基于微观力学模型不同方式成型圆钢管的屈曲后断裂机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51508401
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0804.结构工程
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

As a cross section with a rational material distribution, circular hollow sections (CHS) have been widely applied to structural systems such as frames and trusses, and hysteretic properties of CHS members are of significant importance to seismic performance of these structures. Post-buckling cracking of CHS members has been reported in recent strong earthquakes. There is an urgent need to investigate the cracking mechanisms and their effects on seismic performance of the members. In addition, there are several manufacturing methods for CHS, which can be generally classified into cold-formed and hot-formed. The main analytical object in this study is steel CHS members. Effect of manufacturing methods on global buckling, local buckling, ductile fracture and seismic performance of uniaxially loaded CHS members, will be comprehensively investigated by employing experimental and numerical approaches simultaneously. This study aims to clarify failure mechanisms of cold-formed and hot-formed CHS members under cyclic large strain loading; the coupling effects among global buckling, local buckling and ductile fracture; main factors affecting hysteretic properties of the members. Finally, a design proposal for seismic design of the uniaxially loaded members based on performance indices, i.e., load-carrying capacity, ductility and absorbed plastic energy capacity, will be presented. The expected achievements are of significant academic and practical importance to advancement in the design accuracy of Chinese steel structures, and improve the performance-based seismic design method.
圆钢管作为材料分布合理的截面,在框架和桁架等结构体系中有着广泛的应用,该截面构件在大塑性滞回加载下的性能对结构安全性至关重要。在近年来发生的大地震中,圆钢管截面构件的屈曲后断裂时有发生,其断裂机理及抗震性能丞待研究。此外,圆钢管的加工工艺呈现多样化,大致可以分为冷成型及热成型两大类。本课题将以圆钢管截面构件为主要研究对象,以试验和数值相结合的方法,系统研究成型方式对其在单轴加载下整体屈曲、局部屈曲、延性断裂以及滞回性能的影响。本课题将细致、系统揭示圆钢管截面构件在单轴大塑性循环加载下的破坏机理,屈曲和延性断裂之间的相关关系,以考察成型方式对圆钢管屈曲后断裂性能的影响;总结单轴加载下圆钢管抗震性能的主要影响因素;并最终基于承载力、延性、耗能能力等主要性能参数提出单轴加载下圆钢管截面构件抗震设计建议。预期成果对有效提高我国钢结构的设计精度,完善基于性能的抗震设计方法具有重要的学术和工程意义。

结项摘要

在1994年美国Northridge地震和1995年日本神户地震中,有大量焊接框架建筑钢结构在梁柱焊接节点处发生断裂。高周和低周疲劳破坏的寿命一般在10000圈以上,有别于一般的疲劳破坏,强震下的金属结构断裂破坏一般发生在几圈至几百圈大塑性循环加载之后。相关破坏过程涉及塑性,屈曲,裂纹萌生,裂纹扩展等强非线性行为。本项目研究大塑性循环加载下钢结构的延性断裂机理,从材料弹塑性本构开始研究,在此基础上构建循环加载下金属材料的延性裂纹萌生、裂纹扩展准则,从而准确的定量评估钢结构在地震随机幅值循环加载作用下的损伤断裂性能。以材料、构件单调、滞回拟静力试验、数值模拟和理论研究为方法,同时采用扫描电镜等技术观察研究断面的细观断裂特征,考察了金属材料从材料细观到构件层面的延性断裂机理以及相关数值模拟方法。本项目获得了普通结构钢和Q460高强钢等材料在单调拉伸作用下的全应变域真实应力-真实应变数据,同时获得了普通结构钢在不同加载历史下的滞回本构关系。构建了能够准确描述结构钢在全应变域弹塑性行为的材料滞回模型,以及金属载力在正应力作用下的裂纹萌生和扩展模型。相关研究成果为金属的超低周疲劳寿命评估以及高性能金属结构的设计提供了重要的理论和数值工具。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(4)
专利数量(0)
Experimental and Numerical Study on Ductile Fracture of Structural Steels under Combined Shear and Tension
剪拉联合作用下结构钢延性断裂的实验与数值研究
  • DOI:
    10.1061/(asce)be.1943-5592.0000845
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Bridge Engineering
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Jia Liang-Jiu;Ge Hanbin;Shinohara Kazuki;Kato Hiromu
  • 通讯作者:
    Kato Hiromu
Ductile crack initiation and propagation of structural steels under cyclic combined shear and normal stress loading
循环剪切和正应力联合载荷下结构钢的延性裂纹萌生和扩展
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2016.02.171
  • 发表时间:
    2016-06-01
  • 期刊:
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Jia, Liang-Jiu;Ikai, Toyoki;Ge, Hanbin
  • 通讯作者:
    Ge, Hanbin
Ductile-fatigue transition fracture mode of welded T-joints under quasi-static cyclic large plastic strain loading
准静态循环大塑性应变载荷下焊接T型接头的延性疲劳过渡断裂模式
  • DOI:
    10.1016/j.engfracmech.2017.02.018
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Engineering Fracture Mechanics
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Yan Liu;Liang-Jiu Jia;Hanbin Ge;Tomoya Kato;Toyoki Ikai
  • 通讯作者:
    Toyoki Ikai
ADVANCEMENT AND APPLICATIONS OF JAPANESE HIGH PERFORMANCE STEEL IN STRUCTURAL ENGINEERING
日本高性能钢在结构工程中的进展及应用
  • DOI:
    10.18057/ijasc.2016.12.3.3
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    ADVANCED STEEL CONSTRUCTION
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Xiang Ping;Ge Hanbin;Jia Liang-Jiu
  • 通讯作者:
    Jia Liang-Jiu
日本高强度结构钢SM570的弹塑性和延性断裂特性
  • DOI:
    10.13204/j.gyjz201607002
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工业建筑
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾良玖;陈以一;葛汉彬
  • 通讯作者:
    葛汉彬

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其他文献

基于智能建造的负泊松比耗能钢板的形式设计及优化
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  • 期刊:
    工业建筑
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    --
  • 作者:
    周一一;舒展;周昌风;贾良玖
  • 通讯作者:
    贾良玖
分层摇摆式连接减震结构体系分析研究
  • DOI:
    10.13197/j.eeev.2018.04.100.liw.015
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李旺;项平;贾良玖;吴明儿
  • 通讯作者:
    吴明儿
摩擦耗能型摇摆柱节点抗震性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    建筑钢结构进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李成玉;姚宗杰;张睿;贾良玖;陈焰周
  • 通讯作者:
    陈焰周
Local bulging analysis of a restraint tube in a new buckling-restrained brace
新型防屈曲支撑中约束管的局部膨胀分析
  • DOI:
    10.1016/j.jcsr.2019.06.014
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    杨森;管东芝;贾良玖;郭正兴;葛汉彬
  • 通讯作者:
    葛汉彬
Development of miniature bar-typed structural fuses with cold formed bolted connections
开发具有冷成型螺栓连接的微型棒型结构熔断器
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Steel and Composite Structures
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    管东芝;杨森;贾良玖;郭正兴
  • 通讯作者:
    郭正兴

其他文献

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贾良玖的其他基金

梁贯通式多重摇摆柱钢支撑框架的减震机理及设计方法
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
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    58 万元
  • 项目类别:
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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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