阻塞状态下的非球体颗粒材料优化设计研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11572004
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0813.计算固体力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

A particulate system in the jamming state of disordered packing is mechanically stable and has lower packing densities comparing to ordered packings. Such systems can construct light and material saving structures which also have the ability to bear loads. Moreover, particulate systems transfer between solid and liquid phases by jamming transition. Such systems have the ability of boundary adaptation as well as bearing loads. These properties present a broad application prospect for jammed particles in material design. The project will investigate the influence of the particle shape and size distribution in the maximally random jammed state, as well as the order degree in particulate systems on the mechanical properties of granular materials. The evolution method of the configuration of granular materials for the optimization of mechanical properties will also be studied, and an optimal design system for granular materials of nonspherical particles will be established. Mechanical experiments will be carried out to verify the effectivity of the design system.
无序填充的阻塞状态颗粒材料具有力学稳定性并且有较低的填充密度,适合构成能承受一定载荷的轻质、省材料结构。此外,阻塞转变可以使颗粒材料在流体和固体形态间转换,使结构在承力的同时能够自适应边界形状。这些特性使其在材料设计中具有广阔的应用前景。本项目将研究最大随机阻塞状态下颗粒形状和粒径分布以及颗粒体系的有序程度对颗粒材料力学性能的影响,研究以力学性能为导向的颗粒材料结构演化设计方法,建立非球体颗粒材料的优化设计系统,并开展颗粒材料力学实验来验证设计方法的有效性。

结项摘要

无序填充的阻塞状态颗粒材料具有力学稳定性并且有较低的填充密度,适合构成能承受一定载荷的轻质、省材料结构。此外,阻塞转变可以使颗粒材料在流体和固体形态间转换,使结构在承力的同时能够自适应边界形状。这些特性使其在材料设计中具有广阔的应用前景。本项目研究了最随机阻塞状态下颗粒形状和大小对填充的刚度和稳定性等力学性能的影响,发现填充率与力学性能高度相关,而颗粒形状和大小对力学性能的影响与对填充率的影响十分类似。为此,本项目给出了考虑颗粒大小和形状两种因数耦合的填充率预测经验公式。本项目还研究了填充密度和有序程度对填充率等填充性质的影响,发现填充率峰值位置与填充结构的有序程度有关而与填充方法和填充率的高低无关。本项目发展了一套基于遗传算法的颗粒形状演化设计方法,可用于给定物理和力学条件下的颗粒外形设计。本项目的研究加深了对颗粒无序填充物理和力学特性的认识,其研究成果还将对工程轻质材料设计起指导作用。

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(0)
专利数量(0)
Maximally dense random packings of cubes and cuboids via novel inverse packing method
通过新颖的逆堆积方法实现立方体和长方体的最大密集随机堆积
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Soft Matter
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    刘鲁峰;李卓然;焦阳;李水乡
  • 通讯作者:
    李水乡
Uniform and decoupled shape effects on the maximally dense random packings of hard superellipsoids
均匀和解耦形状对硬超椭球最大致密随机堆积的影响
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2018.06.033
  • 发表时间:
    2018-10-01
  • 期刊:
    POWDER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu, Lufeng;Yu, Zhiyuan;Li, Shuixiang
  • 通讯作者:
    Li, Shuixiang
Dense crystalline packings of ellipsoids
椭球体的致密晶体堆积
  • DOI:
    10.1103/physreve.95.033003
  • 发表时间:
    2017-03-22
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW E
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Jin, Weiwei;Jiao, Yang;Li, Shuixiang
  • 通讯作者:
    Li, Shuixiang
Maximally dense random packings of cubes and cuboids via a novel inverse packing method
通过新颖的逆堆积方法实现立方体和长方体的最大密集随机堆积
  • DOI:
    10.1039/c6sm02065h
  • 发表时间:
    2017-01-28
  • 期刊:
    SOFT MATTER
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Liu, Lufeng;Li, Zhuoran;Li, Shuixiang
  • 通讯作者:
    Li, Shuixiang
Order metrics and order maps of octahedron packings
八面体堆积的阶次度量和阶次图
  • DOI:
    10.1016/j.physa.2015.10.101
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lufeng Liu;Peng Lu;Lingyi Meng;Weiwei Jin;Shuixiang Li
  • 通讯作者:
    Shuixiang Li

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其他文献

非球体填充的组合球模型及松弛算法
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  • 通讯作者:
    乔明高
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机工程与设计
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  • 作者:
    李水乡;王云鹏;陈永强
  • 通讯作者:
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Maximally dense random packing of intersected spherocylinders with central symmetry
中心对称相交球柱的最大密集随机堆积
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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形状和大小多元颗粒系统的物理特性和力学性能研究
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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

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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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