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

2014 Vol.15 No.3 P.157-230

<<< CONTENTS >>>

Mechanical Engineering and Mechanics

A morphing machining strategy for artificial bone

Wen-feng Gan, Jian-zhong Fu, Hong-yao Shen, Zhi-wei Lin

DOI: 10.1631/jzus.A1300274 Downloaded: 4089 Clicked: 13230 Cited: 0 Commented: 2(p.157-171) <Full Text> <PPT> 2745

Chinese summary <325> 一种基于曲面变形的人工骨骼渐进式加工方法

研究目的：研究人工骨骼等细长工件的无弯折加工方法。
创新要点：1.提出了一种基于曲面变形的渐进式加工方法，该方法保证加工余量在全曲面均匀分布，防止工件弯折；2.利用能量最小化实现T样条曲面的渐进变形；3.将该方法应用于以T样条曲面表示的人工指骨加工中。
研究方法：1.算法总体分为生成多层变形曲面和层内刀具路径规划两部分（见图5）；2.对T样条曲面采用基于能量最小化的变形方法，以加工切深作为变形约束条件，生成多层变形曲面作为每刀的加工目标形状（见图10）；3.每层变形曲面内按限残高标准生成刀具路径（见图12）。
重要结论：采用该加工方法可以提高细长形工件的加工质量，保证加工后形状误差不超限。

关键词组：渐进式加工；能量最小化曲面变形；T样条曲面；人工骨骼

An efficient adaptive finite element method algorithm with mass conservation for analysis of liquid face seals

Xiang-kai Meng, Shao-xian Bai, Xu-dong Peng

DOI: 10.1631/jzus.A1300328 Downloaded: 4505 Clicked: 10627 Cited: 3 Commented: 0(p.172-184) <Full Text> <PPT> 2675

Chinese summary <75> 液体润滑端面密封质量守恒自适应有限元算法

研究目的：为液体润滑端面密封空化问题的数值模拟提供一种高效精确的计算方法。
创新要点：1.采用流线迎风SUPG有限元法求解具有对流扩散特征的控制方程；2. 针对未知量的互补关系提出了一种高效的数值迭代技术；3.提供了针对润滑液膜空化问题的网格自适应技术。
重要结论：1.相比文献算法，本文算法具有计算速度快，计算精度高的优点；2.空化区域和大压力梯度区域的计算网格得到加密。

关键词组：空化；有限元法；端面密封；流线迎风伽辽金法SUPG法；质量守恒

Numerical simulation of aerodynamic heating and stresses of chemical vapor deposition ZnS for hypersonic vehicles

Yuan-chun Liu, Yu-rong He, Jia-qi Zhu, Jie-cai Han, Dong-liang Quan

DOI: 10.1631/jzus.A1300341 Downloaded: 3628 Clicked: 7697 Cited: 5 Commented: 0(p.185-196) <Full Text> <PPT> 2264

Chinese summary <57> 高速飞行器化学气相沉积ZnS窗口材料气动热和应力数值模拟研究

研究目的：基于飞行器外流场的分析，计算窗口材料的温度场和应力场。
创新要点：1.通过流场分析，得到窗口处热流密度和换热系数；2.通过热-结构分析，得到窗口的温度场和应力场；3.为窗口材料的气动力和气动热的材料破坏提供理论依据。
研究方法：1.计算标准大气情况下，高度为15 km、马赫数分别为3、4、5和6时飞行器的流场；2.根据流场分析得到数据，用有限元法计算红外窗口的热-结构场。
重要结论：1.当马赫数为6时，材料的最大应力高于材料的强度，材料失效；2.当马赫数为3、4和5时，材料的最大温度和最大应力均低于安全值，材料符合条件。

关键词组：化学气相沉淀（CVD）ZnS；红外窗口；气动热；热应力；超声速飞行器

Civil and Hydraulic Engineering

Calculation of corrosion rate for reinforced concrete beams based on corrosive crack width

Feng Wu, Jing-hai Gong, Zhang Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1300280 Downloaded: 4553 Clicked: 8749 Cited: 2 Commented: 0(p.197-207) <Full Text> <PPT> 2295

Chinese summary <72> 钢筋混凝土梁基于锈胀裂缝的锈蚀率计算

研究目的：为了解决不均匀锈蚀情况下钢筋锈蚀率的计算问题，实现锈胀开裂构件的锈蚀率无损检测，采用理论分析和试验研究相结合的方法，建立锈蚀梁钢筋最大锈蚀率的计算模型。
创新要点：考虑了邻近位置混凝土开裂的影响，基于理论分析建立了不同位置的锈胀裂缝宽度修正模型。
研究方法：首先通过理论分析建立考虑相邻测点相互影响的锈胀裂缝宽度修正模型，然后根据锈蚀物体积膨胀几何模型，建立基于锈胀裂缝宽度的锈蚀率计算公式，最后通过七根锈蚀梁的加速锈蚀试验验证了模型的准确性。
重要结论：根据对开裂后钢筋与锈蚀物膨胀体积的量化分析，锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率近似呈线性变化。电解液加速腐蚀试验结果表明，提出的锈蚀率计算方法得到的最大锈蚀率与实际平均值的比值在1.4–2.4之间，与实际情况符合较好。

关键词组：不均匀锈蚀；梁；锈胀裂缝宽度；锈蚀率

A study on the contraction joint element and damage constitutive model for concrete arch dams

Qiang Xu, Jian-yun Chen, Jing Li, Hong-yuan Yue

DOI: 10.1631/jzus.A1300244 Downloaded: 3500 Clicked: 8922 Cited: 1 Commented: 0(p.208-218) <Full Text> <PPT> 2355

Chinese summary <224> 混凝土拱坝横缝单元和损伤本构的研究

研究目的：研究混凝土拱坝多尺度横缝单元和坝体损伤。
创新要点：解决了拱坝坝段单元采用不同剖分形式（即多尺度剖分形式）时，在静动力荷载下，拱坝横缝开度和坝体损伤的计算。
研究方法：首先建立大尺度交接面单元和小尺度单元坝段自由度耦合，然后建立大尺度交接面单元和大尺度单元坝段横缝单元模型，并对坝体损伤本构的计算进行研究。
重要结论：通过对比计算发现，通过混凝土的损伤本构计算的应力峰值和实验结果相同，下降段的应力应变曲线基本吻合。提出的不同尺度横缝单元模型对坝体应力和横缝开度的计算误差在7%以内。

关键词组：多尺度；横缝单元；损伤本构；拱坝；本构模型

Evaluation of a multi-site weather generator in simulating precipitation in the Qiantang River Basin, East China

Yue-ping Xu, Chong Ma, Su-li Pan, Qian Zhu, Qi-hua Ran

DOI: 10.1631/jzus.A1300267 Downloaded: 3090 Clicked: 6267 Cited: 2 Commented: 0(p.219-230) <Full Text> <PPT> 2297

Chinese summary <51> 多站天气发生器在中国东部钱塘江流域降雨模拟的评估

研究目的：以空间相关系数、降雨量和降雨次数为指标，利用实测的气象数据，评估一个新的多站天气发生器GiST在中国东部钱塘江流域模拟降雨的性能。在此基础上，结合全球气候模式Hadgem2-ES，分析在浓度路径RCP 8.5下GiST模拟2071–2100年的降雨情况。
创新要点：通过评估一个新的多站发生器在模拟降雨方面的性能，以此来提高未来气候情景预测的精度。
研究方法：用多站天气发生器和变化因子方法，重点结合CMIP5中的Hadgem2-ES模型，模拟钱塘江流域七个站点的基准期以及未来预测期降雨量和空间相关性，并作出评估。
重要结论：多站天气发生器GiST能很好地模拟钱塘江流域的降雨以及其空间相关性。该工具有潜力作为水资源管理，极端事件分析，政府决策、水文模型以及气候变化研究的工具。

关键词组：多站天气发生器；全球气候模式；降雨模拟