压电智能层合板壳结构的3-D无网格方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11572210
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 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

After nearly twenty years of rapid development, meshless methods is a new numerical methods used to solve initial-boundary value problems of partial differential equation. This project mainly aims at creating the meshless new methods which is based on 3-D meshless discretization scheme for the numerical calculation and analysis of the piezoelectric laminated plate and shell structures. These methods can be applied to structures with wide ranges of thickness-to-length ratio, can eliminate various self-locking phenomena and can correctly reflect the transverse stresses distribution. They also have the advantages of fast convergence, well stability, superior accuracy, etc. Firstly, we focused on laminated plate and shell structures, adopted 3-D meshless discretization scheme and created 3-D meshless shape function to approach displacements. Secondly, based on the generalized variational principle for the geometry nonlinear deformation, buckling and dynamics problems, abandoned various traditional shear deformation theory assumptions, from the view of 3-D elastic theory, the space discrete control equations will be derived. And then, this research intended to systematically analyze the self-locking phenomena such as shear, thickness and poisson's ratio, and seek effective methods to overcome those phenomena. Again, after thoroughly consideration of the characteristics of piezoelectric materials, the meshless new methods is expanded to piezoelectric structures. Finally, based on a variety of 3-D meshless methods and numerical results created by diverse problems, this investigation analyzed the order of error and made a universal applicable error estimation method.
无网格法是近二十多年来迅速发展起来的求解偏微分方程初边值问题的新型数值方法。本项目采用3-D无网格离散方案,构造无网格新方法对压电层合板壳结构进行数值计算和分析。新方法具有:适合大范围的厚-跨比结构、能消除自锁现象、能正确反映横向应力分布规律以及收敛快、稳定性好和精度高等优点。首先,以层合板壳结构为研究对象,针对3-D节点离散方案构造无网格的位移近似形函数。其次,基于广义变分原理对几何非线性形变、屈曲及动力学问题,放弃传统的各种剪切形变理论假设,从三维弹性理论出发,导出它们的空间离散控制方程。再次,系统地分析剪切、厚度、泊松比等自锁现象,寻求克服自锁现象的有效方法。然后,在充分考虑压电层的机电耦合性、非均匀性等特性,将层合板壳结构的3-D无网格方法推广到压电层合板壳结构中。最后,通过对不同研究问题所构造的3-D无网格方法和数值结果,进行误差阶的估计,给出具有普适意义的误差估计方法。

结项摘要

本项目主要针对层合板、压电材料结构、功能梯度材料、纳米材料等结构的形变、振动等力学问题利用无网格等数值方法进行深入研究,研究成果主要体现在以下五个方面:第一,针对复合材料层合板弯曲和振动问题,构造了一类3-D无网格离散方法;第二,针对2D弹性力学问题和压电结构构造了一类新型无网格方法(RBF-PUM);第三,基于层合板理论和高阶剪切理论对压电功能梯度材料板弯曲和振动进行数值分析;第四,基于非经典连续理论特别是非局部理论,结合各类数值方法研究了纳米结构的若干力学性能;第五,针对无网格方法离散压电方程、弹性力学问题所得到的大型稀疏鞍点问题设计出高效的预处理子并进行了理论分析。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(0)
Analytical Solutions for Bending of Nanoscaled Bars Based on Eringen’s Nonlocal Differential Law
基于 Eringen 非局部微分定律的纳米级弯曲解析解
  • DOI:
    10.1155/2019/8571792
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Journal of Nanomaterials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    C. Li;N. Zhang;S. Li;L. Q. Yao;J. W. Yan
  • 通讯作者:
    J. W. Yan
Two improvements of the deteriorated PSS preconditioner for generalized saddle point problems
针对广义鞍点问题的恶化 PSS 预处理器的两项改进
  • DOI:
    10.1007/s11075-016-0195-7
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Numerical Algorithms
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Shen Qin Qin;Cao Yang;Wang Li
  • 通讯作者:
    Wang Li
In-Plane Free Vibration of Functionally Graded Rectangular Plates with Elastic Restraint
具有弹性约束的功能梯度矩形板的面内自由振动
  • DOI:
    10.33552/gjes.2019.02.000537
  • 发表时间:
    2019-05
  • 期刊:
    Global Journal of Engineering Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Changjian Ji;Linquan Yao;Jiping Shen;Tonghao Hu;Cheng Li
  • 通讯作者:
    Cheng Li
基于非局部弹性理论的纳米板横向振动
  • DOI:
    10.15959/j.cnki.0254-0053.2016.03.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学季刊
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈玲;刘金建;李成;姚林泉;范学良
  • 通讯作者:
    范学良
Improved Relaxed Positive-Definite and Skew-Hermitian Splitting Preconditioners for Saddle Point Problems
改进鞍点问题的松弛正定和偏厄米分裂预处理器
  • DOI:
    10.4208/jcm.1710-m2017-0065
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Journal of Computational Mathematics
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Cao Yang;Ren Zhiru;Yao Linquan
  • 通讯作者:
    Yao Linquan

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其他文献

弹塑性扭转问题具多项式基的径向点插值无网格法
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    丁睿
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强电场下简支压电层合梁的非线性动力分析
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
    姚林泉
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    姚林泉
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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移动机器人全局路径规划的盲人摸路算法
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    姚林泉

其他文献

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热机电耦合压电层合曲壳结构的动力学特征及控制机理研究
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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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