水化磷脂层中蛋白质和多肽的高分辨固体核磁共振波谱学

有序样品的固体核磁共振(NMR)已快速发展成测定蛋白质和多肽在“仿真”水化磷脂层中高分辨结构的重要谱学方法. 由于与膜相连的蛋白质和多肽的结构、动力学和功能往往都和其周边自然环境密切相关,因此人们把蛋白质和多肽有序排列于水化磷脂层中进行固体NMR测量, 从而获得与取向相关的各向异性自旋相互作用. 这些取向约束可作为结构参数重构蛋白质在水化磷脂层中的高分辨三维结构. 近十年来在样品制备,NMR探头和实验方法方面的显著发展,极大地促进了有序样品的固体NMR的发展,并使之成为测定与膜相连的蛋白质和多肽结构的有效方法. 该综述介绍有序样品的固体NMR谱学方法,并总结此领域里的最新研究进展.     

含运动变形物体流场的数值模拟

基于含拓扑结构改变、可变形运动网格生成技术及动边界条件下的数值处理方法,对爆炸波通过有限入口进入建筑物内部的透射(infiltration)现象进行直接模拟.系统研究入口处门板不同运动、变形、脱落方式下,爆炸波在建筑物内部的传播过程和内壁面上的爆炸载荷,直接模拟门与挡板的碰撞、门的断裂及破片的抛洒过程.结果表明,所发展的用于含拓扑结构改变的运动可变形物体流场计算方法对该类问题的直接模拟行之有效.     

基于位移和应力灵敏度的结构拓扑优化设计

针对仅有应力约束以及含位移和应力约束的重量最小结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法和渐进结构优化方法的思路,提出了一种结构拓扑优化方法. 在优化迭代循环的每一轮子循环迭代求解开始时,通过形成和引进新的位移和应力约束限, 自动构建设计变量移动限.将结构应力约束归并为几个最可能的有效应力约束,大大减少了应力灵敏度的分析量. 另外,建立了单元删除阈值和几轮迭代循环的单元删除策略. 为了确保优化迭代中结构非奇异和方法具有增添单元的功能,在结构孔洞和边界周围引入了一层人工材料单元,构建了其等效的优化模型. 结合位移和应力灵敏度分析,形成了一种新的连续体结构的拓扑优化方法. 给出的算例验证了该方法的正确性和有效性.      

简支圆板的非轴对称热弯曲

由于热弹性耦合问题的复杂性, 能得到解析解的主要是轴对称问题和比较简单的问题.利用Green函数, 根据双调和方程边值问题的边界积分公式和自然边界积分方程.在简支板的非轴对称问题的基础上,利用傅立叶级数及卷积的几个公式,求得了非轴对称变温边界条件下圆板的弯曲解,有较好的收敛速度和计算精度,计算过程相对简单.算例表明了方法的有效性.     

梯度材料中矩形裂纹的对偶边界元方法分析

采用对偶边界元方法分析了梯度材料中的矩形裂纹. 该方法基于层状材料基本解,以非裂纹边界的位移和面力以及裂纹面的间断位移作为未知量. 位移边界积分方程的源点配置在非裂纹边界上,面力边界积分方程的源点配置在裂纹面上. 发展了边界积分方程中不同类型奇异积分的数值方法. 借助层状材料基本解,采用分层方法逼近梯度材料夹层沿厚度方向力学参数的变化. 与均匀介质中矩形裂纹的数值解对比,建议方法可以获得高精度的计算结果. 最后,分析了梯度材料中均匀张应力作用下矩形裂纹的应力强度因子,讨论了梯度材料非均匀参数、夹层厚度和裂纹与夹层之间相对位置对应力强度因子的影响.      

V形切口应力强度因子的一种边界元分析方法

将V形切口结构分成围绕切口尖端的小扇形和剩余结构两部分. 尖端处扇形域应力场表示成关于尖端距离$\rho$的渐近级数展开式,从线弹性理论方程推导出了一组分析平面V形切口奇异性的常微分方程特征值问题,通过求解特征方程,得到前若干个奇性指数和相应的特征向量. 再将切口尖端的位移和应力表示为有限个奇性阶和特征向量的组合. 然后用边界元法分析挖去小扇形后的剩余结构. 将位移和应力的线性组合与边界积分方程联立,求解获得切口根部区域的应力场、应力幅值系数和整体结构的位移和应力. 从而准确计算出平面V形切口的奇异应力场和应力强度因子.      

约束层阻尼板动力学问题的半解析解

利用条形传递函数方法(SDTFM)得到了约束层阻尼(CLD)板动力学问题的半解析解.首先对CLD板沿纵向离散成多个条形单元,基于Hamilton原理推导出条形单元的刚度矩阵和质量矩阵,仿照有限元法组集得到系统的总刚度矩阵和总质量矩阵.经Laplace变换后引入状态向量,采用分布参数传递函数方法在状态空间内建立CLD板的控制方程并进行求解.最后以对边固支和悬臂CLD板为例,得到了板的动力学特性和频响曲线,并与NASTRAN或相关文献结果进行了比较,吻合良好,验证了该方法的有效性.从推导过程和算例可以看出,该方法所需的单元数目少,获得的是半解析解,计算效率高且准确可靠.     

DEPENDENCE OF DAMPING CHARACTERISTICS OF A BEAM WITH DAMPING RUBBER MAGNETIC POWDER ON RUBBER PROPERTY

A cantilever beam with Damping Material Applying Rubber Magnetic Powder （DRM） has been investigated. Two methods are selected to hold DRM to a vibrating steel beam, one is to attach DRM by the magnetic attractive force （called DRM beam） and the other by adhesive bonding （called AB-DRM beam）. Different from the damping property of AB-DRM beam caused by shear deformation of damping material, the damping property of DRM beam is characterized by the sliding frictional loss together with the internal loss of damping material. The authors established a formulation to predict the damping characteristics of DRM beam, which was validated experimentally. It is found that rubber material loss factor β has a decisive influence on damping improvement of DRM beam versus AB-DRM beam. If β is smaller than the critical value around 0.8255, a valid range of vibratory amplitude always exists in which DRM beam can achieve better damping than AB-DRM beam; conversely, if β is bigger than the critical value, the valid range does not exist when slide occurs. Such results are used to determine the merits and limitations of DRM and develop design guidelines.     

THEORETICAL RELATIONS OF BOUNDARY DISPLACEMENT DERIVATIVES AND TRACTIONS AT SINGULAR BOUNDARY POINT FOR 2D ISOTROPIC ELASTIC PROBLEMS

Although boundary displacement and traction are independent field variables in boundary conditions of an elasticity problem at a non-singular boundary point, there exist definite relations of singularity intensities between boundary displacement derivatives and tractions at a singular boundary point. The analytical forms of the relations at a singular smooth point for 2D isotropic elastic problems have been established in this work. By using the relations, positions of the singular boundary points and the corresponding singularity intensities of the unknown boundary field variables can be determined a priori. Therefore, more appropriate shape functions of the unknown boundary field variables in singular elements can be constructed. A numerical example shows that the accuracy of the BEM analysis using the developed theory is greatly increased.     

考虑回转性能的三维结构拓扑优化设计

以考虑运动学性能的回转运动体材料最优分布问题为背景,提出并求解了转动惯量约束下的三维结构拓扑优化问题.常规的结构拓扑优化通常构造为给定材料体积约束下的结构最小柔顺性问题.本文指出,引入结构转动惯量约束对于回转结构的拓扑优化具有重要意义.本文将重量约束下的优化准则法计算格式拓广到单个转动惯量约束下的最小柔顺性问题,而对于包含转动惯量约束的多约束问题采用数学规划法求解.本文给出的数值算例验证了所提出算法的正确性,并且表明引入转动惯量约束后可得到与常规拓扑优化问题不同的结构布局形式.