基于非对称复合材料的弯曲-扭转耦合结构设计方法研究

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基本信息

  • 批准号：
    11472003
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    90.0万
  • 负责人：
    李道奎
  • 依托单位：
    中国人民解放军国防科技大学
  • 学科分类：
    A0807.复合材料与结构力学
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2014
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Bending-twisting coupled structures have wide uses in many kinds of structures, for example, wind turbine blade and wing of aeroplane. Focusing on the deficiencies of bending-twisting coupled structure with symmetric laminates, such as heavy weight and complex couplings, this project studies the design method for bending-twisting coupled structure using asymmetric laminates. The design method for bending-twisting coupled structure using two kinds of asymmetric laminates with single coupling is proposed. The necessary and sufficient conditions for extension-twisting coupled hygro-thermally curvature-stable (HTCS) / extension-shearing coupled hygro-thermally shear-stable (HTSS) composites are established. An effective optimization approach for highly-constrained multi-objective bending-twisting coupled structure optimization problem is proposed. The robustness of the asymmetric laminates is analyzed. The couplings of the asymmetric laminates and bending-twisting coupled structure are verified through experiment method. This project will form the theoretical and methodological systems about the design of bending-twisting coupled structure using asymmetric laminates. The research achievements have broad application prospect in the structural design of wind turbine blade and wing of aeroplane.
具有弯曲-扭转耦合效应的结构在风机叶片、机翼等结构上都有着十分广泛的应用。本项目针对传统对称复合材料弯曲-扭转耦合结构存在重量过大、耦合效应复杂的缺点，开展非对称复合材料弯曲-扭转耦合结构的设计方法研究。提出基于两种具有单一耦合效应的非对称复合材料的弯曲-扭转耦合结构设计方法；建立拉伸-扭转耦合无湿热翘曲/拉伸-剪切耦合无湿热剪切非对称复合材料的解析充要条件；提出一种解决弯-扭耦合结构强约束多目标优化问题的有效策略；分析非对称复合材料的稳定性，并对耦合效应进行试验验证。项目研究将形成非对称复合材料弯曲-扭转耦合结构设计的理论与方法体系，研究成果在风机叶片、机翼等弯曲-扭转耦合结构的设计方面具有广泛的应用前景。

结项摘要

具有弯曲-扭转耦合效应的自适应结构在风力发电机叶片、固定翼飞机机翼等结构上都有着十分广泛的应用。针对传统对称复合材料弯曲-扭转耦合结构存在重量过大、耦合效应复杂的缺点，项目开展了基于非对称复合材料的弯曲-扭转耦合结构设计方法研究，主要包括四个方面的内容。第一、研究了非对称复合材料层合板的力学特性及其鲁棒性，并提出了基于Monte Carlo法分析非对称复合材料力学特性的鲁棒性的基本方法。第二，分别推导了单种纤维无湿热剪切变形拉伸-剪切耦合和无湿热翘曲变形拉伸-扭转耦合非对称复合材料层合板的与材料属性无关的解析充要条件，实现了解决弯-扭耦合结构强约束多目标优化问题的有效策略，提出并实现了基于单种纤维无湿热剪切变形拉伸-剪切耦合或无湿热翘曲变形拉伸-扭转耦合非对称复合材料的弯曲-扭转耦合结构设计方案。第三，建立了层间混杂层合板的简化计算模型并推导了层间混杂层合板刚度系数、热内力和热力矩的几何因子表达式，提出并实现了基于层间混杂无湿热剪切变形拉伸-剪切耦合或无湿热翘曲变形拉伸-扭转耦合非对称复合材料的弯曲-扭转耦合结构设计方案。最后，实现了多种非对称复合材料结构耦合效应的光学测量，验证了基于非对称复合材料的弯曲-扭转耦合结构设计方案的正确性。项目研究成果可为我国的自适应机翼、自适应风力发电机叶片等弯曲-扭转结构的设计提供技术支持，具有重要的工程实践价值；同时形成了基于非对称复合材料的弯曲-扭转耦合结构设计的理论与方法体系，具有重要的理论意义。本项目研究过程中共培养了1名博士后、2名博士生和1名硕士，并发表了13篇国内外学术论文，其中SCI检索8篇、EI检索3篇。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Design of scale model for dynamic characteristics of stiffened cylindrical shells based on equivalent similar method
基于等效相似法的加筋圆柱壳动力特性缩尺模型设计
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Aeronautical Journal
  • 影响因子：
    1.4
  • 作者：
    Lilin Zhou;Daokui Li
  • 通讯作者：
    Daokui Li
Bounds on the natural frequencies of laminated rectangular plates with Extension-Bending coupling
具有拉伸-弯曲耦合的叠层矩形板的固有频率的界限
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2015.07.076
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Li Daokui;York Christopher B.
  • 通讯作者：
    York Christopher B.
Extension-shear coupled laminates with immunity to hygro-thermal shearing distortion
具有抗湿热剪切变形能力的拉伸剪切耦合层压板
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2014.12.032
  • 发表时间：
    2015-05
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Li Jin;Li Daokui
  • 通讯作者：
    Li Daokui
Large deflection and rotation of Timoshenko beams with frictional end supports under three-point bending
三点弯曲下摩擦端支铁莫申科梁的大挠度和旋转
  • DOI：
    10.1016/j.crme.2016.01.007
  • 发表时间：
    2016-08-01
  • 期刊：
    COMPTES RENDUS MECANIQUE
  • 影响因子：
    0.8
  • 作者：
    Li, Dao-Kui;Li, Xian-Fang
  • 通讯作者：
    Li, Xian-Fang
拉伸-剪切耦合层合板优化设计及其应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    国防科技大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李谨;唐国金
  • 通讯作者：
    唐国金

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其他文献

断裂力学分析的奇异有限元法研究综述
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    雷勇军
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    工程力学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    段静波;雷勇军;李道奎
  • 通讯作者：
    李道奎
HTPB 推进剂“脱湿点”及快慢组合拉伸研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    固体火箭技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    马浩;职世君;申志彬;李道奎
  • 通讯作者：
    李道奎
考虑人工脱粘层接触效应的药柱粘弹性分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    固体火箭技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    岳健;邓斌;申志彬;李道奎
  • 通讯作者：
    李道奎
Fracture analysis of linear viscoelastic materials using triangular enriched crack tip elements
使用三角形富集裂纹尖端单元进行线性粘弹性材料断裂分析
  • DOI：
    10.1016/j.finel.2011.05.004
  • 发表时间：
    2011-10
  • 期刊：
    Finite Elements in Analysis and Design
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    段静波;雷勇军;李道奎
  • 通讯作者：
    李道奎

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

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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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