自立式薄壁钢管结构耦合风致疲劳损伤评估与TMD控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51408389
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0806.工程建造与服役
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Self-supporting slender steel structures have been extensively applied in high-rise infrastructures for their advantages of lightweight, high-strength and high-efficiency. However, for the lack of reasonable assessment methodologies and effective control technologies, the collapses of these structures caused by the fatigue damage of the flange connections of pole to end-plate have been reported throughout the world. So as to solve this problem, this project launches the research contents as follows: (1) The alongwind-crosswind coupled wind induced vibration model of self-supporting slender steel structures will be proposed, then the wind induced vibration mechanisms of the structures under both normal wind and hurricane will be revealed. (2) The equivalent structural S-N curves will be developed by adopting conventional fatigue testing data and stress conversion factors. Then the multi-scale analysis model for wind induced stress calculation will be established. After that, a multi-scale fatigue assessment methodology using equivalent structural stress will be presented. (3) A mass-embedded integration Tuned Mass Damper (TMD) will be proposed, which is more effective for vibration control of the self-supporting slender steel structures. Then the analysis method for wind-induced vibration control using this TMD will be developed. Finally, the fatigue-based integral design theory and procedure of TMD control will be constructed. The results of this project will provide theoretical basements for the fatigue assessment and vibration control design of self-supporting slender steel structures.
自立式薄壁钢管结构由于其轻质、高强、高效等优点而广泛应用于高耸基础设施。由于对其风致疲劳损伤缺乏准确的评估方法和有效的控制手段,使得该类结构由于端板法兰连接节点疲劳损伤而引发的倒塌事故时有发生。基于此,本项目的研究内容主要包括:(1)建立自立式薄壁钢管结构顺-横风向耦合振动模型,揭示良态风和飓风环境下结构风振响应机理;(2)借助常规疲劳试验数据和应力转换系数,构建等效结构应力S-N曲线,建立自立式薄壁钢管结构风致应力分析的多尺度有限元模型,进而形成基于等效结构应力的多尺度疲劳评估方法;(3)提出适用于自立式薄壁钢管结构的质量内置一体式调谐质量阻尼器(TMD),进而建立相应的风振控制分析理论,最终形成基于疲劳性能的TMD控制一体化设计理论与方法。研究结果可为该类结构的疲劳评估和减振设计提供理论参考。

结项摘要

超高、大长细比的自立式薄壁钢管结构往往具有结构柔、质量轻、阻尼小等特点,对风荷载极其敏感,由风荷载导致的损伤乃至倒塌的屡见不鲜,因此本报告围绕此类结构的风灾评估方法与减振控制技术展开研究。首先,发展了用于自立式薄壁钢管结构风荷载模拟的改进谐波叠加法,开展了自立式薄壁钢管结构顺、横风向的风振响应分析;以此为基础,结合横风振动分析的升力振子法,构建了结构顺-横风向耦合风振动力学模型。随后,建立了风力发电机塔架多尺度有限元模型,基于等效结构应力法和热点应力法,结合Miner线性损伤累积准则,考虑风速、风向分布,开展了风力发电塔架节点焊接细节处的应力分布与疲劳寿命评估。提出了一体式孔隙耗能环形调谐质量阻尼器、环形TLD/TLCD和环形曲率相关形状记忆合金阻尼减振装置等减振器,并建立了其力学模型。最后,建立了结构减振体系动力方程,开展了自立式薄壁钢管结构TMD、TLD和TLCD减振试验,以此为基础构建了自立式薄壁钢管结构统一设计方法和多目标优化设计方法。研究结果表明,与实测数据和试验结果的对比表明,本项目所建立的风振响应及减振控制分析方法和分析程序具有一定的精度,能够用于自立式薄壁钢管结构的风灾评估与减振设计;试验模型的阻尼比为0.0134,安装TMD后结构等效阻尼比可达0.034,安装TLD后结构等效阻尼比超过0.040,而安装TLCD时结构等效阻尼比的均值仅为0.0267,安装减振器后结构风振响应能够有效衰减。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(3)
专利数量(26)
高耸钢烟囱环形TLD减振试验与数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    建筑结构学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈鑫;李爱群;王泳;张志强
  • 通讯作者:
    张志强
考虑舒适度的大跨度楼盖MTMD系统混合优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈鑫;李爱群;张志强;周广东;操礼林
  • 通讯作者:
    操礼林
苏州世乒赛装配式看台盘扣节点非线性力学性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    建筑钢结构进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈鑫;李翔;于安林;任伟;李启才
  • 通讯作者:
    李启才
基于遗传算法的高耸结构环形TLD满意优化设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈鑫;李爱群;徐庆阳;张志强
  • 通讯作者:
    张志强
自立式高耸结构悬吊式TMD减振动力试验与分析
  • DOI:
    10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2016.02.001
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    振动工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈鑫;李爱群;张志强;王泳
  • 通讯作者:
    王泳

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  • 通讯作者:
    姜晓佳
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  • 作者:
    徐洪亮;陈鑫;连亚军;王书亚;冀拓;张璐;李爽
  • 通讯作者:
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  • 作者:
    陈鑫
  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    陈鑫;洪宇;朱朦朦;张民
  • 通讯作者:
    张民

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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