近日，2023年度浙江省科学技术奖公布。国家杰出青年科学基金获得者、37000威尼斯37000威尼斯包玉刚杰出学者、37000威尼斯37000威尼斯极端环境交叉力学研究所主任吕朝锋教授领衔的极端环境交叉力学研究团队取得的基础性科研创新成果“先进非均质材料结构动力行为的分析理论与调控方法”荣获浙江省自然科学奖一等奖。
团队面向重大装备和工程结构服役安全，国家重大需求，开展了近20年系统深入研究。今天就让鹭鹭带你揭秘他们的研究成果！
先进非均质材料结构是指组成成分与物理性能随空间非均匀分布的新型材料结构，在航空航天、先进制造、基础设施等关键领域应用广泛。它是支撑重大装备和工程的关键部件，其振动问题直接决定整体系统的安全和效能。
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然而，先进非均质材料结构在复杂荷载和环境激励下容易发生动力安全问题，导致整体系统运行效率大幅下降、工作精度严重降低、使用寿命急剧缩短。非均质材料结构的超常规材料结构属性耦合严苛服役环境，导致其动力性能演化机制复杂，相关基础理论与方法尚未取得关键性突破，使得我国重大装备和工程结构动力行为的精准分析、科学评价和有效调控面临严峻挑战，给整体系统的可靠安全服役带来巨大风险。
成果创新研究思路
团队该成果以保障重大装备和工程结构服役安全的国家需求为导向，在国家自然科学基金创新群体、杰青、重大、重点研发计划等项目支持下，对先进非均质材料结构动力性能演化与调控机制关键科学问题开展了深入系统的创新研究，历经近20年潜心科研攻关，形成了以力学分析理论为基础、以先进传感和智能反演技术为支撑、以动力性能调控设计为目标的非均质材料结构动力行为评价与控制成果体系，推动了重大装备和工程的动力设计水平跃上新台阶，促进了结构动力学学科的进步。
成果一：系统构建了非均质材料结构动力特性的半解析高效分析理论
（1）提出了三维理论状态空间-微分求积半解析方法，阐明了复合材料结构厚度方向应力变形的动态分布规律。
（2）揭示了结构动力学计算不稳定的传递矩阵浮点计算溢出机制，提出了节点耦合矩阵法，解决了计算稳定性难题。
（3）建立了Hamilton辛弹性动力学方法，发现了动力学本征向量的辛共轭正交关系实现了任意边界约束结构振动特性的解析求解。
非均质材料结构动力特性的高效稳定分析理论与计算方法
成果二：研发了结构动力状态多参数反问题智能求解技术
（1）构造了荷载时序信息智能反演模型，阐明了结构振动响应与动荷载输入的关联规律，解决了简化物理模型反问题求解的不适定性问题。
（2）构造了结构动力学参数智能识别方法，揭示了结构振动响应与结构参数的关联规律，实现了结构服役性能动态演化特征的准确刻画。
荷载时序信息智能反演模型及动力状态多参数反问题求解技术
成果三：建立了动力性能的材料-结构-功能一体化调控方法
（1） 建立了结构振动周期性设计调控理论，揭示了频率带隙对振动能量传递的阻滞机制，实现了宽频带结构振动衰减能力的大幅提升。
（2） 建立了结构振动响应的非线性力热电耦合控制模型，解决了微重力环境交变温度作用下大跨柔性结构保形控制难题。
结构周期性设计振动调控理论与非线性力热电耦合振动控制策略
系列创新成果发表SCI论文167篇，被他人引用5900多次，出版专著2部，授权中美日发明专利27件，培育国家基金创新群体、杰青、优青等国家级人才16人次，获国际奖励20人次，在大型空天展开结构、高性能器件和交通基础设施等重大装备工程中得到成功应用，发挥了科技创新引领和支撑作用。
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