基于绝对节点坐标的dna平衡构型分析-analysis of dna equilibrium configuration based on absolute node coordinates.docx
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基于绝对节点坐标的dna平衡构型分析-analysis of dna equilibrium configuration based on absolute node coordinates
承诺书本人郑重声明:所呈交的硕士学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期:摘要由于DNA分子的特殊性使得其力学模型不同于一般的弹性杆,它具有极端细长形和超大变形性的特点。绝对节点坐标方法所定义的梁、板壳等单元均为等参单元,由其推导出的系统动力学方程能精确的描述柔性体的刚体运动和自身结构的大变形,而且推导出的动力学方程得到对称的常数质量矩阵。因此,采用绝对节点坐标方法研究DNA的平衡构型变得可行。本文基于绝对节点坐标方法,详细推导平面和空间一维梁单元的弹性力计算公式,以及弹性力的雅可比矩阵。利用绝对节点坐标方法建立DNA分子链的力学模型,考虑界面相互作用的影响,推导考虑界面能影响的离散的平衡方程。研究界面能和弹性应变能对DNA分子链平衡构型的影响,以及在影响DNA的平衡构型时起主导作用的因素。研究结果表明绝对节点坐标方法能够很好的描述大范围的空间运动和自身结构大变形相结合的柔性体系统。通过绝对节点坐标方法建立的弹性细杆模型可以较好的描述DNA分子链的力学行为。DNA分子构型主要由界面能和自身的弹性应变能所主导。界面牵引力是导致DNA分子链折叠和展开的因素之一。关键词:绝对节点坐标,弹性力,界面牵引力,DNA分子,平衡构型AbstractThespecialnatureoftheDNAmoleculemakesthemechanicalmodeldon’tlikethegeneralelasticrod.Ithasthecharacteristicsofextremeelongatedandlargedeformation.Thebeam,plate,shellandotherelementsbaseonAbsolutenodalcoordinatemethodareisoparametricelements.Thesystemdynamicsequationsoftheflexiblebodycanaccuratelydescribetherigidbodymotionandthedeformationofitsownstructureandwithinthekineticequation.Thesystemmassmatrixremainssymmetricalandconstant.Therefore,theabsolutenodalcoordinatemethodtostudytheDNAoftheequilibriumconfigurationbecomesfeasible.TheplaneandspaceelasticforceandtheJacobianmatrixofelasticforcerespecttothebeamelementarederivativebaseontheAbsoluteNodalCoordinateMethod.Inthispaper,usetheabsolutenodalcoordinatemethodtoestablishthemechanicalmodeloftheDNAmolecule,considertheinfluenceofinterfaceenergyandthediscreteequilibriumequationconsidertheinfluenceofinterfaceenergyisderived.Investigatetheinfluenceoftheinterfacialenergy,initialconfigurationandelasticstrainenergyontheequilibriumconfigurationoftheDNAmolecule,andplaysadominantinfluencingfactorsonstableconfigurations.Theresearchresultsshowthattheabsolutenodalcoordinatemethodcanwelldescribetheflexiblebodysystemswhichhasawiderangeofspatialmovementcoupledwithlargedeformationofitsownstructure.Thethinelasticrodmodel
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