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Journal of Zhejiang University SCIENCE A
ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly
2014 Vol.15 No.11 P.841-924
Environmental Engineering
Review: Microbial fuel cells for energy production from wastewaters: the way toward practical application
Wei-feng Liu, Shao-an Cheng
DOI: 10.1631/jzus.A1400277 Downloaded: 10424 Clicked: 8319 Cited: 13 Commented: 0(p.841-861) <Full Text><PPT> 3259
关键词组：微生物燃料电池；废水处理；可持续发展；扩大化；合成化学品
Mechanical Engineering
Multi-principle preventive maintenance: a design-oriented scheduling study for mechanical systems
Yi-cong Gao, Yi-xiong Feng, Jian-rong Tan
DOI: 10.1631/jzus.A1400102 Downloaded: 3179 Clicked: 8074 Cited: 5 Commented: 0(p.862-872) <Full Text><PPT> 2283
创新要点：1. 分析了检查、维修、更换等对复杂机械产品零部件工作寿命变化的作用机理；2. 提出了复杂机械产品预防性维护多准则规划方法。
研究方法：1. 基于非完美维修理论，建立不同模式下零件间工作寿命模型，定义维修效能因子，表征检查、维修、更换对零件寿命的影响；2. 通过求解获得复杂机械产品指定时间区间的预防性维护方案，根据零部件工作寿命，采取维修和更换等预防性维护措施，减少零部件故障的发生。
重要结论：零部件的预防性维护次数与其故障因子相关；机械产品尤其是复杂机械产品实施定期预防性维护能够减少或消除故障的发生。
关键词组：预防性维护；多准则优化；工作寿命
Fatigue growth of a surface crack in a V-shaped notched round bar under cyclic tension
Devi Chandra, Judha Purbolaksono, Yusoff Nukman, Haw-ling Liew, Singh Ramesh, Mohsen-abdel Hassan
DOI: 10.1631/jzus.A1400042 Downloaded: 3697 Clicked: 9431 Cited: 0 Commented: 0(p.873-882) <Full Text><PPT> 2396
研究方法：1. 构建V形切口圆条模型（图1），基于线性二次元将模型表面离散成一个个网格点（图2）；2. 以AZ-6A-T5镁合金为例，利用J积分计算应力强度因数，利用NASGRO裂纹增长率模拟裂纹的疲劳扩展；3. 通过研究不同的裂纹纵横比和对应的应力强度因数之间的相关性来研究裂纹的扩展。
重要结论：1. 在裂纹扩展时裂纹纵横比的初始值对断裂形状的发展有重要影响；2. 裂纹纵横比对疲劳负荷寿命的作用比缺口半径更加明显；3. 当裂纹前缘演变成一条直线形时可观察到不稳定的裂纹扩展；4. 裂纹深度一定时，断裂纵横比越小，疲劳负荷寿命越短；5. 当裂纹纵横比为0.6-0.7时，出现了不稳定的裂纹扩展。
关键词组：疲劳裂纹扩展；裂纹纵横比；边界元法；应力强度因数
Modeling a two-span rotor system based on the Hamilton principle and rotor dynamic behavior analysis
Wei Li, De-ren Sheng, Jian-hong Chen, Yong-qiang Che
DOI: 10.1631/jzus.A1400100 Downloaded: 3173 Clicked: 6971 Cited: 0 Commented: 0(p.883-895) <Full Text><PPT> 2394
创新要点：采用Hamilton原理和有限元方法建立双盘双跨转子/轴承/汽封系统模型，使得双跨多节点的转子系统数值求解更加容易。研究分析转子转速、非线性密封力、非线性油膜力和联轴器刚度等因素对转子稳定性的影响，为大型转子系统的设计提供理论基础。
研究方法：采用Hamilton原理和有限元方法建立双盘双跨转子/轴承/汽封系统模型（图1和2）。应用四阶Runge-Kutta法进行数值求解，并采用轴承处、圆盘处的分岔图、时程图、庞加莱映射图、频率图和相轨迹图等来分析转子系统的动态特性。
重要结论：1. 通过数值计算分析，转子的转速、非线性汽封力、非线性油膜力和联轴器的刚度对双跨转子的稳定性有重要的影响作用。2. 随着转速的上升，双跨转子系统从最初的稳定运动，到三倍周期运动，到准周期运动和多倍周期运动交替出现，运动特性相比单跨转子系统要更为复杂。
关键词组：Hamilton原理；双盘双跨转子系统；非线性汽封力；动态特性
Civil Engineering
Three-dimensional numerical simulation of mechanized twin stacked tunnels in soft ground
Ngoc-Anh Do, Daniel Dias, Pierpaolo Oreste
DOI: 10.1631/jzus.A1400117 Downloaded: 4519 Clicked: 8686 Cited: 7 Commented: 0(p.896-913) <Full Text><PPT> 2256
创新要点：使用全三维数值模拟方法研究软土中双叠隧道施工对先挖隧道或地面的影响。
研究方法：1. 运用FLAC软件创建双叠隧道的三维数值模型（图1）；2. 分情况模拟机械化双叠隧道的挖掘过程；3. 研究不同情况下的地面沉降，水平地面位移，以及隧道衬砌的法向位移、法向力、纵向力和弯曲力矩等。
重要结论：1. 新隧道施工对现有的隧道有很大的影响，最大影响出现在先挖上层隧道的情况下；2. 一般来说，上层隧道的挖掘会比下层隧道产生更大的地面沉降；3. 下层隧道产生的法向力总是比上层隧道大；4. 在多数情况下，下层隧道产生的法向位移和弯曲力矩要比上层隧道小。
关键词组：三维模型；重叠隧道；段隧道衬砌；衬砌响应；地面沉降；隧道支护
Design criteria for sediment transport in sewers based on self-cleansing concept
Isa Ebtehaj, Hossein Bonakdari, Ali Sharifi
DOI: 10.1631/jzus.A1300135 Downloaded: 5030 Clicked: 6798 Cited: 18 Commented: 0(p.914-924) <Full Text><PPT> 2073
创新要点：使用更少的参数和分情况来获得高精度的设计标准。
研究方法：1. 按状态将下水道中沉积物分成两类：没有沉淀的沉积物和沉淀的推移质；2. 利用已有设计标准的方程，运用非线性回归和MINITAB软件，得到不同情况下的最佳方程式；3. 用实验所得的值对各方程预测值进行验证，比较各方程式的预测精度。
重要结论：1. 本文提出的方程式可以预测不同情况下的沉积物运移；2. 相比于其它标准，本文提出的方程式形式简单、所需参数少和参数估计简单，并且预测精度更高。
关键词组：沉积床；推移质；沉积限制；沉积物；下水道