基于平面裁切和材料非线性的ETFE气枕充气成形与结构分析方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51478264
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0805.工程材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The physical states and mechanical model are firstly proposed for the whole process of ETFE cushion integral design, which unevils the coherent mechanical relationship for the sequence of ETFE cushion design, manufacture, installation and operation, respectively. Analyzing the mechanical characteristics of form-inflating-developing of ETFE cushion based on flat-patterning, the form-shaped process is sub-divided into four phases. On the basis of generalized Kelvin-Voigt model and generalized Maxwell model, the shift factor due to temperature change, the corrective function due to various stress, and the nonlinear amplification factor due to plane stress effect, are introduced to the basic linear time-dependent material, and identifying all viscoelastic parameters through series idealized creep test, relaxation test, dynamic viscoelastic experiment and biaxial tension creep experiments, the nonlinear time-dependent model is finally formulated. Adding shrinkage unit and modifying the generalized Kelvin-Voigt model, the time-dependent creep-recovery is formulated sequently and the numerical procedure is realized for the form-inflating-evoluting, as well as inflation procedure and control optimization. On the basis of the developed nonlinear time-dependent mathematic model of ETFE foil, the UMAT is coded through APDL, and the iterative numerical procedure is implemented for form-inflating-developing analysis, structural response analysis and long-term effect evaluation. Series triangular, rectangular and hexgonal ETFE cushion are developed gradually, advanced experiment schemes are proposed and developed to simulate shape-inflating and structural behavior, to measure presicely, and to validate the mathmatic model and numerical method.To combine the theorey and engineering background closely, this will promote structural analysis theory and design technology development of new ETFE membrane structures.
提出ETFE气枕一体化设计全过程的状态、力学模型,揭示ETFE气枕设计、制作、安装、使用过程的内在力学逻辑关系。根据基于平面裁切ETFE气枕充气成形的内在力学机理分析,细分明晰充气成形4个阶段。基于广义Kelvin-Voigt和Maxwell模型,引入温度偏移系数、应力修正函数以及平面应力非线性放大系数,由理想拉伸徐变试验、动力粘弹性试验和双轴拉伸徐变试验的参数表征,建立ETFE薄膜非线性时变模型。通过增加收缩粘弹性单元,修正广义Kelvin-Voigt模型,建立徐变恢复模型,并建立ETFE气枕充气成形非线性分析方法,实现充气成形分析、工艺和控制参数优化。基于所建立的ETFE薄膜非线性时变模型,应用过APDL建立UMAT算法和迭代策略,实现ETFE气枕充气成形、结构载荷响应、长期时效分析。研制三、四、六边形ETFE气枕,设计先进试验方案,分别模拟充气成形、载荷响应,精确测试,验证分析理论。

结项摘要

基于平面裁切和充气成形的ETFE气枕设计方法是一种充分利用ETFE材料粘弹塑性的设计方法,简化裁切、热合工艺流场,节约材料,显著提高生产效率,节约成本。.针对非线性时变模型研究内容,项目通过ETFE薄膜材料系列时间、温度和应力(载荷)相关性的试验,以及短期徐变、松弛、徐变恢复、长期徐变(常温、高温),充分揭示了ETFE薄膜材料的非线性粘弹塑性力学现象及其力学机理,分别基于细观的分子力学、唯象的粘弹塑性力学和广义Maxwell及Kelvin-Voigt模型,并利用试验数据实现参数辨识,分别建立了ETFE薄膜材料非线性时变模型,可以准确考虑率相关性、徐变、松弛和徐变恢复特性,同时引入温度相关系数或温度偏移系数;通过ETFE动力学(DMA)试验,揭示ETFE薄膜的时温叠加效应(TTSP),并通过W.L.F方程表征时温相关性。.针对充气成形分析理论方法,通过ETFE气枕平面充气成形试验、载荷试验和徐变试验,分别进行了三角形气枕常温成形试验,矩形气枕低温成形试验和不同高温(40°、60°)成形试验,结合ETFE非线性时变模型,建立充气成形数值模拟方法及结构设计分析方法。.针对预应力形态与结构响应分析,基于充气成形试验,进行气枕载荷、模态试验,以及结合徐变进行长期时效分析研究。ETFE薄膜集成PV、OPV、LED等构成PV/T或MFM(多功能膜),通过试验和理论及分析,探索研究了光-热-电-结构多物理场问题,及其功能建筑的光热和建筑热物理性能。.通过项目研究,国内膜结构工程领域和学术界逐渐认识并接受了这一新技术,在行业设计指南已推荐可采用ETFE非线性力学模型的分析和设计方法,并为行业规程修订提供了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(50)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(11)
专利数量(5)
ETFE气枕结构成形设计方法与试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵兵;陈务军;胡建辉;董石麟
  • 通讯作者:
    董石麟
基于平面裁切的三角形乙烯-四氟乙烯气枕成形试验及数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    上海交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡建辉;邱振宇;宋浩;蔡晶
  • 通讯作者:
    蔡晶
Thermal characteristics and comfort assessment of enclosed large-span membrane stadiums
封闭式大跨膜体育场热工特性及舒适度评估
  • DOI:
    10.1016/j.apenergy.2018.08.033
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Applied Energy
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Hu Jianhui;Chen Wujun;Zhang Sihao;Yin Yue;Li Yipo;Yang Deqing
  • 通讯作者:
    Yang Deqing
A new biaxial tensile shear test method to measure shear behaviour of coated fabrics for architectural use
一种新的双轴拉伸剪切测试方法,用于测量建筑用涂层织物的剪切行为
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2018.06.063
  • 发表时间:
    2018-11-01
  • 期刊:
    COMPOSITE STRUCTURES
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Chen, Wujun;Gao, Chengjun;Qiu, Zhenyu
  • 通讯作者:
    Qiu, Zhenyu
A triaxial tensile machine for three-dimensional membrane components: Experimental investigations and numerical simulations
用于三维膜组件的三轴拉伸机:实验研究和数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.polymertesting.2017.11.016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Polymer Testing
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Hu Jianhui;Chen Wujun;Li Yipo;Gao Chengjun;Shi Taibai;Yang Deqing
  • 通讯作者:
    Yang Deqing

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其他文献

基于流固耦合的氦气囊非稳定形态机理分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    空间结构
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段永洪;陈务军;张大旭;袁行飞;艾科热木江·塞米;鲁国富
  • 通讯作者:
    鲁国富
聚酯纤维机织物-聚氯乙烯-聚偏氟乙烯膜材双轴剪切力学性能试验
  • DOI:
    10.13801/j.cnki.fhclxb.20140923.002
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王利钢;陈务军;高成军
  • 通讯作者:
    高成军
基于离散元的涂层织物拉伸力学性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    空间结构
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张大旭;陈务军;何世赞;刘彧
  • 通讯作者:
    刘彧
P/G类建筑织物膜材双轴剪切试验及力学特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈务军;王利钢;高成军
  • 通讯作者:
    高成军
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    空间结构
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈务军;杜贵首;任小强
  • 通讯作者:
    任小强

其他文献

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陈务军的其他基金

含叠层多气室大尺度ETFE气枕在复杂动态荷载与作用下的结构分析理论
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大型空间可展索网天线张力索网分析理论与形面调整方法
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  • 财政年份:
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  • 项目类别:
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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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