板壳的非线性求积元分析及其在剪力墙结构抗震分析中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51178247
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    钟宏志
  • 依托单位：
    清华大学
  • 学科分类：
    E0804.结构工程
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

高效准确的非线性分析是结构抗震工程中的一个关键问题。传统有限元方法低阶近似的特点使其在处理弹塑性问题时，必须依赖于较高的网格密度才能获得理想的计算精度。对于高层建筑中广泛采用的剪力墙，用板壳有限单元建立的微观数值模型进行非线性分析需要巨大的存储空间和计算时间，难以用于大型复杂结构的抗震设计和分析。为保证实用性进行简化所得到的宏观模型，计算精度不够准确和可靠，且不能满足工程中对精细化分析和局部非线性行为模拟的需求。本项目从申请者提出的新型数值求解技术- - 弱形式求积元法出发，针对板壳非线性分析问题进行理论和方法研究，并开发用于剪力墙结构非线性分析的高效微观数值模型及相应程序模块。目前围绕该方法已进行了板壳弹性分析和梁柱分布塑性分析的基础研究，在保证相同精度的前提下自由度数可比传统有限元模型少近一个数量级。本项目在拓展工程数值方法的同时也将为大型复杂结构高效准确的抗震非线性分析奠定基础。

结项摘要

高效准确的数值方法是结构分析的必要工具。弱形式求积元法是项目负责人提出的数值计算方法。在求积元板壳单元开发方面，建立并完善了经典薄板求积元分析的理论基础，并将薄板单元推广至薄壳单元。针对夹层剪力墙分析，开展了Reddy和Kant三阶板求积元分析的研究。结果表明Reddy三阶板比Kant三阶板理论在分析夹层剪力墙方面更简洁高效。开展了薄板的几何和材料非线性的求积元分析，完成了钢板剪力墙的平面问题模型和板模型的弱形式求积元分析，与已有实验结果和有限元商业软件ABAQUS的计算结果进行了对比。研究了钢框架和钢筋混凝土框架结构的静力和动力分析。进行了框架剪力墙结构的弱形式求积元分析，初步解决了板梁求积单元的连接问题，并与ABAQUS计算结果进行了对比。建立了经典薄板的特征屈曲分析的求积元列式，通过计算实例验证了其有效与可靠性。..此外，在单元类型上，尝试开发了平面问题以及中厚板的三角形求积元，为解决复杂开孔剪力墙的求积元分析迈出了重要的的一步。作为项目研究内容的的延伸，研究了钢筋混凝土组合梁和组合板的非线性求积元分析。鉴于求积元与有限元列式矩阵特性的不同，研究了弹塑性问题的求解方法和收敛特性。..通过本项目的开展，进一步丰富完善了板壳求积元，提升了其非线性分析的能力，探索了剪力墙求积元抗震分析的特性，进一步促进了求积元进一步服务于工程的发展。为求积元解决复杂工程结构问题，奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量（24）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（0）
Weak form quadrature element analysis of geometrically exact shells
几何精确壳的弱形式求积元分析
  • DOI：
    10.1016/j.ijnonlinmec.2015.01.010
  • 发表时间：
    2015-05
  • 期刊：
    International Journal of Non-Linear Mechanics
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Zhang, Run;Zhong, Hongzhi
  • 通讯作者：
    Zhong, Hongzhi
薄板的几何非线性求积元分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    计算机辅助工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    岳之光;钟宏志
  • 通讯作者：
    钟宏志
Analysis of thin plates by the weak form quadrature element method
薄板的弱形式求积元法分析
  • DOI：
    10.1007/s11433-012-4684-y
  • 发表时间：
    2012-03
  • 期刊：
    Science China Physics,Mechanics & Astonomy
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Zhong, Hongzhi;Yue, Zhiguang
  • 通讯作者：
    Yue, Zhiguang
Large deflection elasto-plastic analysis of frames using the weak-form quadrature element method
使用弱形式求积单元法对框架进行大变形弹塑性分析
  • DOI：
    10.1016/j.finel.2011.09.003
  • 发表时间：
    2012-03-01
  • 期刊：
    FINITE ELEMENTS IN ANALYSIS AND DESIGN
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    He, Rui;Zhong, Hongzhi
  • 通讯作者：
    Zhong, Hongzhi
Strict upper and lower bounds of stress intensity factors at 2D elastic notches based on constitutive relation error estimation
基于本构关系误差估计的二维弹性缺口应力强度因子的严格上下界
  • DOI：
    10.1007/s00466-015-1198-2
  • 发表时间：
    2015-11
  • 期刊：
    Computational Mechanics
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Wang, Li;Zhong, Hongzhi
  • 通讯作者：
    Zhong, Hongzhi

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其他文献

环壳静力及自由振动问题的求积元分析,力学与实践,2015,37: 第3期, 383-343 (已标注)
  • DOI：
    10.6052/1000-0879-14-262
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    力学与实践
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    管悦;钟宏志
  • 通讯作者：
    钟宏志

其他文献

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钟宏志的其他基金

网壳结构稳定性的弱形式求积元分析
  • 批准号：
    51378294
  • 批准年份：
    2013
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
弱形式求积元法的发展与应用
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  • 批准年份：
    2007
  • 资助金额：
    28.0 万元
  • 项目类别：
    面上项目

相似国自然基金

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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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