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
2026 Vol.27 No.7 P.659-778
<4> <4><<< CONTENTS
Research Article
Haojun YANG, Yangyang GAO, Lizhong WANG
DOI: 10.1631/jzus.A2500351 Downloaded: 638 Clicked: 585 Cited: 0 Commented: 0(p.659-675) <Full Text> <PPT> 5
机构：1浙江大学，海洋学院，中国杭州，310058；2台州职业技术学院，建筑工程学院，中国台州，318000；3浙江大学，海南研究院，中国三亚，572025
目的：高桩码头在复杂水沙环境下出现了严重的后方回淤问题。本文旨在探讨不同海洋环境（潮汐流速、流向、泥沙浓度和地形等）对高桩码头周围的水沙运动特性及回淤机理的影响，并提出绿色环保的减淤方法。
创新点：1.基于现场观测和大型物理模型港池试验，探明了高桩码头的回淤机制；2.开展工程现场原位试验，提出了一种绿色环保的减淤方法。
方法：1.通过现场观测和物理模型试验，分析高桩码头后方水沙运动与地形变化特征，揭示潮流、地形和桩群对淤积过程的影响（图13和15）；2.通过物理模型模拟和现场验证，提出利用丁坝改善局部流场、减轻码头后方淤积的方法，并验证该方法的可行性和有效性（图18和21）。
结论：1.高桩码头后方的泥沙淤积过程受潮流条件、地形特征和桩群阻力等因素共同影响；2.运用导流堤减淤方法对码头后方局部流场进行调控后，淤积程度明显减轻。
关键词组：
Dongsheng WEI, Haibin WEI, Zipeng MA, Heting WEI, Lijie SUN, Xiaokun YU
DOI: 10.1631/jzus.A2500549 Downloaded: 488 Clicked: 360 Cited: 0 Commented: 0(p.676-695) <Full Text> <PPT> 4
机构：吉林大学，交通学院，中国吉林，130000
目的：盾构隧道施工过程中，地表变形对周边建（构）筑物和地下管线构成安全威胁。由于现有的全参数优化策略忽略盾构运行参数间的交互耦合关系，致使理论优化结果与实际施工存在偏差，进而导致预控效果不佳。本文旨在提出一种融合优化与反演的盾构运行参数自适应调整策略，通过区分参数的可控性与敏感性，在有效降低地表沉降的同时保持参数间的固有协同关系，从而实现土压平衡盾构施工地表沉降的主动预控。
创新点：1.提出了一种融合优化搜索与反演预测的复合机制，通过对盾构运行参数进行多级分类，在降低地表沉降的同时最大限度地保留参数间的交互关系；2.构建了融合多头自注意力机制的双向长短期记忆网络模型（MHSA-Bi-LSTM），能够有效捕捉盾构施工沉降数据的时空序列依赖关系，并提高沉降预测精度。
方法：1.以长春地铁6号线的飞跃广场站至欧亚卖场站盾构隧道工程为依托，融合地质参数、盾构运行参数及地表沉降监测数据，构建多源异构数据集；2.建立MHSA-Bi-LSTM沉降预测元模型（模型1），并且与支持向量机（SVR）、随机森林（RF）、Transformer和双向长短期记忆网络模型（Bi-LSTM）对比以验证其预测优越性；3.基于Sobol全局敏感性分析方法，识别出对地表沉降影响显著的运行参数，然后采用粒子群最优化（PSO）算法对高敏感度参数进行优化搜索；4.采用RF构建反演模型（模型2和3），对低敏感度不可控参数和可控参数进行层级反演预测；5.通过在后续施工环号进行现场验证，对比自适应调整策略与全参数优化策略的实际预控效果。
结论：1. MHSA-Bi-LSTM模型相较于双向长短期记忆网络模型（Bi-LSTM）、Transformer、RF和SVR模型具有更优的沉降预测性能，其增强的记忆保持能力和多头自注意力机制能有效捕捉盾构施工数据中的时空依赖关系；2. Sobol全局敏感性分析表明，开挖土方量、支护压力、刀盘转速和刀盘扭矩对地表沉降影响显著；在一定范围内降低开挖土方量、刀盘转速、刀盘扭矩并提高支护压力可有效减小地表沉降。3.针对有限监测精度场景，RF反演模型相较于SVR模型，测试集的平均绝对误差和均方根误差分别平均降低27.46%和27.03%。4.全参数优化策略导致不可控参数平均偏离理论目标值±34.27%，而自适应调整策略将不可控参数平均波动控制在±13.95%以内，这表明参数变化趋势与可控参数优化方向呈现显著协同性。5.现场验证表明，与基准平均沉降（6.15 mm）相比，全参数优化策略和自适应调整策略的平均沉降分别为4.72和3.81 mm，分别改善了23.25%和38.05%，且后者预控效果显著优于前者。
关键词组：
Anhao PAN, Daosheng LING, Xiao MIAO, Jianjing ZHENG
DOI: 10.1631/jzus.A2600073 Downloaded: 418 Clicked: 418 Cited: 0 Commented: 0(p.696-710) <Full Text> <PPT> 5
机构：1浙江大学，岩土工程研究所，中国杭州，310058；2浙江大学，软弱土与环境土工教育部重点实验室，中国杭州，310058；3浙江大学，超重力研究中心，中国杭州，310058
目的：针对低渗透饱和多孔介质动力响应等阶有限元分析中出现的虚假孔隙压力振荡问题，本文旨在比较两种主要的有限元公式：一种基于覆盖函数富集的新型不等阶插值单元和另一种稳定化的等阶插值单元，以提高动力分析的精度和稳定性。
创新点：1.基于覆盖函数富集的不等阶插值单元格式，分别构建了适用于一维问题的四边形单元和适用于二维问题的三角形单元，以解决覆盖单元中固有的线性相关问题；2.系统对比了覆盖单元与稳定化等阶单元在可压缩与不可压缩材料条件下的数值性能，并且明确了稳定化方法在不同材料属性条件下的局限性及适用范围。
方法：1.构造覆盖函数富集的不等阶插值单元和稳定化等阶插值单元；2.通过典型数值算例，系统评估两种单元在可压缩与不可压缩材料条件下的性能表现。
结论：1.覆盖单元在可压缩与不可压缩两种材料工况下均能一致且准确地捕捉孔隙压力的演化过程；2.稳定化等阶单元仅在骨架刚度较高的不可压缩材料中可获得较高的计算精度，而在可压缩材料中性能显著下降。
关键词组：
Zhijian CAI, Jun ZHANG, Xiaoling WANG, Jiajun WANG, Kehao ZHAO, Guohua WU
DOI: 10.1631/jzus.A2500545 Downloaded: 629 Clicked: 407 Cited: 0 Commented: 0(p.711-729) <Full Text> <PPT> 3
机构：天津大学，水利工程智能建设与运维全国重点实验室，中国天津，300350
目的：快速且准确地检测混凝土砂的含水量（MC）对于确保混凝土质量至关重要。本文旨在提出一种快速、准确且鲁棒的跨模态含水率检测模型，以提高混凝土砂料含水率检测的准确性和稳定性。
创新点：1.提出基于改进型卷积神经网络（ICNN）、基于注意力机制的双向门控循环单元（AT-BiGRU）、改进型高效网络（IEfficientNet）、人工神经网络（ANN）和灰狼优化支持向量回归（GWOSVR）的多分支单模态特征提取方法，以获取多模态深度特征；2.提出一种多层级跨模态集成融合模型，以全面考虑模态内和模态间的特征交互；3.通过实验验证所提模型的优越性，并进行可解释性与鲁棒性分析，体现所提方法的应用潜力。
方法：1.建立基于ICNN、AT-BiGRU、IEfficientNet、ANN和GWOSVR的多分支单模态特征提取方法；2.建立基于多级跨模态集成融合（MCIF）的跨模态特征提取方法，实现跨模态特征深度融合；3.通过计算机模拟，深入剖析所提模型改进策略的有效性，并基于对比实验，验证所提方法的有效性和可靠性。
结论：1.所提近红外-图像-介电常数多级跨模态集成融合模型（NID-MCIF）在两种混凝土砂料含水率检测中均取得了高精度的准确率，R2>0.98；2.基于MCIF融合策略的模型在相应的模态下，准确性和鲁棒性显著优于采用简单拼接融合策略的模型以及单模态模型，为快速测定混凝土砂料含水率提供了一种新颖且可靠的解决方案。
关键词组：
Qiang LI, Fangduo XIAO, Shiwei LU, Jizhong WANG, Shikun CHEN, Dongming YAN
DOI: 10.1631/jzus.A2500674 Downloaded: 495 Clicked: 325 Cited: 0 Commented: 0(p.730-745) <Full Text> <PPT> 3
机构：1浙江水利水电学院，建筑工程学院，中国杭州，310018；2浙江大学，建筑工程学院，中国杭州，310058；3烟台大学，土木工程学院，中国烟台，264005；4大连理工大学，海岸和近海工程国家重点实验室，中国大连，116024
目的：本文旨在探讨纤维增强聚合物（FRP）/箍筋不同约束条件下，橡胶混凝土（CRC）与钢筋的粘结性能，并且探究橡胶置换率和约束水平对粘结强度及粘结-滑移响应的影响，最终基于试验结果建立粘结性能预测模型。
创新点：1.基于试验结果，推导橡胶置换率/约束水平与粘结强度间的定量演化关系；2.基于随机损伤理论，建立粘结-滑移分析模型，并成功模拟橡胶混凝土与钢筋在不同约束条件下的粘结-滑移响应。
方法：1.通过实验分析，推导出橡胶置换率和外部约束对粘结强度产生的影响（图8和9）；2.通过理论推导，构建粘结-滑移响应的预测模型（公式(13)~(17)）。
结论：1.橡胶增多会降低粘结强度但延缓开裂，并且40%橡胶置换率会导致破坏模式从脆性劈裂破坏变成具有延性的劈裂拔出混合破坏；2.增加约束水平会提升普通混凝土强度，但对橡胶混凝土几乎没有效果；3.提出了粘结强度模型，并揭示了高精度及随机非线性特征。
关键词组：
Gang WANG, Sai LIU, Kai WANG, Huijuan MENG, Na ZHAO, Hanyu ZHANG
DOI: 10.1631/jzus.A2500621 Downloaded: 451 Clicked: 372 Cited: 0 Commented: 0(p.746-761) <Full Text> <PPT> 4
机构：1中国石油大学（华东），化学与化工学院，环境与安全工程系，中国青岛，266580；2山东省生态环境规划研究院，中国济南，250101；3生态环境部陆海统筹生态治理与系统调控重点实验室，中国济南，250101；4济南工程职业技术学院，实训管理中心，中国济南，250200；5山东大学，环境研究院，中国青岛，266237；6北京工商大学，轻工科学与工程学院，环境科学与工程系，中国北京，100048
目的：2023年，随着新冠疫情防控措施调整与经济全面复苏，山东省空气质量指数出现4.3%的反弹，细颗粒物（PM2.5）和臭氧（O3）浓度均呈显著上升趋势。为揭示此次污染反弹的驱动机制，本文旨在量化人为排放与气象条件在不同季节对PM2.5和O3反弹的贡献，识别主导因素，从而为后疫情时代制定差异化的空气质量管理策略提供科学依据。
创新点：1.分时段污染驱动因素解析：针对PM2.5（早春与秋收期）和O3（光化学季）分别定义了三个关键污染期，开展分时段的驱动因素分析，以揭示不同季节主导污染物的形成机制差异；2.可解释机器学习框架构建：构建了基于树结构帕曾估计器（TPE）优化的随机森林-沙普利可加解释（RF-SHAP）集成学习框架，显著增强了模型对非线性关系的拟合能力，并实现了预测结果的可解释性。
方法：1.分时段预测模型构建：采用TPE对随机森林（RF）模型进行超参数优化，并分别针对各关键污染期（PM2.5污染期与O3光化学季）建立预测模型；将数据集按80%训练集、20%测试集划分，并评估模型性能。2.特征贡献解释：基于训练好的RF模型，运用SHAP算法计算各特征变量（以时间变量作为人为排放活动水平的代理变量，结合气象变量）对预测结果的边际贡献值。3.气象与排放贡献分离：采用"去气象"方法（重复进行1000次随机采样预测，每次随机打乱气象变量顺序以重构气象无影响情景），定量分离人为排放与气象因素对污染浓度的相对贡献。4.多维度验证：结合多尺度排放清单、卫星火点数据、典型城市（临沂）的PM2.5化学组分及挥发性有机化合物（VOC）离线采样分析结果，从排放源、火点活动、化学组成等多角度验证关键污染期的驱动机制一致性。
结论：1. PM2.5污染反弹以人为排放主导：早春期（2~4月）人为排放贡献14.1%，秋收期（9~10月）贡献19.0%；主要驱动因素为工业活动恢复（能源消费增长9.2%）与秸秆焚烧增加（火点数量上升70.0%）。2. O3污染反弹受气象影响更显著：气象条件的贡献（5.8%）高于人为排放（3.3%）；关键气象因子包括大气氧化能力增强、总云量减少及边界层高度变化，但交通和石化行业的前体物排放仍是O3生成的物质基础；3.温度升高促进二次无机气溶胶生成：升温加速了SO2的液相氧化过程，并推动NH4NO3热平衡向颗粒相移动，从而强化二次无机气溶胶的形成；4.建议实施季节性差异化管控策略：春秋季应重点削减工业与农业源排放以控制PM2.5，夏季则需结合气象监测，加强对NOx和VOC等前体物的排放控制，以抑制O3生成。
关键词组：
Dynamics of a two-disk dynamo loaded with a dual neuron circuit and its application
Fuqiang WU, Ying XU, Huimin QI, Jun MA
DOI: 10.1631/jzus.A2600099 Downloaded: 538 Clicked: 378 Cited: 0 Commented: 0(p.762-778) <Full Text>
机构：1宁夏大学，数学与统计学院，中国银川，750021；2宁夏数学基础科学研究中心，中国银川，750021；3山东师范大学，数学与统计学院，中国济南，250014；4兰州理工大学，物理系，中国兰州，730050
目的：构建基于忆阻器的神经形态机电模型对仿生机电系统的发展具有重要意义，而现有研究关于双盘发电机与积分放电神经元相结合的研究较少。本文旨在构建一种基于双盘发电机和双积分放电神经元的仿生神经形态机电系统，探究其复杂动力学行为，并基于该系统设计混沌图像加密方案，为相关领域的实际应用提供新路径。
创新点：1.将双盘发电机与双积分放电神经元模型相结合，构建一个自治神经形态机电系统，实现神经电活动与机械运动的耦合模拟；2.所构建的系统可通过调节可控参数呈现多卷隐藏吸引子，丰富具有隐藏吸引子的混沌系统；3.基于该神经形态机电系统生成的混沌序列设计了一种新型混沌图像加密方案，提升了信息加密的安全性与可靠性。
方法：1.通过分析系统的电流-电压关系，验证所构建的仿生机电系统中具有的忆阻特性；2.采用数值模拟方法，通过双参数分岔、李雅普诺夫指数和相图等分析手段，验证系统的复杂混沌行为；3.基于系统生成的混沌序列设计图像加密方案，并通过相关测试验证该加密算法的性能与安全性。
结论：1.构建的神经形态机电系统具有丰富复杂的动力学行为，可呈现多卷隐藏吸引子，能有效模拟神经电活动与机械运动耦合的非线性特性；2.基于该系统设计的混沌图像加密方案具有高信息熵和强密钥敏感性，可保证信息保护的可靠安全性；3.本研究不仅丰富了混沌系统类型，还为实际加密应用提供了有前景的混沌载体，在人工触觉装置、智能传感和安全通信领域具有良好应用前景，可推动相关领域的跨学科研究。
关键词组：