复杂力学系统跨尺度耦合动力学问题研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11132001
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    280.0万
  • 负责人：
    刘才山
  • 依托单位：
    北京大学
  • 学科分类：
    A0704.多体与高维系统非线性动力学
  • 结题年份：
    2016
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2016-12-31

项目摘要

复杂力学系统动力学演化过程中总会包含多尺度的耦合效应，正确理解微观尺度下物理机制，并建立与宏观现象有序行为之间的联系，是研究跨尺度耦合动力学问题的重要内容。本项目将以干摩擦以及受冲击的干沙类散体介质为对象，基于接触力学和所发展的变结构动力学理论，研究干摩擦中所展现的Stick-Slip现象形成的原因，以及外部环境（特别是高频振动）对宏观摩擦性质的影响。揭示干沙类散体介质由于颗粒之间的摩擦接触和碰撞过程所导致的宏观行为表征，包括1D有序散体链结构中的孤立波现象描述和无序3D干沙介质的粘性力特性。期望能够建立在能量水平上表征多尺度耦合效应以及与之关联的波动效应，发展多尺度耦合动力学问题的基本方法。并开展基础力学实验，验证相关的理论模型，并将其应用到太阳能帆板展开、月球着陆冲击等相关航天工程问题当中。本项目的研究内容不仅具有重大的科学价值，并且在诸多学科中具有广泛的应用背景。

结项摘要

物体界面之间的摩擦接触与碰撞等微观尺度行为对宏观尺度的复杂动力学响应产生重要的影响。本项目围绕其中的跨尺度动力学问题，在以下几个方面取得了相应的重要成果：.（1）碰撞动力学模型理论.考虑准静态接触模式下所触发的材料弹塑性及完全塑性行为，建立了恢复系数与接触体的动力学条件及碰撞体的材料参数之间的显式关系，修正了Johnson在《Contact Mechanics》中所给出的错误的标度率关系；提出了处理多点接触碰撞问题的LZB方法；在LZB理论模型基础上，建立了处理线、面碰撞问题统一的力学模型和计算格式，该理论成果为分析空间结构在地震载荷作用下的动力学行为提供重要理论支撑。.（2）粘性滚动摩阻理论.将弹性圆柱体的滚动过程规划为具有等效边数的线碰撞过程，建立了高速旋转运动的滚动摩阻效应模型，提出了滚动摩阻力矩与角速度平方呈线性关系的粘性滚动摩阻理论，成功解释了转动圆盘有限时间的奇异性，该理论对正确理论轮轨接触动力学等问题具有重要意义。.（3）多尺度行为的几何约束化与非完整约束力学.通过引入约束实现界面力学行为的几何化，解决了摩擦接触边界约束导致的Painleve疑难问题，从理论上证实了该问题对应界面上的一个冲击动力学行为。建立了非完整约束力学中Lagrange乘子与接触约束力之间的关系，并将理论应用于自行车的稳定性分析。.（4）包含复杂摩擦碰撞接触作用的仿真计算及平衡态下的宏观行为描述.以跳动哑铃刚体和多米诺骨牌为研究对象，研究了外部能量输入与摩擦接触碰撞能量耗散之间的平衡关系，解释了微观尺度的接触碰撞与稳定宏观力学行为的关联，发展了有效的数值计算分析方法；基于DEM建立了包含复杂接触与摩擦作用的颗粒介质的本构方程，揭示了散体材料性质与其剪切强度的关系。.（5）研究成果在航天工程的应用.相关理论成果为月壤采样、航天器软着陆，对接过程等重大航天工程问题提供了重要的技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（77）
专著数量（0）
科研奖励数量（3）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Deployment and control of spacecraft solar array considering joint stick-slip friction
考虑关节粘滑摩擦的航天器太阳能电池阵展开与控制
  • DOI：
    10.1016/j.ast.2015.02.001
  • 发表时间：
    2015-04
  • 期刊：
    Aerospace Science and Technology
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Li Hai-Quan;Liu Xiao-Feng;Duan Liu-Cheng;Cai Guo-Ping
  • 通讯作者：
    Cai Guo-Ping
Ratchet rotation of a 3D dimer on a vibrating plate
3D 二聚体在振动板上的棘轮旋转
  • DOI：
    10.1140/epje/i2014-14001-x
  • 发表时间：
    2014-01
  • 期刊：
    European Physical Journal E
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Wang, Jiao;Liu, Caishan;Jia, Yan-Bin;Ma, Daolin
  • 通讯作者：
    Ma, Daolin
航天器太阳阵的刚柔耦合动力学与控制研究
  • DOI：
    10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2015.05.012
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    振动工程学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    段柳成;李海泉;刘晓峰;蔡国平
  • 通讯作者：
    蔡国平
Adaptive fault-tolerant control of reentry vehicle considering actuator and sensor faults based on trajectory optimization
基于轨迹优化考虑执行器和传感器故障的再入飞行器自适应容错控制
  • DOI：
    10.1177/0954410015596179
  • 发表时间：
    2016-03
  • 期刊：
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G-Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子：
    1.1
  • 作者：
    Ming-Zhou, Gao;Guo-Ping, Cai;Ying, Nan
  • 通讯作者：
    Ying, Nan
Dynamics of a Spinning Disk
旋转磁盘的动力学
  • DOI：
    10.1115/1.4032993
  • 发表时间：
    2016-06
  • 期刊：
    Journal of Applied Mechanics-Transactions of the Asme
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Ma, Daolin;Liu, Caishan
  • 通讯作者：
    Liu, Caishan

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其他文献

自行车动力学建模及稳定性分析研究综述
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
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  • 通讯作者：
    陈滨
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    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    北京大学报自然科学版，Vol.42(1): 41-46.2006
  • 影响因子：
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  • 作者：
    赵振*;刘才山
  • 通讯作者：
    刘才山
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    .王囡囡;石腾飞;刘才山
  • 通讯作者：
    刘才山

其他文献

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刘才山的其他基金

胶囊窥镜的摩擦滑动动力学研究
  • 批准号：
    12111530108
  • 批准年份：
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胶囊窥镜的摩擦滑动动力学研究
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    2020
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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  • 批准号：
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  • 批准年份：
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  • 批准年份：
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  • 资助金额：
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AI项目解读示例

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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