08年国家奖推荐项目公示-1、非线性随机动力学的分岔与混

公告根据《国家科学技术奖励条例》及实施细则的规定和国家科学技术奖励工作办公室的有关要求，现将由我省推荐的经形式审查合格的2008年度国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科学技术进步奖候选项目的有关情况予以公示。任何单位或者个人对本次公示项目的创新性、先进性、实用性及推荐材料的真实性和项目主要完成人、主要完成单位的排序有异议的，可以书面形式向国家科学技术奖励工作办公室提出，具体联系办法可登陆国家科学技术奖励工作办公室网站（）查询。附件：2008年度推荐项目目录陕西省科学技术奖励工作办公室2008年4月18日2008年度推荐项目目录一、国家自然科学奖1、非线性随机动力学的分岔与混沌项目名称：非线性随机动力学的分岔与混沌推荐单位：陕西省项目简介：项目研究属于力学、物理、数学和工程的交叉学科领域，其理论和应用研究是目前国际非线性科学的前沿课题,相关内容已列入国家中长期科学和技术发展规划纲要（2005－2020）。从1994年到2007年2月，在五项国家自然科学基金的资助下，经过13年的系统研究，在IJBC、ND、JSV、CSF等著名刊物上共发表论文167篇，其中SCI收录107篇，EI收录112篇，SCI他引119次。取得了一系列显著的理论成果，主要有：(1)提出了全局随机分岔的概念，实现了动力系统中稳定流形和不稳定流形的胞映射逼近；(2)对含有界随机参数的结构系统，提出了正交多项式逼近方法；(3)研究了一类窄带随机激励下非线性系统的响应、分岔与混沌；(4)研究了随机复动力学系统的响应、分岔与混沌问题；(5)研究了随机时滞系统的稳定性、同宿分岔和Smale马蹄混沌等动力学行为；(6)揭示了随机共振产生的新机理。提出了随机相位控制法，实现了对非线性系统混沌的有效控制。探讨了随机稳定性和分岔在经济模型中的应用；(7)用动力系统分岔理论讨论了一类波动方程的行波解。本项目在非线性科学领域开拓出随机动力学研究的新思路，提出的随机分岔新定义为随机动力学的理论研究打下基础；建立的正交多项式逼近法在理论上解决了随机参数结构系统的响应和分岔问题，也解决了工程振动领域中复杂随机结构系统的动力学分析问题；随机复动力学系统或随机时滞系统代表了流体与实际工程中的很多数学模型，本项目提出了理论与数值计算相结合的分析方法，得到了分岔与混沌的一系列成果。在大型机械系统、经济模型等问题的研究中，本项目成果都有着广泛的应用背景。对本项目的研究成果，国内两位院士认为：…他们的研究成果丰富了非线性动力学，推动了该学科的发展。主要发现点：核心发现点1.随机动力学的全局分析提出了全局随机分岔的概念，发展了非线性动力学的全局分析方法－广义图胞映射，提出了基于自循环胞集瞬态胞的分类方法，将图论方法和理论应用于广义胞映射的研究，提出了图胞映射的改进方案，实现了稳定流形和不稳定流形的胞映射逼近，研究了一类非线性系统的全局随机分岔，发现了随机激变的新规律（工程振动学，论文序号:1）；2.含有界随机参数的结构系统的非线性分析对含有界随机参数的随机结构系统，提出了正交多项式逼近，将随机结构转化为对应的确定性系统，从而在随机参数结构响应问题与确定性结构响应问题之间架起了桥梁。研究了一些典型系统的随机响应、随机分岔和随机混沌问题（工程振动学，论文序号:2,3）；3.窄带随机激励下的随机动力学研究研究了窄带随机激励下的非线性系统，特别是强非线性系统的分岔与混沌，提出了适合于随机系统的多尺度法等摄动方法。发现了随机跳跃和随机饱和等新现象，并首次将随机饱和现象用于抑制系统的响应（工程振动学，论文序号:4）；4.随机复动力学系统的渐进分析与非线性动力学研究研究了随机复动力学的响应与混沌问题。提出了随机加性噪声激励下的随机复动力学响应的渐进分析方法；利用随机噪声强度的变化考察了一类复Duffing系统中的混沌抑制问题（工程振动学，论文序号:5）；5.随机时滞系统的动力学分析研究了随机时滞系统的稳定性、同宿分岔和Smale马蹄混沌等动力学行为，探讨了时滞和噪声的作用机理，得到了时滞和噪声对一类时滞系统混沌行为起抑制或诱导作用的条件（工程振动学，论文序号:6）。其他重要发现点6.随机共振机理的研究揭示了随机共振产生的新机理。对低维动力系统模型中的随机共振及相关的首通时间、弛豫时间等问题进行解析研究，发现了若干新结果。研究了随机相位对混沌的影响，实现了对一类随机动力系统或随机复动力系统的有效控制。探讨了随机稳定性和分岔在经济模型中的应用；（工程振动学，论文序号:7,8,9）；7.非线性波动方程的研究从分岔理论的角度研究了非线性波方程的行波解，行波解的分岔及其动力学行为，并结合计算机符号代数的方法和相图分析的方法给出了不同波方程可能存在的行波解的种类（工程动力学，论文序号:10）。主要完成人：1.徐伟1.提出了全局随机分岔的概念，发展了非线性动力学的全局分析方法－广义图胞映射，发现了随机激变的新规律；(发现点1；论文序号：1)。2.揭示了随机共振产生的新机理，发现了若干新结果；研究了随机相位对混沌的影响；探讨了随机稳定性和分岔在经济模型中的应用；(发现点6；论文序号：7、8、9)。3.用动力系统分岔理论研究了光滑与非光滑行波解。(发现点7；论文序号：10)。从1994年1月到2007年2月，在该项研究中的工作量占本人工作量的95%。2.方同提出了正交多项式逼近，研究了含有界随机参数的随机结构系统，在随机参数结构响应问题与确定性结构响应问题之间架起了桥梁。利用上述思路，研究了含有界随机变量的一些范例系统,如Duffing系统、VanderPol系统的随机响应、随机分岔和随机混沌问题。（发现点2；论文序号：2，3）。从1994年1月到2007年2月，在该项研究中的工作量占本人工作量的95%。3.戎海武提出了适合于随机系统的多尺度法等摄动方法，研究了窄带随机激励下非线性系统，特别是强非线性系统的分岔与混沌。分析了随着窄带随机激励强度的变化非线性系统，尤其是强非线性系统动力学行为的性态突变，发现了随机跳跃和随机饱和等新现象。并首次将随机饱和现象用于抑制系统的响应。（发现点3；论文序号：4）。从1994年1月到2007年2月，在该项目研究中的工作量占本人工作量的95%。4.许勇研究了随机噪声强度如何影响复系统的动力学行为演化，揭示了随机噪声对复系统动力学行为的作用机理，得到了随机力可以抑制或生成混沌的结论；建立了随机复动力学系统响应的渐进分析方法，讨论了Gauss白噪声激励下beam-beamineraction模型的响应问题(主要发现点4；论文序号5)。从2001年9月到2007年2月，在该项研究的工作量占本人工作量的100%。5.孙中奎以典型时滞系统为切入点，研究了时滞系统和随机时滞系统的稳定性、同宿分岔和Smale马蹄混沌等动力学行为，探讨了时滞和噪声的作用机理，得到了时滞和噪声对一类时滞系统混沌行为起抑制或诱导作用的条件(主要发现点5；论文序号6)。从2002年9月到2007年2月，在该项研究的工作量占本人工作量的100%。2、热喷涂涂层形成机制、结构与性能表征的应用理论研究项目名称：热喷涂涂层形成机制、结构与性能表征的应用理论研究推荐单位：陕西省项目简介：本项目属于机械制造与材料加工交叉领域。机械零件失效的80%以上都与表面性能有关，基于服役条件而通过表面工程技术对零件的表层与基体进行综合设计与制造是提高零件寿命的重要途径。热喷涂技术通过粉末设计能够在零件表面制备所有材料的各类涂层，从而实现零件的强化与再制造、大幅度提高产品寿命、节约资源。然而，本领域存在简单技术先行，缺乏深入系统的理论研究，严重制约了喷涂技术的深层次应用和发展。本项目历时20余年，对热喷涂涂层机制、涂层结构与性能的表征及结构与性能之间的关系进行了系统研究，主要研究内容为：研究确立了基于涂层孔隙示踪而显化微观结构的表征方法，揭示了等离子喷涂层层状结构的本征特征与变化规律，解决了长期困惑人们的涂层粒子间结合的问题；研究创建了涂层层状结构与性能之间关系的全新理论框架；通过系统研究影响熔滴碰撞沉积的本质物理过程，提出了碰撞飞溅模型，揭示了熔滴扁平化中发生飞溅的机制；提出并基于液固两相粒子的概念、系统研究揭示了超音速火焰喷涂金属陶瓷涂层的基本规律，提出了金属陶瓷粉末结构设计方法，揭示了制备高结合强度涂层的条件；建立了集合粒子尺寸与速度分布的冷喷涂沉积模型，揭示了固态颗粒沉积涂层的关键影响因素、涂层组织结构演变规律。本项目发表论文168篇，其中国际期刊论文82篇，SCI收录66篇、EI收录103篇，ISTP收录论文35篇，被收录的论文中影响因子大于1.5的21篇,大于1的46篇，获授权发明专利6项。被国内外论著他引841次，SCI收录他引380次，其中影响因子大于1.5的115篇；有33个国家和地区的1370多位学者引用。项目组成员应邀在国际会议上作邀请报告7次、担任国际学术会议主席或委员12次，项目多项成果处于国际领先，得到国际学术界广泛认可，获2004年度陕西省科学技术一等奖。项目有关成果被应用于工程实际，产生了显著的经济社会效益。主要发现点：1、确立了等离子喷涂涂层层状结构的定量表征方法；定量发现了粒子层间结合有限的特征，揭示了在传统制备条件下，扁平粒子层间结合率在约10%至最高约32%的范围内随工艺变化的规律；阐明了粒子温度是控制粒子层间结合形成的关键因素（代表作1，2；机械零件表面工程学）；2、建立了涂层弹性模量、断裂韧性及冲蚀速率等性能与层状结构参量之间关系的全新理论，理论与实验揭示了涂层层状结构对性能的控制作用。提出了通过改变界面结合状态来控制涂层性能的方法（代表作2，3；机械零件表面工程学、材料失效与保护）；3、提出了金属陶瓷固液两相粒子沉积的概念，揭示了固相颗粒特性对粒子碰撞与沉积行为的影响，提出了液固两相粒子沉积涂层机制模型。发现两相半熔粒子状态可以显著提高超音速火焰喷涂涂层/基体结合强度的现象，揭示了涂层/基体结合强化机制，为提高涂层性能提供了理论指导与控制方法（代表作4，6，7；机械零件表面工程学、材料失效与保护）；4、阐明了原始粉末结构、喷涂方法与条件对WC分解的影响规律，揭示了WC分解的过程机制；基于HVOF制备出了以Co-W-C非晶合金粘结相为主成分的WC-Co涂层揭示了硬质合金涂层粘结相的非晶结构特征与再结晶化规律；阐明了金属陶瓷涂层中硬质相颗粒尺寸及体积分数与耐磨粒磨损性能的关系；提出了适合于HVOF的金属陶瓷粉末的成分与结构设计方法（代表作4，5；材料失效与保护）；5、提出了综合粒子尺寸与速度分布的冷喷涂沉积模型与临界速度测量方法，发现了金属粒子临界沉积速度受其表面氧化状态显著影响的规律，揭示了Cu粒子临界速度差异的本质；提出了涂层沉积过程中夯实致密化过程模型，阐明了冷喷涂层粒子界面呈现微纳米晶亚稳结构特征，提出了通过后热输入实现粒子界面的原位强化与涂层结构原位控制的思路（代表作9，10；机械零件表面工程学、材料失效与保护）；6、揭示了控制熔融粒子高速碰撞时发生飞溅的关键因素，提出了扁平化过程中的表面吸附物诱发飞溅与基体表面熔化诱发飞溅模型及高雷诺下的凝固诱发飞溅模型，合理解释了控制扁平粒子形态的物理过程（代表作8；机械零件表面工程学）。(以上均为核心发现点)。主要完成人：1.李长久代表论文[1]至[10]的主要学术思想的提出者；对发现点[1]，[2]，[3]，[4]，[5]，[6]做出了创新性贡献；投入本项目的工作量约为80%。2.王卫泽本项目的主要研究成员，是本项目主要发现点[1]、[2]的贡献者之一；投入本项目的工作量约为60%以上。3.李京龙本项目的主要研究成员，是本项目主要发现点[6]的贡献者之一；投入本项目的工作量约为60%以上。4.李文亚本项目的主要研究成员，是本项目主要发现点[5]的贡献者之一；投入本项目的工作量约为50%以上。5.王豫跃本项目的主要研究成员，是本项目主要发现点[4]的贡献者之一；投入本项目的工作量约为50%以上。3、液固高压成形理论与应用