热环境中具有轴向速度扰动的旋转功能梯度薄壁柱壳复杂动力学行为

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11602208
  • 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:
    A0702.非线性振动及其控制
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Rotating shells have been widely used in various fields as core parts. Many rotating shells often serve in thermal environment, where functionally graded materials (FGMs) have a bright application prospect. However, there are very few reports available on investigating the dynamics of rotating FGM shells so far. Meanwhile, environment disturbance have an important impact on vibration of structures, while the influence of velocity disturbance on the vibration of FGM shells have not been paid attention. In view of these situations, this project intends to carry out the research on dynamics of rotating FGM circular cylindrical thin shells with disturbance of axial velocity in thermal environment. By considering the combination of rotation, disturbance of axial velocity and temperature, the dynamical model of rotating FGM cylindrical thin shells will be established. The traveling-mode vibration of rotating FGM cylindrical shells will be studied, and the vibration modes and frequency characteristics of forward and backward waves will be analyzed. By means of nonlinear dynamical methods, the mode interaction and phenomenon of energy exchange in the vibration of rotating FGM cylindrical thin shells will be investigated, the dynamical bifurcation characteristics of system against the disturbance excitation will be analyzed, and the formational process and evolution of attractors in vibration of system will be revealed. The influence mechanism of rotation, disturbance and temperature on the dynamical behaviors of system will also be discussed. The research achievements of this project will gain a deeper insight into the vibration characteristics of rotating FGM shells, and provide theoretical supports for the design of rotating FGM shells.
旋转壳体作为核心构件被广泛应用于诸多工程领域。很多旋转壳体常服役于热环境中,功能梯度材料(FGM)在此领域具有很好的应用前景。然而目前针对热环境中旋转FGM壳体的动力学研究少有报道。同时环境扰动对结构的振动具有重要影响,但在FGM壳体振动研究中速度扰动的影响还没有得到关注。因此本项目拟开展热环境中具有轴向速度扰动的旋转FGM薄壁圆柱壳的动力学研究。综合考虑转速、轴向速度扰动和温度的作用,建立旋转FGM薄壁柱壳的动力学模型。研究旋转FGM柱壳的行波振动,分析其前行波和后行波的振动模态及频率特性。借助非线性动力学方法研究旋转FGM柱壳振动过程中的模态相互作用和能量交换现象,分析系统在扰动激励下的动力学分岔特性,揭示系统振动中吸引子的形成过程及演化规律。讨论转速、扰动和稳态温度对系统各种动力学行为的影响机理。项目研究成果将加深对旋转FGM壳体振动特性的认识,为旋转FGM壳体设计提供理论支持。

结项摘要

本项目主要研究绕轴向旋转和轴向惯性扰动所引起的功能梯度薄壁圆柱壳的动力学行为,同时讨论了热环境对其振动特性的影响。总体上完成了项目的研究计划。主要成果包括:考虑功能梯度材料特性的温度相关性,基于Love薄壳理论,利用Hamilton原理建立了热环境中同时考虑轴向旋转和轴向扰动作用的功能梯度柱壳的动力学模型;采用假设模态法,借助Galerkin法得到了系统广义模态坐标的离散动力学控制方程;基于所建功能梯度薄壁柱壳模型,主要采用多尺度法讨论了系统在周期脉动转速作用下的参数振动稳定性;进一步分析了旋转功能梯度柱壳在轴向扰动作用下的参激响应稳定性,得到了系统在组合参数共振下的不稳定参数域(主要由失稳边界条件和稳定图给出),讨论了轴向扰动幅值、旋转角速度、轴向载荷以及温度、梯度指数及边界条件等对失稳边界的影响。在项目实施过程中,将研究对象扩展到了功能梯度平板和细长梁。初步研究了功能梯度矩形薄板在面内惯性扰动作用下的参数振动稳定性和复杂动力学行为,对其失稳临界条件、阻尼效应以及非线性特性的影响进行了较详细讨论。同时还分析了绕轴向旋转的细长柔性梁在脉动转速和轴向扰动力作用下的动力学特性。需要指出的是:针对功能梯度柱壳在变转速和轴向惯性扰动下的非线性参数振动特性尚需更进一步研究,分析非线性特性对其动力学行为的影响,讨论能量在振动模态间的传递及对参数失稳的影响。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Vibration characteristics of the stepped drill string subjected to gas-structure interaction and spinning motion
气固相互作用及旋转运动下阶梯钻柱的振动特性
  • DOI:
    10.1016/j.jsv.2019.02.003
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Journal of Sound and Vibration
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Chang X P;Li X;Yang L;Li Y H
  • 通讯作者:
    Li Y H
旋转Rayleigh梁的自由振动及失稳特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨高峰;杜长城;熊春
  • 通讯作者:
    熊春
Analytical solutions for the coupled thermoelastic vibrations of the cracked Euler-Bernoulli beams by means of Green's functions
裂纹欧拉-伯努利梁耦合热弹性振动的格林函数解析解
  • DOI:
    10.1016/j.ijmecsci.2017.04.009
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    International Journal of Mechanical Sciences
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Zhao X;Hu Qijun;Crossley W;Du C C;Li Y H
  • 通讯作者:
    Li Y H
旋转Rayleigh梁在轴向力下的参数稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    应用力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊春;杜长城;杨高峰
  • 通讯作者:
    杨高峰
Parametric resonance of a FG cylindrical thin shell with periodic rotating angular speeds in thermal environment
热环境中具有周期性旋转角速度的FG圆柱薄壳的参量共振
  • DOI:
    10.1016/j.apm.2018.01.048
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Applied Mathematical Modelling
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Li X;Du C C;Li Y H
  • 通讯作者:
    Li Y H

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其他文献

双铰抛物线弹性拱的混沌行为
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    四川大学学报(工程科学版),2007,39(4):31-34;
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    巫祖烈;李世亚;杜长城;李映辉
  • 通讯作者:
    李映辉
三趾马红土失水收缩裂缝演化规律研究
  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2018.0885
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杜长城;祝艳波;苗帅升;高明明;祝俊华;赵法锁
  • 通讯作者:
    赵法锁
初始含水率对三趾马红土失水收缩特性影响
  • DOI:
    10.13869/j.cnki.rswc.2019.01.033
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水土保持研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜长城;祝艳波;苗帅升;高明明;祝俊华;赵法锁
  • 通讯作者:
    赵法锁
功能梯度简支矩形板的非线性动力响应
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    固体力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜长城;李映辉
  • 通讯作者:
    李映辉
抛物线弹性拱的混沌运动
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    2006,41(增):92-94;
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李映辉;杜长城
  • 通讯作者:
    杜长城

其他文献

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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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