与离散位错动力学渐进相容的新型位错连续统动力学模型研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11772076
  • 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:
    A0805.微纳米力学与多尺度力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Developing theory of crystal plasticity at dislocation level has its great value in many engineering applications. For instance, deciphering the mechanisms underlying various dislocation patterns formed in crystals will boost the design of fatigue-resisting materials. A solid understanding of the role played by the less-frequently-happening climb motion of edge dislocation is useful for formulating the creep behaviour of crystalline materials. A qualified dislocation dynamical model for capturing the above-mentioned phenomena should well trade-off between resolution and computational efficiency, and one such candidate is the model of dislocation continuum, where the density distribution of dislocation is of interest. However, conventional continuum models of dislocations fail to achieve the aforementioned goals, because many small-scale mechanisms that play a role in the determination of material macroscopic properties are still missing. This project aims at systematically developing the continuum plasticity theory of dislocation density, which properly summarises the collective behaviour of the underlying discrete dislocations. At the level of theory completion, we will focus on studies in the following two aspects: 1) effective description of the formation, migration and dissociation of various self-locked dislocation substructures induced by singular short-range dislocation interactions; 2) incorporation of the mechanisms of dislocation cross-slip and climb into the continuum framework. With the derived model, the role played by dislocation dynamics in dislocation pattern formation and plastic deformation of materials that involve non-planar motion of dislocation will be studied.
发展以位错密度为基本变量的位错连续统动力学模型将有助于深入了解晶体材料长时塑性形变内部细观结构的运行机理,从而为材料的优化设计提供帮助。经典位错连续统动力学模型因无法解析细观尺度上具有奇异性的位错间短程相互作用以及各种位错非平面运动机理而无法被应用于晶体长时塑性形变模拟问题研究中。本项目将致力于系统发展与细观离散位错动力学渐进相容的位错连续统动力学模型。在理论构建层面,本项目期待在以下两方面取得突破:1) 在连续统模型中有效地刻画各种位错局部自锁结构的形成,输运以及拆分机制;2) 将螺位错交滑移以及刃位错攀移机制嵌入到位错连续统描述框架中。在模型应用层面,本项目将尝试揭示对金属材料疲劳具有预兆性的各种位错组态的形成机理,并开展对蕴含位错非平面运动机制的长时塑性变形过程的数值模拟仿真。

结项摘要

发展高效且保真的跨尺度分析与预测方法具有重要的科学与工程价值。美国自然科学基金委2020年《计算力学愿景与挑战性问题》报告中明确指出,“仍需大力发展用于解决涵盖跨尺度、跨时空多物理场实际问题之方法”(efforts are still required to attack realistic problems that combine multi-physics information across scales and (space and time) domains). 跨尺度建模中一个亟需解决的挑战性问题是,如何将细观尺度信息整合,为宏观预测所用。在资助期内,积极探索不同跨尺度系统数学结构层面上的共性特征,深入开展渐进分析-机器学习有机耦合方法的系统研究,并将该系统方法应用于分析位错动力学、辐照条件下晶体材料细观气泡演化以及可3D打印之含渐变微结构型材等不同跨尺度系统的宏观行为,希冀为跨尺度材料研究与设计提供坚实的理论支撑。..项目基本按照既定计划方向发展。在该项目资助下,共发表第一/通讯作者论文8篇。其中1篇发表于物理学顶级期刊PRL,2篇发表于固体力学旗舰期刊JMPS,1篇发表于计算力学顶级期刊CMAME,1篇发表于固体力学重要期刊IJSS等。同时关于点缺陷长时模拟研究还应用于二氧化铀燃料力学性能分析研究。

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)
Generation of smoothly-varying infill configurations from a continuous menu of cell patterns and the asymptotic analysis of its mechanical behaviour
从连续的单元模式菜单生成平滑变化的填充配置及其机械行为的渐近分析
  • DOI:
    10.1016/j.cma.2020.113037
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Xue Dingchuan;Zhu Yichao;Guo Xu
  • 通讯作者:
    Guo Xu
On speeding up an asymptotic-analysis-based homogenisation scheme for designing gradient porous structured materials using a zoning strategy
使用分区策略加速基于渐近分析的均质化方案设计梯度多孔结构材料
  • DOI:
    10.1007/s00158-020-02655-8
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xue Dingchuan;Zhu Yichao;Li Shaoshuai;Liu Chang;Zhang Weisheng;Guo Xu
  • 通讯作者:
    Guo Xu
Formulation of voids and bubbles as biased sinks to crystalline point defects
当偏置下沉到结晶点缺陷时形成空隙和气泡
  • DOI:
    10.1016/j.scriptamat.2021.113806
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Scripta Materialia
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Luo Jing;Xin Yong;Sun Zhipeng;Li Yuanming;Zhu Yichao;Chen Ping
  • 通讯作者:
    Chen Ping
Attempts on representing sink strengths with machine learning formulations and the long-term role of crystalline interfaces in the development of irradiation-induced bubbles
尝试用机器学习公式来表示汇强度以及晶体界面在辐照诱导气泡发展中的长期作用
  • DOI:
    10.1016/j.jnucmat.2020.152676
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    Journal of Nuclear Materials
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Jing Luo;Yong Xin;Zhengcheng Zhou;Yichao Zhu;Xu Guo
  • 通讯作者:
    Xu Guo
A novel asymptotic-analysis-based homogenisation approach towards fast design of infill graded microstructures
一种基于渐近分析的新颖均质化方法,用于快速设计填充分级微结构
  • DOI:
    10.1016/j.jmps.2018.11.008
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Journal of the Mechanics and Physics of Solids
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Yichao Zhu;Shaoshuai Li;Zongliang Du;Chang Liu;Xu Guo;Weisheng Zhang
  • 通讯作者:
    Weisheng Zhang

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其他文献

肥胖及代谢相关疾病治疗新靶点GDF15/GFRAL信号通路的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国医药导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐传洋;王昭维;何磊;逄志骏;朱一超;李维娜;李正民
  • 通讯作者:
    李正民
Rab基因家族在MDA-MB-231乳腺癌细胞胞体和伪足中的差异表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    南京医科大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张万秋;田寅辉;朱一超
  • 通讯作者:
    朱一超
缺氧对人肝癌细胞MHCC-97L迁移的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    南京医科大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张万秋;朱一超
  • 通讯作者:
    朱一超
GST pulldown技术检测HEK293T细胞Daam1的活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    南京医科大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李卫星;杜军;朱一超
  • 通讯作者:
    朱一超
GST Pulldown技术检测HEK293T细胞活化的Rab35
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    南京医科大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张万秋;朱一超
  • 通讯作者:
    朱一超

其他文献

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朱一超的其他基金

计及晶体缺陷间细观作用机制的宏观高保真力学行为建模研究
  • 批准号:
    12172074
  • 批准年份:
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  • 资助金额:
    61.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
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相似国自然基金

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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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