dà)學，海南(nán)研究院，中(zhōng)國三亞，572025；³海洋感知(zhī)技術與裝備教育部工(gōng)程研究中(zhōng)心，中(zhōng)國舟山，316021
目的：重力取樣方法對實現海底沉積物(wù)取樣和了解海底沉積環境和資(zī)源至關重要。本文提出一(yī)種能夠實現低幹擾快速取樣的非光滑表面的仿生(shēng)取樣管，其表面具有凹凸結構，并對其取樣性能（貫入深度、取樣長度、貫入阻力和取樣率）展開(kāi)詳細讨論和研究。
創新點：1.基于理想理想彈塑性材料的孔擴張模型和史密斯波動方程推導取樣器貫入過程的力學特征；2.建立數值模拟框架，模拟重力取樣過程，并研究取樣管參數對重力取樣效果的影響；3.設計仿生(shēng)非光滑重力取樣管，通過數值模拟研究非光滑形态參數的減粘降阻特性；4.建立試驗模型，開(kāi)展室内及潮灘取樣器貫入及取樣試驗。
方法：1.通過實驗分(fēn)析，對比常規重力取樣管和仿生(shēng)取樣管的取樣效果（圖8和9）；2.通過理論推導，建立重力取樣管和周圍沉積物(wù)的力學關系（公式(3)~(7)）；3.通過仿真模拟，運用耦合的歐拉-拉格朗日方法在重力取樣器取樣過程中(zhōng)，對比不同參數的取樣器的取樣性能，驗證所提仿生(shēng)非光滑重力取樣器的低擾動和快速取樣性（圖4~6）。
結論：1.重力取樣器的取樣效果與取樣管的刀口傾角、壁厚以及長徑比相關，通過數值模拟得到了不同參數對取樣效果的影響；2.非光滑表面對仿生(shēng)取樣管的采樣性能有明顯促進作用，通過數值模拟驗證了凹坑比凸包的促進效果更好；3.運用參數分(fēn)析方法，對非光滑表面形态特征進行單一(yī)變量分(fēn)析，得到了較優的參數組合。

關鍵詞組：重力取樣器；仿生(shēng)取樣管；非光滑表面；取樣性能；減阻

Co₃O₄-ZnO/rGO catalyst preparation and rhodamine B degradation by sulfate radical photocatalysis

Zhanmei ZHANG, Yi ZHANG, Xilin CHEN, Ziran HUANG, Zuqin ZOU, Huaili ZHENG

DOI: 10.1631/jzus.A2200490 Downloaded: 446 Clicked: 636 Cited: 0 Commented: 0(p.710-721) <Full Text> <PPT> 196

Chinese summary <8> Co₃O₄-ZnO/rGO催化劑的制備及在硫酸鹽自由基光催化降解羅丹明B的應用

作者：張占梅^1,2，張毅¹，陳熙琳¹，黃紫然¹，鄒祖琴¹，鄭懷禮³
機構：¹重慶交通大(dà)學，水利水運工(gōng)程教育部重點實驗室，中(zhōng)國重慶，400074；²國家内河航道整治工(gōng)程技術研究中(zhōng)心，中(zhōng)國重慶，400074；³重慶大(dà)學，環境與生(shēng)态學院，中(zhōng)國重慶，400044
目的：羅丹明B（RhB）作爲一(yī)種合成染料被廣泛應用在工(gōng)業生(shēng)産中(zhōng)，若不及時處理則會在自然界累積并對環境造成傷害。本文旨在制備出一(yī)種Co₃O₄-ZnO/rGO催化劑，并通過構建過硫酸鹽光催化體(tǐ)系以實現RhB的降解。此外(wài)，本文還探究制備條件（水熱時間、rGO摻雜(zá)量和煅燒溫度等）對材料催化性能的影響，并提出可能的反應機理。
創新點：1.通過水熱法制備Co₃O₄-ZnO/rGO，并探究其制備條件（水熱時間、rGO摻雜(zá)量和煅燒溫度等）對催化劑性能的影響；2.構建過硫酸鹽光催化氧化體(tǐ)系實現了對RhB污染物(wù)的高效降解。
方法：1.通過實驗分(fēn)析，推導Co₃O₄-ZnO/rGO制備條件對其催化性能的影響；2.通過表征分(fēn)析，對Co₃O₄-ZnO/rGO中(zhōng)各元素組成及表面形态進行分(fēn)析；3.通過實驗分(fēn)析UV/Co₃O₄-ZnO/rGO/PMS對RhB的降解效率。4.通過反應前後表征對比及UV-Vis等手段探究催化氧化反應機制，并提出可能的反應機理。
結論：1.Co₃O₄-ZnO/rGO制備過程中(zhōng)rGO摻雜(zá)量及煅燒溫度對催化性能的影響較大(dà)。2.所構建的UV/Co₃O₄-ZnO/rGO/PMS體(tǐ)系對RhB具有良好的去(qù)除效率；在主要自由基SO₄^??和?OH的作用下(xià)，RhB去(qù)除率在40min内可達90.40%。3.Co₃O₄-ZnO/rGO相比Co₃O₄/rGO及ZnO/rGO有更好的催化性能，這主要是因爲Co₃O₄和ZnO之間異質結的生(shēng)成促進了電子空穴對的重組。

關鍵詞組：Co₃O₄-ZnO/rGO催化劑；羅丹明B；異質結；光催化；過硫酸鹽

Determination of the dynamic characteristics of locomotive drive systems under re-adhesion conditions using wheel slip controller

Guosong WU, Longjiang SHEN, Yuan YAO, Wensheng SONG, Jingchun HUANG

DOI: 10.1631/jzus.A2300158 Downloaded: 487 Clicked: 534 Cited: 0 Commented: 0(p.722-734) <Full Text> <PPT> 194

Chinese summary <8> 黏着控制對機車(chē)再黏着性能及驅動系統動态特性影響

作者：吳國頌¹，沈龍江^2,3，姚遠¹，宋文勝⁴，黃景春⁴
機構：¹西南(nán)交通大(dà)學，牽引動力重點實驗室，中(zhōng)國成都，610031；²株洲電力機車(chē)有限公司，轉向架研發部，中(zhōng)國株洲，412001；³株洲電力機車(chē)有限公司，大(dà)功率交流傳動電力機車(chē)系統集成國家重點實驗室，中(zhōng)國株洲，412001；⁴西南(nán)交通大(dà)學，電氣工(gōng)程學院，中(zhōng)國成都，610031
目的：大(dà)功率重載機車(chē)采用輪對空心軸架懸驅動系統降低輪軌動作用力，但采用六連杆空心軸聯軸器導緻驅動系統的扭轉剛度相對較小(xiǎo)，對輪對驅動系統黏滑振動不利。本文旨在研究黏着條件改變時，黏着控制對驅動系統動态特性以及機車(chē)再黏着性能的影響，從黏着控制與驅動系統參數合理匹配的角度提出提高機車(chē)黏着利用的措施。
創新點：1.通過建立機車(chē)牽引與黏着控制聯合仿真模型，研究黏着控制對機車(chē)再黏着性能以及驅動系統黏滑振動影響；2.研究黏着控制器參數與機車(chē)驅動系統參數匹配不合理時導緻的機電耦合振動。
方法：采用聯合仿真方法，建立SIMPACK-MATLAB/SIMULINK聯合仿真模型。在SIMPACK中(zhōng)建立包含完整驅動系統、齒輪傳動系統、鈎緩裝置和輪軌蠕滑負斜率特性的機車(chē)牽引列車(chē)模型，在MATLAB/SIMULINK中(zhōng)建立黏着控制模型，通過動力學仿真研究黏着控制對驅動系統動态特性以及機車(chē)再黏着性能的影響。
結論：1.驅動系統發生(shēng)黏滑振動時，輪對縱向振動與扭轉振動通過切向力耦合；2.減小(xiǎo)平均滑動率(再黏着控制)和動态滑動率(增加驅動系統剛度)是抑制驅動系統黏滑振動的有效措施；3.機車(chē)驅動系統與黏着控制需合理匹配，否則會導緻驅動系統機電耦合振動。

關鍵詞組：重載機車(chē)；再黏着性能；驅動系統；機車(chē)防滑控制；聯合仿真模型

Effects of potassium channel blockage on inverse stochastic resonance in Hodgkin-Huxley neural systems

Xueqing WANG, Dong YU, Yong WU, Qianming DING, Tianyu LI, Ya JIA

DOI: 10.1631/jzus.A2200625 Downloaded: 422 Clicked: 597 Cited: 0 Commented: 0(p.735-748) <Full Text> <PPT> 188

Chinese summary <7> 鉀離(lí)子通道阻塞對Hodgkin-Huxley神經系統中(zhōng)反随機共振的影響

作者：王雪琴，餘東，吳勇，丁錢銘，李天宇，賈亞
機構：華中(zhōng)師範大(dà)學，物(wù)理系，中(zhōng)國武漢，430079
目的：研究鉀離(lí)子通道阻塞對單個Hodgkin-Huxley神經元和小(xiǎo)世界網絡中(zhōng)反随機共振（ISR）的影響，并分(fēn)析背後的動力學機制。
創新點：1.探究鉀離(lí)子通道阻塞對反随機共振的影響；2.在小(xiǎo)世界網絡中(zhōng)考慮阻塞不均勻對反随機共振的影響。
方法：1.以放(fàng)電率作爲統計量，研究鉀離(lí)子通道阻塞對神經元放(fàng)電率的影響（圖2和3）；2.通過分(fēn)岔分(fēn)析，探究鉀離(lí)子通道阻塞對反随機共振所産生(shēng)影響背後的動力學機制（圖4）；3.探究部分(fēn)阻塞的神經元網絡中(zhōng)反随機共振對耦合強度的依賴性（圖8和13）；4.通過相空間和網絡中(zhōng)神經元的放(fàng)電分(fēn)布等分(fēn)析不同反随機共振曲線背後的動力學機制（圖10~12）。
結論：1.對于單個神經元，離(lí)子通道噪聲引起的ISR現象隻發生(shēng)在較小(xiǎo)的鉀離(lí)子通道阻塞率範圍内；分(fēn)岔分(fēn)析表明這一(yī)小(xiǎo)範圍是受外(wài)部偏置電流影響的雙穩态區域。2.對于小(xiǎo)世界神經元網絡，ISR存在的原因是在中(zhōng)等強度噪聲下(xià)雙穩态神經元的放(fàng)電受到抑制。3.當雙穩态和單穩态神經元之間存在電位差，且耦合強度增加時，抑制作用被抵消。4.在較小(xiǎo)的耦合強度下(xià)，網絡阻塞比的增加會導緻ISR持續時間變短；當耦合強度增加時，ISR在網絡阻塞比較大(dà)的情況下(xià)更爲明顯；ISR現象由網絡阻塞比、耦合強度和離(lí)子通道噪聲共同決定。