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.4 P.231-308

<<< CONTENTS >>>

Civil Engineering

Review: The renaissance of continuum mechanics

Wei-qiu Chen

DOI: 10.1631/jzus.A1400079 Downloaded: 4730 Clicked: 14138 Cited: 6 Commented: 0(p.231-240) <Full Text> <PPT> 2234

Chinese summary <340> 连续介质力学的复兴

概要：连续介质力学，正如其名称所喻示的，研究的是所有连续介质的力学问题。所谓连续介质，就是其宏观的物理或力学性质沿空间连续变化，而不必考虑各组成原子或分子的结构及其相互作用。连续介质力学可以看作是现代力学的标志，后者与现代物理学区别明显，但经常被大众甚至科学家所混淆。在此，首先从个人理解的角度阐述了现代力学与现代物理学的区别，特别指出现代力学与重大工程应用紧密相关，这从其新兴于二十世纪的三个分支学科——断裂力学、空气动力学和有限元的发展历史即可看出。然后，基于Web of Science的检索数据（见图1），清楚揭示了二十世纪五、六十年代是连续介质力学的形成期，七、八十年代是其平稳发展期，而从九十年代起至今就是其复兴期。最后，着重从三个方面展示了连续介质力学的复兴和新发展：在纳机电领域与量子力学的衔接，在能源等领域与化学的耦合，在生物学领域由生物力学向力生物学的转变。可以看到，正如其在二十世纪的工程设计中扮演了轴心角色一样，连续介质力学将通过学科交叉（与物理、化学、生物学、医学、信息科学、社会科学等）而在现代科学的版图中持续发挥重要作用。

关键词组：连续介质力学, 量子力学, 工程, 研究现状, 复兴

Undrained anisotropy and non-coaxial behavior of clayey soil under principal stress rotation

Jian Zhou, Jia-jia Yan, Zheng-yi Liu, Xiao-nan Gong

DOI: 10.1631/jzus.A1300277 Downloaded: 3921 Clicked: 8609 Cited: 3 Commented: 0(p.241-254) <Full Text> <PPT> 2215

Chinese summary <59> 主应力轴旋转条件下粘土的各向异性和非共轴特性

研究目的：研究主应力轴旋转条件下粘土的非共轴塑性流动规律和内在机理，并分析土体初始各向异性、中主应力系数、剪应力水平等对非共轴塑性流动特性的影响。
创新要点：对主应力轴旋转条件下粘土塑性应变增量方向的规律和内在机理及影响因素进行分析，为考虑主应力轴旋转影响的粘土本构模型的建立提供了试验依据。
研究方法：通过对比试验，研究原状粘土和重塑粘土的非共轴塑性流动特性，对非共轴塑性流动的规律和内在机理及影响因素进行分析。
重要结论：主应力旋转剪切条件下，粘土的塑性主应变增量方向与主应力方向存在显著差异。非共轴特性不完全取决于土体的各向异性特性，受应力路径的影响也较大。

关键词组：主应力旋转；粘土；非共轴；各向异性

An efficient numerical shape analysis for light weight membrane structures

Chao Yang, Yan-bin Shen, Yao-zhi Luo

DOI: 10.1631/jzus.A1300245 Downloaded: 3685 Clicked: 7535 Cited: 5 Commented: 0(p.255-271) <Full Text> <PPT> 2126

Chinese summary <49> 一种用于薄膜结构形态分析的新型数值计算方法

研究目的：为轻质柔性薄膜结构初始形态的确定提供一种准确、高效的新型数值模拟方法。
创新要点：1.建立基于有限质点法（FPM）的柔性薄膜非线性计算理论，并将其首次应用于膜结构的形态问题分析之中；2.提出一种将动力控制方程通过积分转化为动量方程，并利用加速静力收敛策略，快速获得初始平衡状态的方法。
研究方法：1.基于向量式固体力学的基本概念，将分析域离散为一系列质点，建立有限质点法柔性膜结构计算模型，并用牛顿第二定律描述质点运动（图1~图3）；2.采用一套基于物理模式的分析步骤来描述分析对象的几何非线性变形，有效扣除刚体运动的影响以准确获得质点间的相互作用内力（图4~图7）；3.根据膜内给定的预应力分布，按照膜结构初始形态分析步骤进行循环迭代求解（图9）。
重要结论：利用本文算法确定膜结构初始形态，计算速度快、准确性高，并且求解过程中不会因非线性变形而引起数值计算方面的困难。

关键词组：膜结构；有限质点法；形态分析；显式时间积分；初始平衡态

A modified creep index and its application to viscoplastic modelling of soft clays

Qi-yin Zhu, Ze-xiang Wu, Yan-ling Li, Chang-jie Xu, Jian-hua Wang, Xiao-he Xia

DOI: 10.1631/jzus.A1300331 Downloaded: 7298 Clicked: 8574 Cited: 1 Commented: 0(p.272-281) <Full Text> <PPT> 2211

Chinese summary <48> 一个修正的蠕变系数及其在软黏土黏塑性模拟中的应用

研究目的：提出一个更优的描述黏土非线性蠕变的方法。
创新要点：1.提出了一个修正的蠕变系数，该系数与土体的密度相关，物理意义明确；2.将修正的蠕变系数嵌入到新开发的一个黏塑性模型中，实现了基于ABAQUS的本构二次开发；3.为工程实例的计算提供更为有效的模型。
研究方法：1.总结广泛的调查土体蠕变试验结果，提出修正的蠕变系数（图3）；2.给出修正的蠕变系数表示方法以及力学特性（图4）；3.将所提系数嵌入到有限元程序中，验证了其准确性（图5）。
重要结论：1.修正的蠕变系数可以很好地描述软黏土蠕变系数随孔隙比变化的规律；2.通过工程案例证实了修正系数的优越性。

关键词组：软黏土；蠕变；黏塑性；有限元

Evolution laws of strength parameters of soft rock at the post-peak considering stiffness degradation

Zeng-hui Zhao, Wei-ming Wang, Xin Gao

DOI: 10.1631/jzus.A1300314 Downloaded: 3677 Clicked: 9168 Cited: 2 Commented: 0(p.282-290) <Full Text> <PPT> 2386

Chinese summary <42> 基于峰后刚度劣化的软弱岩体强度参数演化规律研究

研究目的：研究弱胶结软岩在应变软化变形阶段的强度参数演化规律。
创新要点：针对弱胶结软岩在峰后应变软化变形阶段的刚度劣化和强度衰减的现象，建立考虑刚度损伤劣化的峰后强度参数演化模型。
研究方法：首先依据实验结果建立弱胶结软岩的应变软化模型及刚度劣化模型，然后假设岩体后继屈服面均满足Mohr-Coulomb屈服准则，建立考虑峰后刚度劣化行为的强度参数演化规律方程，最后将模型嵌入软件进行数值验证。
重要结论：峰后摩擦角演化规律主要由瞬时应力状态和损伤特性所主导，黏聚力除了与应力水平和损伤机制有关外，还与岩体的塑性变形机制有关。所建立的演化模型能较准确地描述弱胶结软岩体的应变软化行为。

关键词组：软弱岩体；应变软化；刚度劣化；强度演化；演化模型

Mechanical Engineering

Drivability improvements for a single-motor parallel hybrid electric vehicle using robust controls

Hu Zhang, Cun-lei Wang, Yong Zhang, Jun-yi Liang, Cheng-liang Yin

DOI: 10.1631/jzus.A1300356 Downloaded: 3117 Clicked: 8836 Cited: 6 Commented: 0(p.291-301) <Full Text> <PPT> 2514

Chinese summary <52> 基于鲁棒控制的一种单电机并联式混合动力电动汽车的驾驶性改善方法

研究目的：改善一种单电机并联式混合动力电动汽车的驾驶性能。
创新要点：1.建立面向控制器设计的系统模型，并且考虑系统参数的不确定性和CAN通讯延迟；2.设计基于mu综合的鲁棒控制器，减小了模式切换时车辆的冲击度，改善车辆的驾驶性能。
研究方法：1.将发动机端和电机端的控制解耦，并对其进行单独的控制设计（图5、8）；2.发动机端控制主要用于发动机调速，电机端控制主要用于补偿离合器转矩对传动系造成的干扰；3.控制器设计时采用前馈控制和鲁棒控制结合的方法。
重要结论：通过采用鲁棒控制，使得一种单电机并联式混合动力电动汽车的驾驶性得到了改善。同时，在参数的不确定性和CAN通讯延迟的干扰下，整个系统依旧稳定运行且性能良好。

关键词组：混合动力电动汽车；驾驶性；模式切换；鲁棒控制

Analysis of a load application point in spline coupling teeth

Francesca Curà, Andrea Mura

DOI: 10.1631/jzus.A1300323 Downloaded: 3169 Clicked: 8115 Cited: 3 Commented: 0(p.302-308) <Full Text> <PPT> 1984

Chinese summary <49> 花键联接齿轮荷载点的分析

研究目的：研究理想和偏差条件下接触压力分布导致的花键联接渐开线齿的合力位置。
创新要点：分别给出了额定条件和两轴偏移条件下载荷直径和节径的偏差，并分析了荷载点齿轮刚度和接触压力分布的影响。
研究方法：运用有限元模型分别分析在理想条件和两轴偏移条件下花键联接的影响。
重要结论：验证了传统上应用于径节的花键联接啮合齿接触合力的近似法。在额定条件下，载荷直径和径节的偏差随载荷等级的增加而增加。在0.08 mm两轴偏移模型下，有限元法获得的结果与理论径节的最大偏差为2.94%。一般的，在理想联接和两轴偏移花键联接条件下，载荷直径和径节的偏差并不大。径节处载荷和实际荷载点所获得的刚度偏差接近15%。荷载点变化的影响与轴向压力分布相关，即该参数受荷载点位置的影响。

关键词组：花键联接；节距力；齿轮载荷；两轴偏移