基于传动带摩擦构建的自激SD振子及其复杂动力学行为研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11572096
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万
  • 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:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Nonlinear friction dynamics is to study the complex nonlinear behaviours and the dynamical responses of the practice system in physics and engineering with friction. Although this research has attracted the world both in academic and engineering for a long period, there is still little desired systematic results appeared in the literature due to the restriction from the conventional theory and the lack of efficiency methodologies, which remains the research on the starting stage. This proposal is to construct a so called self-excited SD oscillator based upon the recent proposed SD oscillator and the relating theory and the experimental investigations, together with the moving belt friction, which is a novel model of nonlinear friction system. The research will be focused on the nonlinear dynamics of the multiple stick-slip motion, friction induced asymmetry and the transition of the hyperbolic structure to derive the characteristics of the special path to chaos and the complex boundary structure of the attraction domains for the coexisted multiple stage attractors. This project will also build up the universal theory for the friction induced asymmetric high codimension bifurcation with multiple parameters and the global dynamical structure with multiple stage limit cycles. Finally, this project is aimed at laying the solid base for engineering applications by demonstrating completely the complex nonlinear behaviour and the dynamical responses of nonlinear self-excited system induced by friction with the help of numerical analysis and experimental investigations.
非线性摩擦动力学是物理与工程等实际非线性系统在摩擦力作用下表现出的复杂非线性动力学特征与响应机理研究。尽管该领域一直受到国内外学者的广泛关注,但由于受传统理论方法的局限、研究工具的缺乏及实验手段滞后的影响,非线性摩擦动力学研究仍处于艰难的起步阶段,文献上很少见到满意的系统性研究成果。本项目基于申请者发现并提出的SD振子及其相应的理论成果与实验手段,并结合传送带摩擦理论方法构建一个称为自激SD振子的非线性摩擦动力学模型,研究摩擦作用下非线性系统出现的多粘滑运动、非对称性以及双曲结构变迁等特有的复杂动力学特征;探讨该系统通向混沌的特殊道路与机理、多吸引子共存条件、规律及其吸引域复杂边界结构特征等;建立摩擦导致的非对称、多参数高余维分岔问题的普适理论并展示极限环分布等全局动力学结构特征;最终结合数值分析和实验手段完整揭示该摩擦自激系统的复杂非线性动力学特征与响应机理,为实际工程应用奠定基础。

结项摘要

本项目构建了基于传送带摩擦的自激SD振子动力学模型,通过理论分析、数值计算和实验手段研究该系统的非线性动力学特性与复杂响应机理。主要研究内容如下:建立了在传送带摩擦驱动下的自激SD振子模型,分析了系统复杂动力学特性,包括不对称性,多粘附特性等。建立了自激SD振子非对称、多参数高余维分岔的识别、分类及普适理论方法;构建了典型的具有几何非线性的准零刚度模型,提出了优化准零刚度隔振器参数和评价其隔振性能的理论和方法;基于一阶近似壳体理论建立转动锥壳的振动控制方程,研究了边界条件、转速和几何特征参数对转动锥壳振动特性的影响;基于具有几何非线性特征的SD振子,提出并研究了有高能量收集效率的多稳态能量采集器。科研成果:发表21篇SCI论文,参加国际会议1次,国内会议8次。培养了6名博士,其中4名在读;12名硕士,其中4名在读。国际合作与交流:与国外知名大学建立了国际合作交流平台,建立广泛的国际合作交流,如南安普顿大学,法国科学院等。邀请到了国际知名学者讲学,包括法国科学院研究院Alain教授,英国南安普顿大学邢景棠教授等。本项目以崭新的研究思路,揭示了具有几何非线性结构的自激SD振子,准零刚度隔振器,薄壳结构,能量采集器等非线性系统的复杂动力学行为演化机理,推动了几何非线性动力学理论及工程应用研究。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Nonlinear dynamics of the quasi-zero-stiffness SD oscillator based upon the local and global bifurcation analyses
基于局部和全局分岔分析的准零刚度 SD 振荡器的非线性动力学
  • DOI:
    10.1007/s11071-016-3093-6
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    NONLINEAR DYNAMICS
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Hao Zhifeng;Cao Qingjie;Wiercigroch Marian
  • 通讯作者:
    Wiercigroch Marian
Frequency analysis of rotating truncated conical shells using the Haar wavelet method
使用 Haar 小波方法对旋转截头圆锥壳进行频率分析
  • DOI:
    10.1016/j.apm.2017.06.025
  • 发表时间:
    2018-05-01
  • 期刊:
    APPLIED MATHEMATICAL MODELLING
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Dai, Qiyi;Cao, Qingjie;Chen, Yushu
  • 通讯作者:
    Chen, Yushu
Rotating pendulum with smooth and discontinuous dynamics
具有平滑和不连续动力学的旋转摆
  • DOI:
    10.1016/j.ijmecsci.2016.09.024
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    International Journal of Mechanical Sciences
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Han Ning;Cao Qingjie
  • 通讯作者:
    Cao Qingjie
Threshold of Multiple Stick-Slip Chaos for an Archetypal Self-Excited SD Oscillator Driven by Moving Belt Friction
由移动皮带摩擦驱动的典型自激 SD 振荡器的多重粘滑混沌阈值
  • DOI:
    10.1142/s0218127417500092
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIFURCATION AND CHAOS
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Li Z. X.;Cao Q. J.;Legar A.
  • 通讯作者:
    Legar A.
Parametric instability analysis of truncated conical shells using the Haar wavelet method
使用 Haar 小波方法对截锥壳进行参数不稳定分析
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2017.12.004
  • 发表时间:
    2018-05-15
  • 期刊:
    MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Dai, Qiyi;Cao, Qingjie
  • 通讯作者:
    Cao, Qingjie

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其他文献

SD振子的设计及非线性特性实验研究初探
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  • 通讯作者:
    曹庆杰
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    张永祥;罗冠炜;曹庆杰;林梅
  • 通讯作者:
    林梅

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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