含大量缺陷的多层介质中弹性波传播的奇异边界法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11302069
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0813.计算固体力学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Numerical modeling of elastic wave propagation has extensive applications in a broad fields of sciences and engineering, such as aseismic structures design and nondestructive testing. For simulating 3D elastic wave propagation in multilayer media containing multiple defects, e.g., holes, cracks, inclusions, the traditional numerical techniques often encounter such bottleneck problems as a quadratic growth of computational complexity with increasing number of defects, numerical calculation of complex singular or nearly-singular integrals and computational instability of ill-conditioned dense matrix. In recent five years, the applicant has published 15 SCI-indexed journal papers and given 7 international conference presentations on the research areas of boundary meshless methods and numerical simulation of wave propagation. Based on these studies, this proposal is aimed at developing the semi-analytical singular boundary method (SBM), which is easy-to-program, meshless and integration-free. We will investigate the new numerical technique for eliminating the singularity of the fundamental solution of the elastic wave equation at origin, which avoids the numerical calculation of the singular and nearly-singular integrals. This study makes first attemp to apply the SBM to elastic wave propagation. In particular, we will introduce fast multipole methods and precorrected fast Fourier transform to reduce the computational complexity with respect to number of defects from quadratic to linear growth, then investigate preconditioned matrixs and dual iterative techniques to accelerate the converging speed of iterative solvers for the coupled matrix of multilayer problems. Our computational model will be efficient for the elastic wave problems of size up to N=O(10^6) DOFs (degrees of freedom). The purpose of this proposal is to establish a high-performance numerical technique for large-scale elastic wave propagation in complex media to meet growing demands in such important fields as aseismic structures design and nondestructive testing.
弹性波传播数值模拟在结构抗震设计和材料无损检测等领域有着广泛应用。传统数值方法在模拟含大量缺陷(孔洞裂纹夹杂等)的三维多层复杂介质弹性波传播时常遇到计算复杂度随缺陷数量呈平方增长、奇异与近奇异积分计算复杂和病态稠密矩阵计算不稳定等瓶颈。基于申请者近五年的研究工作(15篇SCI论文及7个国际会议报告),本项目拟发展易于使用、无网格、无数值积分的半解析奇异边界法,研究消除弹性波方程基本解源点奇异性的新数值技术,避免奇异与近奇异积分计算,将奇异边界法首次应用于弹性波传播;引入快速多极子法和预校正傅里叶变换技术,将计算复杂度与缺陷数量的关系从平方增长降低为线性增长;研究预处理矩阵和双重迭代技术,加快多层介质耦合矩阵迭代收敛速度,快速有效求解上百万自由度的弹性波问题。本项目的目标是建立一类模拟大规模复杂介质弹性波传播的高性能数值方法,以满足结构抗震设计和材料无损检测等领域日益增长的应用需求。

结项摘要

弹性波传播数值模拟在结构抗震设计和材料无损检测等领域有着广泛应用。传统数值方法在模拟含大量缺陷(孔洞裂纹夹杂等)的三维多层复杂介质弹性波传播时常遇到计算复杂度随缺陷数量呈平方增长、奇异与近奇异积分计算复杂和病态稠密矩阵计算不稳定等瓶颈。本项目发展精确求解三维弹性波方程源点强度因子的数值技术,将奇异边界法首次应用于弹性波传播;引入快速多极子法和快速傅里叶变换技术,将计算复杂度与缺陷数量的关系从平方增长降低为线性增长,实现上百万自由度的弹性波传播数值模拟;研究预处理矩阵和双重迭代技术,加快多层介质耦合矩阵迭代收敛速度;同时开发基于Matlab的计算波传播数值软件包。成果方面,团队成员基于上述研究内容,发表了学术论文17篇,其中SCI检索论文15篇,合作出版一本中文学术专著,成功申请国家授权软件著作权3项,获得2016年度江苏省高等学校科学技术奖-自然科学奖三等奖和2016年度“江苏力学科学技术奖”一等奖。人才培养方面,依托项目培养了博士研究生5名,硕士研究生2名,其中3名研究生已顺利获得博士学位、1名研究生已顺利获得硕士学位。本项目也极大地促进了项目组成员的学术交流,举办1次小型学术研讨会,组织2次专题研讨会,参加国内外学术会议并做学术报告14次,出国访学4人次、合作来访9人次。综上所述,项目在含大量缺陷的多层介质中弹性波传播的奇异边界法研究方面达到了预期目标,促进了科研团队的发展,培养了科研人才。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(1)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
Singular boundary method using time-dependent fundamental solution for scalar wave equations
使用标量波动方程的瞬态基本解的奇异边界方法
  • DOI:
    10.1007/s00466-016-1313-z
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Computational Mechanics
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Chen Wen;Li Junpu;Fu Zhuojia
  • 通讯作者:
    Fu Zhuojia
Singular boundary method for 2D dynamic poroelastic problems
二维动态多孔弹性问题的奇异边界法
  • DOI:
    10.1016/j.wavemoti.2015.10.004
  • 发表时间:
    2016-03
  • 期刊:
    Wave Motion
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Sun, Linlin;Chen, Wen;Cheng, Alex;er H. -D.
  • 通讯作者:
    er H. -D.
Solutions of 2D and 3D non-homogeneous potential problems by using a boundary element-collocation method
使用边界元配置方法解决 2D 和 3D 非齐次势问题
  • DOI:
    10.1016/j.enganabound.2015.04.018
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    ENGINEERING ANALYSIS WITH BOUNDARY ELEMENTS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Qu Wenzhen;Chen Wen;Fu Zhuojia
  • 通讯作者:
    Fu Zhuojia
Method of fundamental solutions without fictitious boundary for plane time harmonic linear elastic and viscoelastic wave problems
平面时间调和线弹性和粘弹性波问题的无虚拟边界基本解法
  • DOI:
    10.1016/j.compstruc.2015.08.018
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    COMPUTERS & STRUCTURES
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Sun Linlin;Chen Wen;Cheng A. H. -D.
  • 通讯作者:
    Cheng A. H. -D.
Numerical investigation on the effect of tumor on the thermal behavior inside the skin tissue
肿瘤对皮肤组织内热行为影响的数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.11.109
  • 发表时间:
    2017-05-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Fu, Zhuo-Jia;Xi, Qiang;Cao, Chang-Yong
  • 通讯作者:
    Cao, Chang-Yong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

奇异边界法求解多连通域的瞬态热传导问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    应用力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    弓健;傅卓佳;陈文
  • 通讯作者:
    陈文
一种局部无网格配点法在功能梯度材料板上的应用
  • DOI:
    10.13340/j.cae.2021.01.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机辅助工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李煜冬;傅卓佳;汤卓超
  • 通讯作者:
    汤卓超
广义有限差分法求解Kirchhoff和Winkler薄板弯曲问题
  • DOI:
    10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.005
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    固体力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汤卓超;傅卓佳;范佳铭
  • 通讯作者:
    范佳铭
含肿瘤皮肤组织传热分析的广义有限差分法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李艾伦;傅卓佳;李柏纬;陈文
  • 通讯作者:
    陈文
基于时间依赖基本解的奇异边界法模拟二维狄利克雷边界标量波方程
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    计算力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈文;李珺璞;傅卓佳
  • 通讯作者:
    傅卓佳

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

傅卓佳的其他基金

复杂海洋环境多水下结构系统振动声辐射分析的半解析联合计算方法
  • 批准号:
    12372196
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    53 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大尺寸比结构声振耦合分析的自适应半解析计算模型研究
  • 批准号:
    11772119
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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

        graph TD
          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]
      
关闭
close
客服二维码