含大开口复合材料结构损伤与渐进失效的近场动力学模拟及其验证

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11772110
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0813.计算固体力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Existence of large cutout in load bearing composite structure is generally to satisfy functional requirements. Damage and progressive failure issues due to the presence of large cutout are difficulties and major concerns in the research of this kind of structure. In this project, a nonlocal, meshfree type state based Peridynamic(PD) laminate theory will be investigated and applied to simulate the process from damage propagation to final failure of composite laminate with large cutout. Nonordinary state based Peridynamic theory will be developed to build its relationship with classical damage theory/criteria. To improve the computation efficiency, a combined techique of parallel computation, modular modeling and method of PD-FEM coupling will be developed. To further verify the accuracy and completeness of PD code, experiments on composite laminate with cutouts of various kinds of shapes, sizes are to be carried out under different loading conditions, experimental results will be the foundation of correction of micromodulus of PD bonds, and will be the support of criterion of effective damage propagation. Outcomes of the project will provide theoretical basis and numerical simulation platform for analysis and recurrence of damage propagation in composite laminate structure with large cutout, and promote the capability of PD in analyzing practical structures in engineering field.
大开口在承力复合材料结构中因功能需要而存在。由大开口引起的损伤和渐进失效问题是该类结构的研究难点和热点。本项目将采用非局部无网格形式的态型近场动力学复合材料层合板理论(PDLT)来模拟含大开口复合材料结构损伤扩展至失效的全过程。利用非常规形式的PD理论建立与传统损伤理论之间的联系,应用不同形式的复合材料本构模型,进一步揭示大开口在复合材料结构失效模式中的影响规律。为提高计算效率,通过并行加速、模块化建模及PD与有限元方法耦合相结合的方式进行对比计算。为了验证程序的准确性与完整性,进行不同载荷、开口形状、尺寸复材结构试验,试验结果既为PD模型中键常数的修正依据,也是模拟损伤扩展路径有效性的判据。本项目得以完成,将会为分析和重现该类结构的损伤扩展过程提供理论依据和数值模拟平台,有效提高近场动力学理论的工程实用性。

结项摘要

本项目主要利用近场动力学理论(Peridynamics,PD)进行含开口复合材料结构的损伤和失效研究。在理论研究方面,建立了全新的面基型非常规态PD理论,不仅具备传统非常规态型PD理论全部的理论优势,还能有效避免零能模式问题;针对复合材料平面外弯扭变形特征,建立了Kirchhoff板复合材料PD理论;此外,建立了复合材料格子型PD理论,能同时兼顾数值精度与计算效率两大优势。在算法研究中,建立了复合材料单层物质点模型与有限元和PD耦合模型,单层物质点模型用单层PD物质点表征多层复合材料的力学特征,能有效提升数值模型的计算效率;有限元和PD耦合模型只包含极少数PD物质点,而且能根据转换准则自适应生成PD区域,避免了推断损伤区域带来的数值误差问题。对含开口复合材料结构,主要研究了不同开口形式对失效模式的影响,并进一步研究了含冲击缺陷复合材料结构的损伤模式。本项目得以完成,在一定程度上推动了PD理论和数值算法的发展,并为复合材料工程应用提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(4)
Out-of-plane shear property analysis of Nomex honeycomb sandwich structure
Nomex蜂窝夹层结构面外剪切性能分析
  • DOI:
    10.1177/0731684420943285
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of reinforced plastics and composites
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yue Liu;Wei Liu Weicheng Gao
  • 通讯作者:
    Wei Liu Weicheng Gao
A mesh objective continuum damage model for quasi-brittle crack modelling and finite element implementation
用于准脆性裂纹建模和有限元实现的网格目标连续损伤模型
  • DOI:
    10.1177/1056789518823876
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Damage Mechanics
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Li Xiaole;Gao Weicheng;Liu Wei
  • 通讯作者:
    Liu Wei
开孔补强对受剪复合材料工字型梁腹板稳定性的影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    船舶力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张健;刘伟;高维成
  • 通讯作者:
    高维成
国产SA508-3钢拉伸力学性能的近场动力学模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    建筑设备与建筑材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘贞谷;郭居上
  • 通讯作者:
    郭居上
Study of Dynamic Brittle Fracture of Composite Lamina Using a Bond-Based Peridynamic Lattice Model
基于键的近场动力学晶格模型研究复合材料薄层的动态脆性断裂
  • DOI:
    10.1155/2019/3748795
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Advances in Materials Science and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Guo Jushang;Gao Weicheng;Liu Zhenyu;Yang Xiongwu;Li Fengshou
  • 通讯作者:
    Li Fengshou

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其他文献

基于有效独立的改进传感器优化布置方法研究
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  • 期刊:
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    高维成;王兆敏;于岩磊;刘伟;沈少柏;马克俭
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    马克俭
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    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    高维成;于岩磊;刘伟;程翔;王兆敏;李平;马克俭
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    马克俭
密集模态结构模态跃迁分析的简化摄动法
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于岩磊;高维成;刘伟;王兆敏;孙毅
  • 通讯作者:
    孙毅

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高维成的其他基金

考虑参数振动的斜拉网壳结构动力响应分析及损伤监测研究
  • 批准号:
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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

        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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