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), 1.490 (2019), 2.263 (2020), 2.485 (2021), 3.2 (2022), 3.4 (2023), 3.9 (2024).
Journal of Zhejiang University-SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2026 Vol.27 No.5 P.453-554
<8> <7>CONTENTS
Research Article
Robust self-triggered switching control of autonomous ground vehicles with varying linear parameters
Yuanlong XIE, Shuting WANG, Liquan JIANG, Hu LI, Hao WU, Sheng-quan XIE
DOI: 10.1631/jzus.A2500327 Downloaded: 853 Clicked: 1324 Cited: 0 Commented: 0(p.453-465) <Full Text> <PPT > 15
机构：1华中科技大学，机械科学与工程学院，中国武汉，430074；2武汉纺织大学，纺织新材料与先进加工全国重点实验室，中国武汉，430200；3武汉纺织大学，湖北省数字化纺织装备重点实验室，中国武汉，430200;4利兹大学,电子与电气工程学院，英国利兹，LS2 9JT
目的：四轮转向自主引导车辆（FAGV）在运行时，其动力学参数易受载荷变化、路面条件和工况等因素影响，导致轨迹跟踪精度下降甚至系统不稳定。本文旨在针对FAGV在存在大范围参数变化和多重扰动条件下的横向动力学控制问题，构建一种鲁棒的自触发切换控制方法，以实现高精度、强鲁棒性的轨迹跟踪控制。
创新点：1.将非线性动力学系统表示为切换线性参数时变（LPV）子系统集合，并提出一种基于多面体划分的LPV建模方法。2.在无需外部切换信号的情况下，提出一种基于能量密度的自触发切换机制。3.构建多参数相关的时变Lyapunov函数，并实现增益的在线调节。
方法：1.基于FAGV横向动力学特性，采用多面体方法对时变参数进行分析，并建立切换LPV动力学模型，为后续切换控制提供统一建模框架。2.以跟踪误差和系统鲁棒性为性能指标，引入能量密度函数，设计状态驱动的自触发切换律，并在切换条件中显式融合驻留时间约束，以抑制高频切换行为。3.利用多参数相关Lyapunov函数对切换LPV闭环系统进行稳定性分析，推导相应的控制器设计条件，并结合增益调节策略实现控制参数的在线自适应调节。4.通过工业FAGV平台开展实验验证，对比分析不同控制策略下的轨迹跟踪性能与系统稳定性，验证所提出方法在复杂工况下的有效性与优越性。
结论：1.采用切换LPV建模与控制策略能够更准确地建立系统动态特性，并显著提升轨迹跟踪精度。2.基于能量密度的自触发切换机制能够在保证控制性能的同时有效避免Zeno现象，提高了切换控制方法在实际工程中的可实现性和可靠性。3.多参数相关Lyapunov函数与在线增益调度策略的引入，确保了系统在整个切换过程中的渐近稳定性和鲁棒性；实验结果表明，该方法能够满足工业FAGV高精度轨迹跟踪控制的需求。
关键词组：
Qilin LI, Emek Babuskin KOCYIGIT, Long YE, Nan YU, Pingfa FENG, Jianjian WANG
DOI: 10.1631/jzus.A2500552 Downloaded: 326 Clicked: 693 Cited: 0 Commented: 0(p.466-478) <Full Text> <PPT > 15
机构：1清华大学，机械工程系，先进装备摩擦学国家重点实验室，中国北京，100084；2清华大学，机械工程系，北京精密/超精密制造装备与控制重点实验室，中国北京，100084；3爱丁堡大学，工程学院材料与过程研究所，英国苏格兰爱丁堡，EH9 3FB
目的：块状金属玻璃具有优异的力学性能，但因其高硬度和高脆性导致可加工性差，所以传统微铣削易造成刀具快速磨损和表面缺陷。本文旨在探究冷等离子体预处理与超声振动辅助微铣削的协同作用，开发一种新型复合加工策略，以提升金属玻璃的微铣削质量与效率。
创新点：1.提出并研究了金属玻璃低温等离子体预处理与超声振动辅助微铣削相结合的加工方法；2.明确了低温等离子体预处理与超声振动辅助微铣削的协同效应，并且在实现切削力降低的同时，有效抑制了刀具磨损。
方法：1.通过接触角测量、纳米压痕与纳米划痕实验，量化等离子体处理对金属玻璃表面润湿性、弹性模量与塑性变形行为的影响；2.采用四种工艺方法（传统铣削、低温等离子体辅助铣削、超声振动辅助铣削及两者结合的方法）进行微铣削对比试验；3.使用测力仪测量切削力，使用激光共聚焦显微镜分析表面粗糙度，使用超景深显微镜观察刀具磨损与刃口崩缺，并系统评价各方法的加工性能。
结论：1.低温等离子体预处理能显著地提升金属玻璃的可加工性，进而实现最佳表面质量与最小刀具磨损；2.超声振动辅助铣削虽可降低平均切削力，但会引发严重的刀具刃口崩缺，导致加工过程不稳定与表面质量下降；3.所提出的低温等离子体预处理与超声振动辅助微铣削复合工艺发挥了协同优势：在保留超声振动降低切削力效果的同时，大幅减轻了超声振动引起的刀具损伤，获得了更稳定、一致的表面质量。
关键词组：
Zheming TONG, Yuchen ZHAO, Lianhui JIA, Xiaolei ZHOU, Haoxiang LU, Wenqi NIU
DOI: 10.1631/jzus.A2500282 Downloaded: 1770 Clicked: 1055 Cited: 0 Commented: 0(p.479-492) <Full Text>
机构：1浙江大学，流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，中国杭州，310058；2浙江大学，机械工程学院，中国杭州，310058；3中铁工程装备集团有限公司，中国郑州，450016
目的：在隧道掘进机（TBM）的开挖过程中，构成主传动密封润滑结构的装配部件的制造精度和精度以及操作条件，直接影响整体密封性能以及主轴承的寿命。模拟在不同工作条件下将润滑脂注入主传动密封润滑室内部结构的过程至关重要。本文旨在分析腔室内润滑脂的分布和系统内的压力分布，以提高主驱动密封结构防止外部污染物渗透的能力，最终延长主驱动结构的寿命。
创新点：1.本研究将流体体积（VOF）多相流模拟和实验研究相结合，系统分析了不同偏心率、注脂口数量和内壁转速对EP2润滑脂分布的影响；2.建立试验模型，成功模拟EP2油脂注入主驱动腔体工艺过程。
方法：1.使用VOF多相流模型和有限元模拟软件Star CCM+分析在内筒和外筒之间不同同轴误差下向主传动密封润滑腔注入润滑脂过程的模拟结果；2研究不同注入口数量和内壁转速下润滑脂在流场中的分布和压力特性3.彻底检查这些不同操作条件对结构整体密封和润滑效果的影响。
结论：1.当内外套筒之间的偏心距变化范围很小（不超过0.75 mm）时，润滑脂在通道中的分布保持相对均匀，确保了一定程度的密封。然而，随着偏心率的增加，通道中的润滑脂分布变得不均匀，随着偏心度的增加，腔内润滑脂形成的正负压区变得更加明显，难以保持正常的密封润滑，应努力避免同轴误差的显著变化。2.在保持进入腔室的总润滑脂流量恒定的情况下，每个腔室周围布置的注入口较少的配置导致润滑脂分布均匀性差，向两侧的扩散有限，难以满足实际的密封要求。增加外围注入口的数量有效地提高了腔室内润滑脂分布的均匀性。然而，与修改原始流道结构相比，增加注入口的数量对整体润滑脂分布的改善有限。由于注入口的数量显著影响了润滑脂的分布，因此两个出口附近的监测点的压力值也随之变化。特别是，喷射口数量的增加对非电机密封侧各个位置的压力波动产生了更明显的影响。3.内壁转速的变化显著影响了主传动系统中的润滑脂分布和密封性能。较高的速度会降低附着力和环形度，导致密封性较差，且电机侧比非电机侧更敏感。因此，建议将转速保持在适当的范围内，以提高密封可靠性。
关键词组：
Zhen-hao LIN, Yu-wei WANG, Zhe-hui MA, Tian-xiao ZHANG, Zhi-jiang JIN, Jin-yuan QIAN
DOI: 10.1631/jzus.A2500604 Downloaded: 458 Clicked: 738 Cited: 0 Commented: 0(p.493-505) <Full Text> <PPT > 12
机构：1浙江大学，能源工程学院，特种装备研究所，中国杭州，310027；2阀源智能科技（杭州）有限公司，中国杭州，310058；3浙江大学，温州研究院，中国温州，325036
目的：液压滑阀是航空航天液压系统中的关键控制部件。然而，复杂的工作环境会导致阀芯卡滞，从而限制此类阀门的性能。这会阻碍液压油的精确控制，降低液压系统的稳定性，从而导致航空航天系统发生严重事故。不平衡的径向力和固体颗粒侵入配合间隙是导致这种粘附的主要因素。本文旨在通过分析阀芯间隙内的流体动力学和颗粒行为揭示阀芯卡滞的机理，并提出可有效缓解滑阀卡滞的结构参数。
创新点：1.提出一种弧形底部的三角形均压槽（Tri-PEG）优化结构；2.通过多目标优化确定结构参数，以间隙处的泄漏量最小化和Tri-PEG底部的颗粒体积分数最大化为优化目标。
方法：1.通过数值模拟分析倾斜角度、间隙尺寸、颗粒直径和均压槽（PEG）特性对阀芯间隙内的流体动力学和颗粒行为的影响；2.采用多目标优化方法，以间隙处的泄漏量最小化和Tri-PEG底部的颗粒体积分数最大化为优化目标，确定最优结构参数。
结论：1.径向流体力与倾斜角呈正相关，与配合间隙呈负相关。2.Tri-PEG的最佳参数为0.2 mm的弧形半径、0.392 mm的槽深和0.215 mm的半槽宽；与矩形PEG相比，其泄漏量减少了12%，而颗粒浓度增加了6%。
关键词组：
Zifei WANG, Xiangxian ZHU, Congxin LI, Daidai CHEN, Zhitao LIU, Longhua MA, Jili TAO, Hongye SU
DOI: 10.1631/jzus.A2500337 Downloaded: 405 Clicked: 511 Cited: 0 Commented: 0(p.506-517) <Full Text> <PPT > 13
机构：1浙大宁波理工学院，信息科学与工程学院，中国宁波，315100；2浙江大学，工业控制技术全国重点实验室，中国杭州，310027；3宁波均胜电子股份有限公司，中国宁波，315040；4宁波绿动氢能科技研究院有限公司，中国宁波，315033
目的：准确预测工业级215通道车用质子交换膜燃料电池电堆在动态工况下的长期退化行为，解决传统方法在实验室条件、小规模电堆和噪声干扰下的预测精度低、泛化能力差的问题，为燃料电池汽车的健康管理与寿命预测提供可靠模型。
创新点：1.提出多尺度双向融合网络，融合通道联合自适应噪声相关阈值去噪算法，实现无先验建模的多物理场噪声抑制；2.引入多尺度分解模块解耦电压恢复与老化趋势；3.设计轻量化双向融合模块，在提升预测精度的同时显著减少参数量，适配车载边缘计算资源限制。
方法：1.构建215通道联合仿真平台采集实车工况退化数据；2.采用噪声相关阈值算法动态抑制传感器噪声；3.通过多尺度分解提取不同时间尺度的退化特征；4.利用双向融合模块整合电堆级趋势与单电池级波动；5.基于均方根误差、平均绝对误差等指标与长短期记忆（LSTM）、门控循环单元等模型进行单步/多步预测对比及消融实验验证。
结论：1.多尺度双向融合网络在关键退化阶段（285.0→255.0 V）实现了0.0180的均方根误差，比LSTM-attention提升18.6%；2.多步预测误差较LSTM-attention和一维卷积神经网络分别降低24.5%与55.2%；3.模型参数量减少36.8%，满足车载电子控制单元资源限制，具备良好的工程应用前景与物理可解释性。
关键词组：
Effect of tamping duration on mechanical properties of ballast beds: a DEM–MBD coupled investigation
Chao KONG, Tao XIN, Zhongxia QIAN, Yi YANG, Chuanqing DAI, Yanhua LI, Sen WANG
DOI: 10.1631/jzus.A2500407 Downloaded: 2234 Clicked: 1102 Cited: 0 Commented: 0(p.518-533) <Full Text> <PPT > 15
机构：1北京交通大学，土木建筑工程学院，中国北京，100044；2北京交通大学，轨道工程北京市重点实验室，中国北京，100044；3中国铁道科学研究院集团有限公司，铁道建筑研究所，中国北京，100081；4高速铁路轨道系统全国重点实验室，中国北京，100081
目的：捣固作业过程中捣固时长的设定直接影响道砟床的密实状态与力学响应。本文旨在探究捣固时长对道砟颗粒运动行为、接触力链演化及床体整体力学性能的影响规律，为捣固作业参数的精确设计提供理论依据。
创新点：1.构建捣固装置与有砟轨道的离散元-多体动力学（DEM-MBD）耦合模型，实现捣固全过程的多参数协同分析；2.揭示捣固时长对道砟颗粒运动特性、能量演化及接触力分布的调控机制。
方法：1.通过DEM-MBD耦合仿真，分析不同捣固时长下道砟颗粒在插入、挤压和提升阶段的运动速度与角速度变化（图14~17）；2.基于接触力链与配位数统计，量化捣固时长对道砟接触力分布与密实均匀性的影响（图12、18和19）；3.结合动能与机械能演化规律，阐释捣固过程中能量传递与耗散特征（图S7）。
结论：1.捣固时长显著影响道砟颗粒运动；插入阶段枕下区域颗粒运动速度随时长延长而下降，而枕间区域在提升阶段速度降低。2.颗粒平动与转动动能演化与其运动特征高度相关，挤压阶段机械能波动最为显著。3.延长捣固时长可降低插入阶段接触力、提升配位数并增强道砟床密实度与支承刚度。4.合理延长捣固时长有助于提升道床力学性能与线路维护周期。
关键词组：
Effects of ultrasonic treatment on wet mineralization of cement powder
Yongsheng CHEN, Fengping YU, Yanbiao ZHU, Hedong LI, Tao WANG
DOI: 10.1631/jzus.A2500339 Downloaded: 295 Clicked: 544 Cited: 0 Commented: 0(p.534-548) <Full Text> <PPT > 11
机构：1浙江理工大学，建筑工程学院，中国杭州，310018;2浙江省城市基础设施绿色与数智更新重点实验室，中国杭州，310018;3浙江浙能科技环保集团股份有限公司，中国杭州，310012;4兰溪天达环保建材有限公司，中国金华，321110;5浙江大学，能源高效清洁利用全国重点实验室，中国杭州，310027
目的：1.开发一种超声辅助湿法矿化工艺，以普通硅酸盐水泥为原料，同时提升水泥基材料的力学性能和矿化效率。2.揭示超声处理促进矿化的微观机理，并评估其工业应用潜力。
创新点：1.将超声分散技术集成到高水灰比湿法矿化系统中，显著克服传统机械搅拌下产物层致密化导致的离子扩散受限问题。2.揭示了超声空化效应通过剥离C-S-H/CaCO3复合层（C-S-H：水化硅酸钙）、抑制大晶体生长（细化至100~200 nm），从而协同提升矿化效率与水泥性能。
方法：1.制备水灰比为5:1的水泥悬浮液，在通入CO2的同时施加超声处理（5、15、25 min），并与纯机械搅拌组对比。2.采用pH计、XRD、FT-IR、TGA、SEM等微观表征手段分析矿化产物物相、含量及微观形貌。3.将矿化处理后的水泥悬浮液以8%替代率掺入水泥净浆，测试其抗压强度（1 d和28 d）和凝结时间。
结论：1.超声辅助湿法矿化使C-S-H含量提高16.02%，矿化度最高达53.12%，较非超声组提高13.78个百分点。2.掺入超声辅助矿化悬浮液后，水泥净浆1 d抗压强度提高25.78%，28 d抗压强度提高12.20%；初凝时间缩短19.46%，终凝时间缩短12.98%。3.超声空化效应通过剥离产物层、细化晶体和热效应加速反应动力学，但矿化时间超过15 min后效率下降，存在最佳处理窗口。
关键词组：
Correspondence
Correspondence: Can chess-style strategic planning revolutionize high-speed engagement?
Can LIU, Wei ZHAO, Tao YANG, Tian YAN, Wei HUANG, Shuangxi LIU
DOI: 10.1631/jzus.A2500295 Downloaded: 856 Clicked: 1026 Cited: 0 Commented: 0(p.549-554) <Full Text> <PPT > 10
机构：1西安交通大学，电子与信息学部，中国西安，710049；2国防科技大学，先进推进技术实验室，中国长沙，410073；3西北工业大学，无人系统技术研究院，中国西安，710072；4西北工业大学，无人飞行器技术全国重点实验室，中国西安，710072；5西北工业大学，无人机技术集成攻关大平台，中国西安，710072
概要：受人工智能在复杂棋类博弈中取得辉煌成就的启发，本文提出了一种新颖的博弈论框架，旨在优化高速飞行器追逃博弈场景下的机动决策。首先，将高速飞行器与防御体系交战过程建模为一类复杂博弈问题，因其具有高动态性、决策窗口高度压缩及系统状态部分可观测的核心特征，由此引发与围棋等复杂策略类博弈深度相仿的计算挑战。其次，为克服现有方法局限性，我们创新性地将蒙特卡洛树搜索算法拓展应用于这一连续域中。文中阐述了关键结构性创新，使蒙特卡洛树搜索算法能够处理高速飞行器特有的运动学特性及拦截弹约束，从而构建了一个实现"自主探测-在线搜索-最优执行"的规避框架。此外，本文介绍了蒙特卡洛树搜索算法相较于其他方法的显著优势，特别是在动态场景适应性、实时决策能力及可解释性方面。综上，本观点文章明确提出，蒙特卡洛树搜索算法是推动高速博弈对抗中自主决策技术发展的一条科学且极具应用前景的技术路径。
关键词组：