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力学非经典即广义Noether守恒积分的研究
结题报告
批准号:
11672174
项目类别:
面上项目
资助金额:
52.0 万元
负责人:
施伟辰
依托单位:
学科分类:
A0802.固体强度、损伤、断裂与疲劳
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
张奇、吴姜玮、王辉、李洋、鞠易甫、尹超男
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中文摘要
固体力学及其断裂理论的守恒(律)积分扮演着表征材料物理本性的不可或缺的角色。固体的力学过程决定于孪生的两套方程系统,一套是基本物理方程系统,另一套是其通解中独立的任意函数需满足的方程系统。对理论的不完整所提出的挑战是缺失另一套方程系统的非经典守恒(律)积分。应用新发现的获取泛函的普遍性方法,项目将发展和建立三类方程的泛函:场方程通解中的任意函数需满足的方程、某些物理量应满足的方程、以及还未发现Lagrange作用积分的力学方程。力学领域从未丧失对变分原理的兴趣。同时,将新发现的广义Noether恒等式应用于上述三类泛函以获取非经典守恒(律)积分。项目将深入地揭示出固体的新守恒性并将研究经典与非经典守恒(律)积分之间的关系。已获得的个别非经典守恒积分已经展现出无法替代的在固体断裂、缺陷和位错以及在流体和电场等方面的创新应用。完成项目本身是开拓了研究缺陷、位错和裂纹问题的新手段和方法。
英文摘要
Conservation laws or integrals in solids mechanics and its fracture theory play an indispensable role in describing material physical nature. The mechanical process of solids depends on twin sets of equation system, one is basic physical equations, and the other is equations satisfied by independent functions included in general solution. Challenge to the incomplete theory is that non-classical conservation laws or integrals corresponding to the functions included in general solution are lack. By applying new-found universal method, the functionals of three kinds of equations will be established: equations satisfied by the functions in general solution to field equations, equations satisfied by some physical quantities and physical equations without Lagrangian action integral. Mechanics never loses interest in variational principle. At the same time, the new generalized Noether’s identity will be applied to these three kinds of functionals for establishing non-classical conservation laws or integrals. The previously unknown conservativeness will be revealed widely in full and the relationship between classical and non-classical conservation laws or integrals will be found. Innovative application of individual non-classical conservation integral has shown the irreplaceable succeed in the fields of fracture, defects and dislocations as well as fluid mechanics and electric field. The project achievement itself will open up the new means and methods in order to research on defects, dislocations and cracks.
项目对于各向同性线弹性材料进行了研究,区分了二维和三维的静力学和动力学问题,完成了申请时所确定的目标:(i) 对于场方程(组)通解中的任意函数需满足的方程、某些物理量应满足的方程、以及还未发现作用积分的力学方程(组),应用前述普遍性方法和广义Noether恒等式,分别给出了作用积分的被积函数和非经典守恒(律)积分;(ii) 固体的力学过程决定于孪生的两套方程(组)系统,一套是基本物理(平衡)方程,另一套是其通解中独立的任意函数需满足的方程。项目研究了分别来自这两套方程系统的经典与非经典守恒(律)积分之间的关系;(iii) 项目已经对于二维和三维的静力学和动力学问题,发现了共计94个非经典守恒律。项目的完成是对缺陷、位错,切口和裂纹问题的研究开拓了新的手段和方法。. 借助本项目的研究思路,发展了发明和实用新型专利8项。其中,利用非经典守恒律的思想,提出的已进入实质性审查的发明专利为:一种利用路径无关的积分来判断导体尖端前的介质被击穿的方法(申请号:201910462105.1)。. 已经培养毕业了14名硕士,还有9名在校的硕士和博士生。毕业的硕士全部进入恰当的岗位。. 除此之外,项目结题后还要将上述非经典守恒律的研究思路进一步的推广,开展包括各向异性材料的力学问题以及电磁场理论的研究。继续开发新的发明专利。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.euromechsol.2015.08.007
发表时间:2016-01-01
期刊:EUROPEAN JOURNAL OF MECHANICS A-SOLIDS
影响因子:4.1
作者:Shi, Weichen
通讯作者:Shi, Weichen
DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.euromechsol.2015.08.007
发表时间:2019
期刊:Applied Mathematical Modelling 66 (2019) 440–456
影响因子:--
作者:Shi Weichen
通讯作者:Shi Weichen
DOI:10.1016/j.apm.2018.08.022
发表时间:2019-02
期刊:Applied Mathematical Modelling
影响因子:5
作者:Weichen Shi
通讯作者:Weichen Shi
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