基于声子晶体带隙机理的隔振支撑结构优化设计与力学特性研究

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基本信息

项目摘要

Reasonable lightweight support structure and vibration isolation measures can decrease the weight and harmful vibration, which also is an effective way to reduce the cost and improve the reliability of the spacecraft, aircraft and other equipment. The elastic wave band gaps of phononic crystals have broad application prospects in the field of vibration isolation. But at present, researches on effectively combination of phononic crystal vibration isolation and support structure design is not mature enough, and there are many important theoretical problems and technical difficulties. This project proposes a method of support structure design based on bandgap mechanism of phononic crystals, and obtains a new support structure with good performance on both support and vibration isolation. Firstly, a truss topology structure is obtained by multi-objective optimization design of the support structure which works for a specific object, and then the truss topology structure is split into several substructures. Phononic crystal structures with a certain frequency range of band gaps and equivalent mechanical properties, are designed to replace the substructures at different positions of the truss structure. The effect of vibration isolation within the band gaps is enhanced by material damping. The method to integrate the phononic crystal structures at each position is investigated. Effect factors of support and vibration isolation performance of the integral structure is analyzed by finite element simulation. And finally a prototype system is produced to test its performance of support and vibration isolation.This project aims to blend vibration isolation mechanism of phononic crystals bandgap in support structure design, and provide theoretical basis and design solution for new type of vibration isolation and support structures.
合理的轻量化支撑结构和隔振措施可以降低结构重量,减小有害振动,是降低航天器、飞行器等设备成本和提高可靠性的有效手段。声子晶体的弹性波带隙特性在隔振领域具有广阔的应用前景,但目前有关声子晶体隔振与支撑结构设计有效结合的研究尚不成熟,还存在着重要的理论问题和技术难点。本项目提出一种结合声子晶体带隙机理设计支撑结构的方法,获得的支撑结构可同时具备良好的支撑和隔振功能。首先针对具有确定支撑对象的支撑结构进行多目标优化设计,将获得的桁架形式的拓扑结构拆分为若干子结构。设计可替换不同位置子结构的声子晶体结构,使其具有特定带隙频率范围和等效力学特性,并利用材料的阻尼特性增强带隙内的隔振效果。研究各位置声子晶体结构集成方法,仿真分析影响集成的整体结构支撑和隔振效果的因素,研制原理样机并测试其支撑和隔振性能。本项目旨在将声子晶体带隙隔振机理融入支撑结构设计,为新型隔振支撑结构设计提供理论依据和设计思路。

结项摘要

合理的轻量化支撑结构和隔振措施可以降低结构重量,减小有害振动,是降低航天器、飞行器等设备成本和提高可靠性的有效手段。声子晶体的弹性波带隙特性在隔振领域具有广阔的应用前景,但目前有关声子晶体隔振与支撑结构设计有效结合的研究尚不成熟,还存在着重要的理论问题和技术难点。本项目提出一种结合声子晶体带隙机理设计支撑结构的方法,获得的支撑结构可同时具备良好的支撑和隔振功能。首先对宏观支撑结构进行动、静力学多目标拓扑优化设计,获得关键支撑传力路径。从一体化拓扑优化设计和参数设计两个角度出发,对构成桁架结构的杆/梁结构进行周期化设计,使其在保留自身支撑刚度的前提下产生隔振带隙。研究了利用粘弹性材料阻尼特性增加周期结构隔振效果的方法。设计了由具有周期子结构的杆构成的桁架结构并研制原理样机,通过仿真分析与试验测试相结合验证了隔振支撑一体化结构的动力学力学性能。本项目将声子晶体带隙隔振机理融入支撑结构设计,为新型隔振支撑结构设计提供了理论依据和设计方法。

项目成果

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其他文献

桁架式支撑臂模态分析与振动主动控制研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    机械设计与制造
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵浩江;刘荣强;郭宏伟;邓宗全
  • 通讯作者:
    邓宗全

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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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