建筑玻璃结构在刚体冲击下的破坏机理及预测模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51378308
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0805.工程材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The background of this research proposal arises from the need of enhancing the overall design safety of engineering structures. The proposal will focus on the impact damage behaviour of a novel type of structure, i.e. glass structure, under the hard-body impact action. The proposed project will be underpinned by the fundamental theory of combined finite and discrete element (FEM/DEM), material and impact mechanics, and will be carried out by employing a coupled experimental and numerical approach. The aim of the project is to achieve a safe and economic design for glass structures, in particular, under impact actions. This can be achieved by investigating the material properties of glass components and the impact damage mechanism of glass structures. The deliverable objectives include: 1) examining the constitutive law and failure criteria of glass materials under both static and dynamic actions and their mathematical representations; 2) developing an FEM/DEM based numerical tool to analyze the dynamic behaviour of composite structures made of brittle and ductile materials; 3) modelling and reproducing the impact damage process by using the numerical tool; 4) developing the prediction models of impact resistance; and 5) proposing a design method for glass structures under hard-body impact. The coupled experimental and numerical studies will be performed 1) to reveal the initiation of impact damage, the damage propagation, and damage evolution mechanism; 2) to examine the effect of various design parameters and impact modes; 3) to understand the mechanism of energy transferring and dissipation and the initiation criteria of various failure modes; 4) to identify the two limiting states occurring during the damage process; and 5)finally to propose a performance based design method and the corresponding performance requirements. This proposal carries not only scientifically cutting edge features but also high engineering application values. The research findings can provide scientific support to engineering design of glass structures.
本项目以提升结构工程设计安全的需求为背景,以玻璃结构为对象,以提高抗冲击安全性为目标,以组合有限元-离散元、材料力学、冲击力学理论为基础,以实验研究和数值模拟为手段,以基础性研究为特色,以结构玻璃的材料性能和玻璃结构的冲击破坏为锁定研究内容,提出在动载下结构玻璃材料的本构和破坏特征及其数学力学表征,开发基于组合有限元-离散元理论、分析脆性/延性复合结构的新型数值方法及其冲击仿真模型,推导玻璃结构抗冲击承载力模型,构建玻璃结构抗冲击设计方法;通过实验观察和数值模拟,揭示玻璃结构在刚体冲击下的起裂、破坏过程及其发展机理,阐述不同设计参数和冲击模式对冲击承载力的影响,科学认识在冲击破坏过程中能量传递和耗散规律、各种破坏模态发生条件及其冲击破坏两大极限状态的识别,提出玻璃结构抗冲击设计的性能指标。本项目既有鲜明的学术前沿性,也有显著工程应用意义,可为玻璃结构设计提供科学的理论支撑。

结项摘要

本项目以提升结构工程设计安全的需求为背景,结合实验研究和数值模拟为手段,从玻璃和胶片材料层面系统性研究结构玻璃的材料性能并拓展到结构层面的玻璃结构的冲击破坏机理和耗能规律,提出在动载下结构玻璃材料的本构和破坏特征及其数学力学表征。开发了基于组合有限元-离散元理论、考虑夹层玻璃材料和胶合面耦合脱胶行为、分析脆性/延性复合结构的新型数值方法及其冲击仿真模型。通过实验观察和数值模拟,揭示玻璃结构在刚体冲击下的起裂、破坏过程及其发展机理,阐述不同设计参数(玻璃类型、玻璃层数、胶层厚度和类型、支撑条件、玻璃厚度比)和玻璃面板开裂顺序对冲击承载力的影响,研究夹层玻璃在冲击破坏过程中能量传递和耗散规律、各种破坏模态发生条件及其冲击破坏两大极限状态的识别,提出玻璃结构抗冲击设计的性能指标。推导玻璃结构抗冲击承载力模型,构建玻璃结构抗冲击设计方法。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Numerical simulation of sleeve connections for cold formed steel sigma sections
冷弯型钢西格玛型材套筒连接的数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.engstruct.2015.06.056
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Engineering Structures
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Liu Qiang;Yang Jian;Wang Feiliang
  • 通讯作者:
    Wang Feiliang
Nonlinear mode interaction in equal-leg angle struts susceptible to cellular buckling
易受细胞屈曲影响的等腿角支柱中的非线性模式相互作用
  • DOI:
    10.1098/rspa.2017.0583
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li Bai;Feiliang Wang;M. A. Wadee;Jian Yang
  • 通讯作者:
    Jian Yang
夹胶建筑玻璃板后破坏强度分析
  • DOI:
    10.16183/j.cnki.jsjtu.2016.01.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    上海交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    季清;杨健;周岱
  • 通讯作者:
    周岱
台风作用下玻璃幕墙连续性破坏分析
  • DOI:
    10.13731/j.issn.1000-4726.2017.04.001
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    建筑技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王曈;杨健;王星尔
  • 通讯作者:
    王星尔
A comparative study of numerical modelling techniques for the fracture of brittle materials with specific reference to glass
脆性材料断裂数值模拟技术与玻璃的比较研究
  • DOI:
    10.1016/j.engstruct.2017.08.050
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Engineering Structures
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Xing-er Wang;Jian Yang;Qing-feng Liu;Yang-mei Zhang;Chen-jun Zhao
  • 通讯作者:
    Chen-jun Zhao

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李振鹏;唐锡晋;杨健;苏鹏
  • 通讯作者:
    苏鹏

其他文献

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基于多元原子间相互作用的铝合金基体团簇调控与强化机制研究
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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

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          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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