多場(chǎng)耦合梁板結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)行為

自然科學(xué)獎(jiǎng)提名號(hào)：120-233項(xiàng)目名稱多場(chǎng)耦合梁板結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)行為提名單位河北省教育廳項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目屬于固體力學(xué)學(xué)科，與動(dòng)力學(xué)與控制、電磁學(xué)等相關(guān)聯(lián)。微納尺度多場(chǎng)耦合結(jié)構(gòu)具有多場(chǎng)耦合效應(yīng)和尺度效應(yīng)，與宏觀彈性材料相比，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性研究一直是這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中富有挑戰(zhàn)性的難題。經(jīng)典彈性理論由于不含長(zhǎng)度尺度參數(shù)，已經(jīng)不能準(zhǔn)確描述微納結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的力學(xué)行為，為此，進(jìn)一步的理論創(chuàng)新和探索是擺在我們面前的迫切任務(wù)。本項(xiàng)目采用應(yīng)變梯度理論、偶應(yīng)力理論、非局部理論和表面應(yīng)力理論等，對(duì)微納尺度下的多場(chǎng)耦合（主要為壓電和磁電）梁板的彎曲、屈曲及自由振動(dòng)等力學(xué)問題進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究。通過研究，發(fā)現(xiàn)了一些新現(xiàn)象，揭示了一些新規(guī)律，發(fā)展了一些理論。主要貢獻(xiàn)如下：建立微尺度多場(chǎng)耦合功能梯度梁板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。率先將修正偶應(yīng)力理論與應(yīng)變梯度理論應(yīng)用于均勻或功能梯度壓電梁板結(jié)構(gòu)的彎曲和自由振動(dòng)問題。發(fā)展了力電耦合效應(yīng)下的尺度相關(guān)理論，揭示了兩種尺度相關(guān)理論和微尺度梁板結(jié)構(gòu)的梯度因子對(duì)壓電梁板結(jié)構(gòu)彎曲撓度、電勢(shì)及振動(dòng)頻率的影響規(guī)律。建立納米多場(chǎng)耦合梁板結(jié)構(gòu)力學(xué)模型。將非局部彈性理論與力電磁多場(chǎng)耦合效應(yīng)相結(jié)合，建立了非局部多場(chǎng)耦合梁板結(jié)構(gòu)的屈曲及自由振動(dòng)模型，給出了納米尺度下多場(chǎng)耦合梁板結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為變化規(guī)律。建立了考慮表面效應(yīng)壓電納米板彎曲問題的力學(xué)模型，揭示了考慮表面效應(yīng)時(shí)結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、尺度參數(shù)及電位移等對(duì)彎曲撓度的影響機(jī)理。揭示彈性基礎(chǔ)上的多場(chǎng)耦合板的力學(xué)特性。最早研究了位于彈性基礎(chǔ)上的磁電板的屈曲和自由振動(dòng)問題。對(duì)于位于彈性基礎(chǔ)上的磁電板，獲得了屈曲載荷和自振頻率隨彈性基礎(chǔ)彈簧系數(shù)、剪切系數(shù)的變化規(guī)律。項(xiàng)目科學(xué)價(jià)值：本項(xiàng)目對(duì)微納尺度多場(chǎng)耦合梁板結(jié)構(gòu)研發(fā)與應(yīng)用中急需解決的多場(chǎng)耦合效應(yīng)、尺度效應(yīng)等關(guān)鍵科學(xué)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，建立了多場(chǎng)耦合梁板彎曲、屈曲和自由振動(dòng)的一系列新模型，獲得了相應(yīng)一些問題的理論解，揭示了尺度效應(yīng)、多場(chǎng)耦合效應(yīng)、非均勻性等因素對(duì)結(jié)構(gòu)彎曲、屈曲與振動(dòng)的影響機(jī)理，豐富了結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容和分析方法，促進(jìn)了固體力學(xué)、動(dòng)力學(xué)與控制及電磁學(xué)的相互交叉和結(jié)合，為這類結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了理論支撐。該項(xiàng)目主要特點(diǎn)：（1）研究對(duì)象、研究方法的創(chuàng)新性，創(chuàng)造性地將修正應(yīng)變梯度理論、修正偶應(yīng)力理論、非局部理論應(yīng)用到多場(chǎng)耦合梁板結(jié)構(gòu)；（2）研究領(lǐng)域的多學(xué)科交叉性，項(xiàng)目涉及固體力學(xué)、動(dòng)

力學(xué)與控制及和電磁學(xué)等領(lǐng)域；（3）研究成果影響的廣泛性，該項(xiàng)目理論研究有較大突破，研究成果發(fā)表在力學(xué)、材料、工程等領(lǐng)域國(guó)際重要學(xué)術(shù)刊物上，獲得了國(guó)內(nèi)外著名學(xué)者的引用和好評(píng)。本項(xiàng)目8篇代表性論文均為SCI收錄（SCI他引297次），其中2015年發(fā)表在本領(lǐng)域權(quán)威雜志《IntJEngnSci》上的論文為高被引論文（HighlyCitedPaper）o代表性論文專著目錄Y.S.Li,E.Pan,Staticbendingandfreevibrationofafunctionallygradedpiezoelectricmicroplatebasedonthemodifiedcouple-stresstheory,InternationalJournalofEngineeringScience,2015,97:40-5（SCI2區(qū)，IF:3.165SCI他引79次）Y.S.Li,W.J.Feng,Z.Y.Cai,Bendingandfreevibrationoffunctionallygradedpiezoelectricbeambasedonmodifiedstraingradienttheory,CompositeStructures,2014,115:41-50（SCI2區(qū)，IF:3.318SCI他引54次）Y.S.Li,W.J.Feng,Microstructure-dependentpiezoelectricbeambasedonmodifiedstraingradienttheory.SmartMaterialsandStructures,4,2014,23（9）:095004.（SCI2區(qū)，IF:2.502SCI他引1次）4,Y.S.Li,Z.YCai,S.Y.Shi,Bucklingandfreevibrationofmagnetoelectroelasticnanoplatebasedonnonlocaltheory,CompositeStructures,201111:522-529.（SCI2區(qū)，IF:3.318SCI他引84次）Y.S.Li,P.Ma,W.Wang,Bending,buckling,andfreevibrationofmagnetoelectroelasticnanobeambasedonnonlocaltheory,JournalofIntelligiMaterialSystemsandStructures,2016,27:1139-1149CSCI3區(qū)，IF:2.255SCI他引22次）YS.Li,E.Pan,Bendingofasinusoidalpiezoelectricnanoplatewithsurfaceeffect,CompositeStructures,2014,136:45（SCI2區(qū)，IF:3?858SCI他引23次）4,Y.S.Li,J.J.Zhang,FreevibrationanalysisofmagnetoelectroelasticplaterestingonaPasternakfoundation,SmartMaterialsandStructures,20]4,23:025002.（SCI2區(qū)，IF:2.502SCI他引17次）Y.S.Li,BucklinganalysisofmagnetoelectroelasticplaterestingonPasternakelasticfoundation,Mechanicsresearchcommunications,2014,56104-114.（SCI3區(qū)，IF:1.502SCI他引17次）主要完成人情況表（排名、姓名、技術(shù)職稱、工作單位、對(duì)本項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)造性貢獻(xiàn)、曾獲獎(jiǎng)勵(lì)情況）排名姓名技術(shù)職稱工作單位完成單位貢獻(xiàn)曾獲獎(jiǎng)情況1李艷松教授河北工程河北工程項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，組織實(shí)施了本項(xiàng)目的科學(xué)研究，對(duì)本項(xiàng)無(wú)

大學(xué)大學(xué)目全部三個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)均有重要貢獻(xiàn)，發(fā)展了多場(chǎng)耦合效應(yīng)與尺度效應(yīng)的聯(lián)系理論，系統(tǒng)研究了多場(chǎng)耦合結(jié)構(gòu)尺度相關(guān)力學(xué)問題；論文1-8的第1作者；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11272223）參與人，河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（E2013402077）負(fù)責(zé)人；在該項(xiàng)目中投入工作占本人總工作量的80%。2馮文杰教授石家莊鐵道大學(xué)石家莊鐵道大學(xué)項(xiàng)目參與人，對(duì)本項(xiàng)目第一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)有重要貢獻(xiàn)，首次將修正應(yīng)變梯度理論用于多場(chǎng)耦合結(jié)構(gòu)力學(xué)領(lǐng)域；論文2和3的第2作者；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11272223）負(fù)責(zé)人；在該項(xiàng)目中投入工作占本人總工作量的55%。2014年河北省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第一）；2012年河北省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（排名第二）；2004年河北省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第二）3張京軍教授河北工程大學(xué)河北工程大學(xué)項(xiàng)目參與人，對(duì)本項(xiàng)目第三個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)有重要貢獻(xiàn)，系統(tǒng)進(jìn)行了宏觀尺度多場(chǎng)耦合結(jié)構(gòu)力學(xué)研究；論文7的第2作者；在該項(xiàng)目中投入工作占本人總工作量的35%。2012年河北省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第一）；2007年河北省自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)（排名第三）；2000年河北省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（排名第一）4蔡振禹正高級(jí)工程師邢臺(tái)學(xué)院河北工程大學(xué)項(xiàng)目參與人，對(duì)本項(xiàng)目第一、一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)有重要貢獻(xiàn)，率先進(jìn)行了應(yīng)變梯度理論和非局部理論用于微納米尺度多場(chǎng)耦合結(jié)構(gòu)研究；論文2的第3作者、論文4的第2作者；在該項(xiàng)目中投入工作占本人總工作量的25%。無(wú)完成人合作關(guān)系說(shuō)明本項(xiàng)目由河北工程大學(xué)與石家莊鐵道大學(xué)和邢臺(tái)學(xué)院組成的項(xiàng)目組共同完成。李艷松為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，組織實(shí)施了本項(xiàng)目研究。李艷松（第1作者）與馮文杰（第2作者）和蔡振禹（第3作者）研究了功能梯度壓電梁的靜態(tài)彎曲與自由振動(dòng)問題，合作發(fā)表了論文2；李艷松（第1作者）與馮文杰（第2作者）研究了均勻壓電梁的彎曲與振動(dòng)問題，合作發(fā)表了論文3；李艷松（第1作者）與張京軍（第2作者）研究了位于彈性基礎(chǔ)上的磁電板的自由振動(dòng)問題，合作發(fā)表了論文7；李艷松（第1作者）與蔡振禹（第2作者）將連續(xù)介質(zhì)力學(xué)非局部理論推廣到磁電彈多場(chǎng)耦合領(lǐng)域，建立了磁電納米板（忽略面內(nèi)電場(chǎng)和磁場(chǎng)）屈曲及自由振動(dòng)問題，合作發(fā)表了論文4。本人承諾對(duì)上述內(nèi)容的真實(shí)性負(fù)責(zé)。第一完成人：李艷松 2019年4月17日

完成人合作關(guān)系情況匯總表序號(hào)合作方式合作者/項(xiàng)目排名合作時(shí)間合作成果備注1共同立項(xiàng)共同論文李艷松/1，馮文杰/22012-2017國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(11272223)Bendingandfreevibrationoffunctionallygradedpiezoelectricbeambasedonmodifiedstraingradienttheory,CompositeStructures,2014,115:41-50.Microstructure-dependentpiezoelectricbeambasedonmodifiedstraingradienttheory.SmartMaterialsandStructures,2014,23(9):095004.2共同論文李艷松/1，張京軍/32013-2017FreevibrationanalysisofmagnetoelectroelasticplaterestingonaPasternakfoundation,SmartMaterialsandStructures,2014,23:025002.3共同論文李艷松/1，蔡振禹/42013-2017Bendingandfreevibrationoffunctionallygradedpiezoelectricbeambasedonmodifiedstraingradienttheory,CompositeStructures,2014,115:41-50.Bucklingandfreevibrationofmagnetoelectroelasticnanoplatebasedonnonlocaltheory,CompositeStructures,2014,111:522-529.知情同意報(bào)獎(jiǎng)證明InformedConsentCertificateforAwardApplicationIkn&wandag做傾血papers"YS.Li,E,Pan,SUticbendingandfretvibrationofafunctionallygradedpiczocteclricmicroplatcbasedonthemodifiedcouple-stresstheory.InternationalJournalofEngineeringScience,2O15197:49-59**andS.Li,E.Pan.Bendingofasinusoida!piezoelectricnanoplate:withsurfaceeffect.CompositeStructures,2014,115:41-50"areusedasthesupportingmalenalstoapplyforthe2019NaturalScienceAwardo