基于非局部和非傅里叶理论的微纳米材料热冲击断裂力学理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11602173
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    常冬梅
  • 依托单位：
    天津职业技术师范大学
  • 学科分类：
    A0802.固体强度、损伤、断裂与疲劳
  • 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

In recent years, micro/nano materials is more and more used in high-speed missiles, astronautics and high-speed aircraft and so on, and they are always used under thermal shock. So thermal shock fracture mechanics of micro/nano materials is becoming more and more important. Considering the spatial size effect of micro/nano materials and time size effect of thermal shock load, the nonlocal elasticity and non-Fourier heat conduction theories were developed and received much attention. However, to obtain more reliable theoretical result in the study of thermal shock fracture mechanics of micro/nano materials, both of the two theories should be considered simultaneously. Therefore, in this project, both the nonlocal elasticity and non-Fourier heat conduction theories are introduced to the study of thermal shock fracture mechanics micro/nano materials. A new temperature-stress constitutive equation will be established, and the dynamic thermo-mechanical coupling behavior of micro/nano materials will be investigated. The fracture mechanics behaviors of micro/nano materials under thermal shock load will be explored. A method for predicting the thermal shock resistance of micro/nano materials will be presented. Due to the essential differences between the model combining the nonlocal elasticity and non-Fourier heat conduction theories and classical model/ pure nonlocal model/ pure non-Fourier model, new phenomena and rules are expected to be obtained from the proposed research.
近年来微纳米材料在高速导弹，宇宙航行，高速飞机等方面的应用越来越多，而且常常被应用于热冲击环境中，因此微纳米材料的热冲击断裂力学研究日益显出其重要性。前人针对微纳米材料的空间尺度效应和热冲击荷载的时间尺度效应，分别提出了非局部弹性理论和非傅里叶热传导理论，受到广泛的关注。但是在研究微纳米材料热冲击断裂力学问题时，有必要同时考虑空间和时间尺度效应以得到更可靠的理论结果。因此本项研究将非局部弹性理论和非傅里叶热传导理论统一引入到微纳米材料的热冲击断裂力学研究中，建立新的温度-应力本构方程，研究微纳米材料内部的动态热-力耦合问题，探索微纳米材料的热冲击断裂力学行为，提出微纳米材料的热冲击阻力评价方法。由于非局部弹性理论和非傅里叶热传导理论结合模型与传统模型/单纯非局部模型/单纯非傅里叶模型有本质的差别，因此本项研究将会在微纳米材料的热冲击断裂力学方面获得一些新的现象和规律。

结项摘要

微纳米材料在高速导弹，宇宙航行，高速飞机等方面的应用越来越多，而且常常被应用于热冲击环境中，因此微纳米材料的热冲击断裂力学研究日益显出其重要性。本项目求解了微纳米梁、板、圆柱模型的非傅里叶热传导温度场方程解析解，求解了热-力耦合、热-力-电耦合、热-力-电-磁耦合的热应力、电位移和磁感应强度及其裂纹问题的热应力强度因子、电位移强度因子和磁感应强度因子，研究了材料性质的温度相关性、半椭圆型表面裂纹、热冲击时间和裂纹长度对微纳米材料热冲击断裂行为的影响。基于最大应力准则和断裂力学准则计算了微纳米压电圆柱模型的热冲击阻力，并给出适合工程应用的最小热冲击阻力公式。以上结果与傅里叶热传导结果进行对比，发现非傅里叶热传导模型更准确。本项目的研究结果为微纳米材料的热冲击断裂力学设计提供一定的理论指导。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Exact solutions to magneto-electro-thermo-elastic fields for a cracked cylinder composite during thermal shock
热冲击期间裂纹圆柱复合材料磁电热弹性场的精确解
  • DOI：
    10.1007/s10999-019-09456-y
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    International Journal of Mechanics and Materials in Design
  • 影响因子：
    3.7
  • 作者：
    Chang D M;Liu X F;Wang B L;Wang Q;Wang T G
  • 通讯作者：
    Wang T G
Effect of temperature-dependency of material properties on thermal shock fracture of solids associated with non-Fourier heat conduction
材料特性的温度依赖性对与非傅里叶热传导相关的固体热冲击断裂的影响
  • DOI：
    10.1016/j.tafmec.2017.08.002
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Theoretical and Applied Fracture Mechanics
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Liu X F;Chang D M;Wang B L;Cai L R
  • 通讯作者：
    Cai L R
Thermal shock resistance and thermal fracture of a thermopiezoelectric cylinder based on hyperbolic heat conduction
基于双曲热传导的热压电圆柱体的抗热震和热断裂
  • DOI：
    10.1016/j.engfracmech.2020.107003
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Engineer Fracture Mechanics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chang D M;Liu X F;Wang B L;Wang Q;Wang T G;Han J X
  • 通讯作者：
    Han J X
Non-Fourier thermal shock fracture of solids with shallow semi-elliptical surface crack
浅半椭圆表面裂纹固体的非傅里叶热震断裂
  • DOI：
    10.1016/j.tafmec.2018.03.013
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Theoretical and Applied Fracture Mechanics
  • 影响因子：
    5.3
  • 作者：
    Chang D M;Liu X F;Wang B L;Wang T G;Wang Q
  • 通讯作者：
    Wang Q
Modeling of Q for Generalized Linear Solid
广义线性实体 Q 的建模
  • DOI：
    10.1136/bmj.m2613
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    ACTA PHYSICA POLONICA A
  • 影响因子：
    0.7
  • 作者：
    Liu X F;Fan Y H;Chang D M
  • 通讯作者：
    Chang D M

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其他文献

黏弹性介质中瑞利波频散曲线和衰减系数曲线的反演
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    地震工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    常冬梅;刘雪峰
  • 通讯作者：
    刘雪峰

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

        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]
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