摘要:大脑神经元放电活动的复杂动力学特性,为高级认知功能的实现与病理状态的转变提供了重要基础.星形胶质细胞在调控神经活动中扮演关键角色,可在秒级时间尺度通过包括调节神经递质、离子浓度、能量代谢以及应对温度、噪声等外源性干扰在内的多种机制影响神经系统功能.本文结合星形胶质细胞相关生物学实验研究,综述了其调控神经放电的动力学建模研究最新进展,阐述了星形胶质细胞在神经网络层面对突触信息传递和突触可塑性的贡献,为深入理解其在记忆、注意力等认知功能中的作用提供了理论支撑.同时,文章还介绍了癫痫等神经性疾病中,星形胶质细胞对神经异常放电动力学行为的影响,为相关神经性疾病的预防与治疗提供了潜在临床应用价值.最后,结合当前人工智能技术发展,展望了通过融合实验数据与动力学建模,更全面揭示星形胶质细胞调控神经系统动力学行为的未来方向.

摘要:时间尺度定义为实数域的任意非空闭子集,统一了连续与离散系统的处理方式.文章将非完整系统的Herglotz 型Vacco动力学推广到时间尺度上,研究其Noether对称性与守恒律.首先,基于时间尺度上Herglotz变分原理,建立时间尺度上Herglotz型Vacco动力学方程.其次,根据时间尺度上的 Hamilton-Herglotz 作用量在无限小变换下的不变性,定义了时间尺度上非完整系统Herglotz型Vacco动力学的Noether对称性,给出相应的 Noether 等式.最后,证明时间尺度上非完整系统Herglotz型Vacco动力学的 Noether 定理并给出相应的守恒量.文末举例说明理论分析结果.

摘要:为提升航天器在超高速撞击环境下的结构防护性能并实现轻量化设计,本文针对Nextel/Kevlar填充式防护结构,建立了包含球形弹丸与防护结构在内的三维数值模型,并对撞击过程进行了模拟.研究采用拉丁超立方采样方法,在防护结构的四个关键结构参数组成的设计空间内生成样本点,并基于LS-DYNA获取对应的动能响应数据.以动能损失为响应输出,构建克里金近似模型以高效替代显式动力学仿真.进一步,以最小化结构面密度、最大化弹丸动能损失为优化目标,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法开展结构优化设计.优化结果表明,在确保防护性能的前提下,结构的面密度降低约2.56%,弹丸动能损失提升约1.91%.研究结果验证了克里金模型的预测能力及多目标优化策略的有效性.

摘要:涡轮叶片由于其工作环境的严峻性和复杂性,常常会在大幅值振动下产生疲劳失效和故障断裂.为了降低涡轮叶片的疲劳失效风险,通常利用缘板阻尼器等措施来抑制叶片振动.然而,在缘板阻尼器减振实验中,大多采用砝码和钢丝模拟加载正压力,无法定量地精确加载正压力.针对这一缺陷,本文设计了一种缘板阻尼器的精准加载方法,并开展了叶片缘板阻尼减振效果的实验研究,探讨了正压力、激励幅值、摩擦面积比等参数对阻尼器摩擦减振特性的影响规律.最后,利用MATLAB-Python-ABAQUS联合仿真方法,分析了缘板阻尼器的减振效果,验证了本文所提实验方法的有效性.

摘要:模态局域化因其对结构微扰高度敏感的特性,在微机电系统(MEMS)传感器领域展现出独特优势.然而,传统模态局域化谐振器多依赖扫频激励,只能激发单一模态,且受限于开环幅值稳定性差与双闭环驱动易失稳的问题,导致传感器难以实现实时测量与快速响应.针对这一瓶颈,本文以双梁耦合谐振器为研究对象,提出了一种基于宽带噪声激励的模态局域化传感方法.该方法利用宽带噪声激发系统多个模态,并通过功率谱密度分析提取模态能量分布变化特征,实现高效、灵敏的扰动检测.本文建立了宽带噪声激励下双梁MEMS谐振器耦合动力学模型,结合数值仿真与实验研究,对比分析了扫频激励与噪声激励下的模态响应特性.结果表明,宽带噪声激励下的模态局域化效应与谐波激励具有高度一致性,验证了该方法的可行性与有效性.

摘要:研究了多个机电参数下PVC凝胶圆柱壳的非线性动力学行为.首先基于Gent超弹性材料模型,理论推导圆柱壳结构的非线性振动方程,然后分别讨论圆柱壳在静态和动态电压下的响应和稳定性问题.静态电压研究表明：圆柱壳因电场正反馈效应存在临界电压阈值,超过该值将引发失稳破坏,且临界电压受厚度和边界条件显著影响.动态正弦电压研究表明,系统呈现复杂非线性振动特性：通过时域响应、相位轨迹、Poincaré截面、分岔特性和Lyapunov指数分析,证实存在周期性振动及分岔行为；数值仿真显示振幅随激励频率变化时发生多频共振,共振诱发振幅跳跃并导致结构破坏；结合同频非线性验证与相图分析,发现特定参数下振动状态具有规律一致性,证明振动响应可通过电压参数调控实现可控性.

摘要:本文研究了非高斯随机激励下风力涡轮机系统(WTS)的动态响应. 首先,针对传统高斯噪声在描述实际风速与系统不确定性方面的不足,引入具有重尾和脉冲特性的α-stable Lévy 噪声,建立更符合实际的WTS随机动力学模型. 其次,基于随机微分理论,推导了α-stable Lévy噪声激励下WTS对应的分数阶Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程,该方程精确描述了系统状态瞬态概率密度函数(PDF)的演化规律.最后,为有效求解这一高维分数阶偏微分方程,提出了物理信息神经网络(PINNs)框架,将物理控制方程作为约束嵌入损失函数,无需网格离散即可直接学习时空连续的PDF解.数值实验表明,PINNs解与蒙特卡洛模拟结果高度吻合,验证了该方法在求解分数阶FPK方程方面的精确性.同时,PINNs展现出远超蒙特卡洛模拟方法的计算效率.

摘要:风雨载荷对输电塔线体系的安全性有着重要影响.本文对某110 kV输电线路中塔线耦联体系在风雨载荷作用下的动力特性进行分析.首先,在Ansys软件中建立某110 kV输电塔线体系有限元模型,并进行模态分析.再结合Davenport风速谱与雨载荷相关理论,在Matlab中生成与加载节点对应的风雨耦合载荷.研究在此耦合载荷下的塔线体系的动力响应,并探究在不同风向角和有无雨载荷的情况下其动力响应的结果.结果显示：导地线在整体上增加了塔线体系刚度,但由于其自身在横线方向具有较强“舞动效应”,导致其在横线方向和顺线方向耦联效应有所不同；90°风向角为塔线体系最不利风向角,此时塔线体系动力响应达到最大值；在降雨量为20 mm/h的情况下,计及雨载荷将增加塔线体系动力响应范围约为5%~10%，雨载荷对单塔的作用几乎可以忽略不计,其主要是通过加剧导地线的“舞动效应”,进而增加塔线体系的动力响应.

摘要:针对边界非线性、旋转效应和复杂载荷等因素造成的榫连叶盘系统动力学行为难以高效预测的挑战,提出了一种基于固定界面模态综合法的旋转榫连叶盘系统减缩建模方法.通过在榫接区下覆薄层单元以捕捉榫槽-榫头间接触行为,同时考虑旋转引入的刚化、软化效应以及榫连接外引入的局部载荷作用,从而建立了气动载荷激励下轮盘子结构-榫接区-叶片子结构的榫连叶盘整体减缩模型,讨论了叶片和轮盘截断数对系统前3阶固有频率的作用规律,对比分析了转速和摩擦系数影响下全模型和减缩模型的模态特性和振动响应特性.研究结果表明：(1) 在所研究参数范围内,减缩模型相对于全模型对前3阶固有频率预测的最大偏差不超过0.6%,临界转速预测最大偏差不超过0.1%；(2) 榫接非线性使系统振动响应频谱呈现为激励频率的倍频,且较小的摩擦系数会导致榫接处滑移,体现为振动响应中出现线性趋势分量.