大规模有限元系统频率响应及其灵敏度分析的高效算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11672118
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0806.材料和结构的优化设计、制造与可靠性
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The frequency response analysis is used to determine the steady-state periodic responses of structures under the harmonically varying loads. This kind of forced vibrations will result in precision reduction, life decline, instability, or even damage and other serious consequences of engineering structures. The frequency response and its sensitivity analysis to the design parameters also plays a vital role in structural finite element model updating, damage identification, dynamic optimization, vibration control and etc. However, for a frequency band of interest, the frequency response and its sensitivity analysis of a complex structure require solving a series of sets of (complex) linear equations depending on frequency of excitation load, the computational process is very time-consuming. So the research on calculation methods for frequency response and its sensitivity analysis of a complex structure has important engineering significance and broad application prospects. The project is focused on the computational problems of frequency response and its sensitivity analysis for a large scale finite element system. We will establish the corresponding efficient algorithms, analyze their convergence, and develop the software module using Intel's MKL large sparse matrix calculation platform.. Research results of this project will enable computational cost of frequency response and its sensitivity analysis for large-scale finite element system to be remarkbly reduced, and can also promote development of structural finite element model modification, damage recognition, dynamic optimization and vibration control and other related fields.
频率响应分析用于确定结构在简谐载荷作用下产生的稳态周期响应。这类强迫振动会直接造成工程结构精度降低、寿命下降、失稳、甚至损坏等严重后果。频率响应及其对设计参数的灵敏度在结构有限元模型修正、损伤识别、动力优化、振动控制等领域也起着至关重要的作用。然而,在一个感兴趣的频带计算复杂结构的频率响应及其灵敏度需求解依赖于激励荷载频率的多个(复)线性方程组,非常耗时。因此研究复杂结构的频率响应及其灵敏度分析的数值方法具有重要的工程意义和广阔的应用前景。本项目将针对大规模有限元系统频率响应及其灵敏度分析问题展开研究,建立相应的高效算法并分析其收敛性,然后基于Intel 的MKL大型稀疏矩阵计算平台开发相应的软件模块。. 本项目研究成果可显著缩减大规模有限元系统频率响应及灵敏度分析的计算成本,亦能促进结构有限元模型修正、损伤识别、动力优化与振动控制等相关领域的发展。

结项摘要

频率响应分析用于确定结构在简谐载荷作用下产生的稳态周期响应。这类强迫振动会直接造成工程结构精度降低、寿命下降、失稳、甚至损坏等严重后果。频率响应及其对设计参数的灵敏度在结构有限元模型修正、损伤识别、动力优化、振动控制等领域也起着至关重要的作用。然而,在一个感兴趣的频带计算复杂结构的频率响应及其灵敏度需求解依赖于激励荷载频率的多个(复)线性方程组,非常耗时。因此研究复杂结构的频率响应及其灵敏度分析的数值方法具有重要的l理论意义和广阔的工程应用前景。本项目针对大规模有限元系统频率响应及其灵敏度分析问题开展了相关研究,建立了相应的高效算法并证明了所提出算法的收敛性,然后基于Intel 的MKL大型稀疏矩阵计算平台编写了相应的软件模块。此外, 我们还将这些高效算法成功用于结构受一个频段激励以及随机激励的结构拓扑优化问题。. 本项目建立的方法可显著缩减大规模有限元系统频率响应及灵敏度分析的计算成本,研究成果能促进结构有限元模型修正、损伤识别、动力优化与振动控制等相关领域的发展。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Asymptotic analysis and accurate approximate solutions for strongly nonlinear conservative symmetric oscillators
强非线性保守对称振子的渐近分析和精确近似解
  • DOI:
    10.1016/j.apm.2017.05.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    APPLIED MATHEMATICAL MODELLING
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Wu Baisheng;Liu Weijia;Chen Xin;Lim C. W.
  • 通讯作者:
    Lim C. W.
Analytical approximate solutions for asymmetric conservative oscillators
非对称保守振荡器的解析近似解
  • DOI:
    10.1007/s00419-019-01575-4
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Archive of Applied Mechanics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Liu W. J.;Wu B. S.;Chen X.;Zhu W. D.
  • 通讯作者:
    Zhu W. D.
Approximate expressions for solutions to two kinds of transcendental equations with applications
两类超越方程解的近似表达式及其应用
  • DOI:
    10.1088/2399-6528/aac0e8
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Physics Communications
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Wu B. S.;Liu W. J.;Yang Z. J.;Chen X.
  • 通讯作者:
    Chen X.
Analytical approximations to resonance response of harmonically forced strongly odd nonlinear oscillators
强谐波强奇数非线性振荡器谐振响应的解析近似
  • DOI:
    10.1007/s00419-018-1439-x
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ARCHIVE OF APPLIED MECHANICS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wu B. S.;Zhou Y.;Lim C. W.;Sun W. P.
  • 通讯作者:
    Sun W. P.
A damping estimation method based on power ratio
一种基于功率比的阻尼估计方法
  • DOI:
    10.1007/s00419-018-1434-2
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ARCHIVE OF APPLIED MECHANICS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wu B. S.;Liu W. J.;Wu X. Y.
  • 通讯作者:
    Wu X. Y.

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其他文献

多孔介质中的双稳热对流
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  • 发表时间:
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    力学学报
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  • 作者:
    吴柏生;金希卓;阎广武
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    阎广武
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    吴柏生
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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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