《力電耦合軟固體與結構中的線性和非線性波動》是依託浙江大學，由陳偉球擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：力電耦合軟固體與結構中的線性和非線性波動
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳偉球
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬系統研究有限偏場作用下各向異性力電耦合軟固體和結構中的波動現象。首先根據非線性連續介質力學方法，建立偏場作用下各向異性力電耦合軟固體的一般線性和非線性波動理論，研究自由能函式多項式展開的具體形式，考察不可壓縮、不可伸張等約束對本構表達式的影響。其次，針對桿、梁、板、殼等典型結構，採用級數展開和攝動分析等手段建立高精度的簡化結構波動理論。最後，利用所建立的波動理論模型，考察典型線性波（包括表面波、界面波以及其他類型的導波）以及一維非線性波的傳播特性，發展有效的分析與求解方法。擬綜合考察有限偏場、力電耦合、各向異性、材料非均勻、周期結構、界面特性、尺寸效應等對波動特性的影響，探討軟固體與結構中波傳播的調控方法，為軟聲波器件設計和超聲彈性成像等套用提供理論支撐。
結題摘要
在眾多的軟物質中，具有力電耦合特性的軟材料因其在生物工程、醫療、顯示技術、感測器、機械控制等方面的廣闊套用前景而得到大家的普遍關注。在軟材料力學建模中，非線性是其主要特徵，若再加上多場耦合及其他複雜因素作用，問題將更加複雜，特別是基於連續介質力學理論導出的控制方程往往是非線性、強耦合的偏微分方程組，其求解十分困難。 本項目系統研究了有限偏場作用下各向異性力電耦合軟固體和結構中的波動現象。首先深入考察了文獻中報導的大量不同版本的力電耦合非線性理論，重點梳理了相互之間的關係，廓清了所存在的混雜現象。在此基礎上，在偏場作用下軟電材料中線性和非線性波的傳播與調控、一般各向異性力電耦合結構的動力回響及其調控、表面模擬及波動尺寸效應等方面取得系統成果。還進一步考慮了線性和非線性波與周期結構的相互作用，研究了波動特性的調控方法。本項目不僅發展了精確有效的分析方法，建立了若干新的簡化結構理論，也發現了一些重要波動現象並揭示了內在的物理機制，為軟聲波器件設計和超聲彈性成像等套用提供了重要理論支撐。 項目共發表論文41篇，其中SCI收錄（或SCI源期刊）論文36篇，期刊包括JMPS、IJSS、JAM、MoM、EJMA、JASA、JSV、SMS、COST、JAP等；在Cambridge University Press出版學術專著一部；獲國家發明專利授權和軟體著作權登記各1項；培養畢業博士生5名、在讀博士生6名，畢業碩士生2名、在讀碩士生1人；在本項目研究基礎上，項目負責人陳偉球和參加人鮑榮浩作為浙大合作方參加了由北京交通大學汪越勝教授牽頭申請並獲批的國家基金委重點項目；以陳偉球為負責人的“智慧型材料和結構的力學與控制”研究團隊獲國家基金委創新研究群體項目資助及延續資助；項目負責人陳偉球2016年入選2015年度教育部“長江學者獎勵計畫”及獲得全國優秀科技工作者榮譽稱號。
