复合材料仿生预紧力齿连接疲劳性能研究与优化

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11702324
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    李飞
  • 依托单位：
    重庆交通大学
  • 学科分类：
    A0807.复合材料与结构力学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Due to high connection efficiency, composite pre-tightened tooth connection has been applied in the civil engineering and aerospace fields. However, the fatigue of this connection technology is not good, the further development of this connection is limited by the fatigue. In this project, the experimental method of composite pre-tightened tooth connection is firstly established, the damage evolution and fatigue damage of this connection is researched by Method for optical observation of fatigue crack; secondly, based on the cohesive model and cumulative damage the predictive model of fatigue property is studied, the theoretical support of fatigue life and failure mechanism can be obtained by the model; finally, based on the bionic tooth, the influence of composite tooth of different configurations and hierarchies to fatigue life of composite pre-tightened tooth connection is researched, the fatigue property is optimized. This project is expected to gain the original achievements in fatigue theory of joint and fatigue optimization which will provide profitable guidance for the prediction of fatigue and optimization.
由于连接效率高，复合材料预紧力齿连接在土木工程、航空航天等领域中得到初步应用。但该连接技术疲劳问题较为突出，制约了复合材料预紧力齿连接进一步发展。项目组首先建立了复合材料预紧力齿连接疲劳性能实验方法，通过疲劳裂纹光学观测方法研究复合材料预应力齿连接接头损伤演化及疲劳破坏机理；其次研究基于内粘聚力和累积损伤的接头疲劳性能预测的理论模型，为复合材料预紧力齿连接的疲劳寿命影响因素和失效机理的分析提供理论支撑；最后基于生物齿连接机理，研究不同构形和层级齿对预紧力齿连接疲劳性能的影响，优化复合材料预紧力齿连接的疲劳性能。期望在复合材料预紧力齿连接理论预测和基于仿生齿对复合材料预紧力齿连接疲劳性能优化方面取得成果，为接头疲劳性能预测和优化提供指导。

结项摘要

由于连接效率高，复合材料预紧力齿连接在土木工程、航空航天等领域中得到初步应用。 但该连接技术疲劳问题较为突出，制约了复合材料预紧力齿连接进一步发展。项目组首先建立了复合材料预紧力齿连接疲劳性能实验方法；其次发展复合材料预应力齿连接疲劳性能理论预测模型；最后基于生物齿连接机理，研究不同构形和层级齿对预紧力齿连接疲劳性能的影响，优化复合材料预紧力齿连接的疲劳性能。其具体研究成果如下：.(1)建立GFRP管预紧力齿连接接头疲劳试验方法，针对Ф60和Ф104拉挤GFRP管预紧力7齿接头进行了静态和疲劳性能的测试。研究表明GFRP管过早的纵向开裂严重降低了接头的疲劳寿命，故为了进一步提高接头的疲劳性能，有必要对其纵向开裂的机理进行研究，从而避免GFRP发生纵向开裂提高管接头的疲劳性能。对于复合材料板预紧力齿连接，直角齿上的应力集中对接头疲劳性能有较大的影响因此需要对其优化。.(2)通过对试验结果的分析和数值模拟分析，得到了考虑横向压应力的层间剪切疲劳S-N曲线表达式，基于此提出了预测复合材料预紧力齿接头疲劳寿命的方法。本项目设计了一种和预紧力齿接头主要受力状态相似的，可以同时施加横向压缩荷载和层间剪切循环荷载的拉挤复合材料试件构型-2DEN(2 Double Edge Notch)试件，并使用幂函数模型拟合试验数据得到剪应力的S-N曲线表达式，在此基础上建立了复合材料预应力齿连接疲劳性能理论预测模型。通过该模型对复合材料管预紧力齿连接与复合材料预紧力齿连接的疲劳性能进行了研究。.(3)基于骨缝处理机理对复合材料预紧力齿连接疲劳性能进行了优化，得到了不同齿形和不同层级齿对复合材料预紧力齿接头疲劳的影响。本项目首先通过实验和理论模型研究了单齿齿形对复合材料板接头疲劳寿命的影响，然后通过分形的方法对不同层级构型的复合材料接头疲劳寿命进行了试验研究，研究表明通过改变齿形和齿的层级可以提高接头疲劳性能。由此可得通过仿生齿的思路可以有效的提高复合材料预紧力齿连接的疲劳性能，但提高机理需要进一步进行研究。

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（0）
专利数量（2）
Research on preload relaxation for composite pre-tightened tooth connections
复合材料预紧齿连接预载松弛研究
  • DOI：
    10.1515/secm-2019-0002
  • 发表时间：
    2019-01
  • 期刊：
    Science and Engineering of Composite Materials
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Fei Li;QiLin Zhao;Haosen Chen;Sheng Luo
  • 通讯作者：
    Sheng Luo
Effect of transverse clamping force on the tensile behavior of a novel pultruded carbon fiber-reinforced polymer joint: Fatigue test
横向夹紧力对新型拉挤碳纤维增强聚合物接头拉伸行为的影响：疲劳试验
  • DOI：
    10.1177/1369433219895913
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Advances in Structural Engineering
  • 影响因子：
    2.6
  • 作者：
    Gao Jiangang;Zhao Qilin;Liu Jinchun;Chen Li
  • 通讯作者：
    Chen Li
Research on failure mode and load distribution pattern of composite pretightened tooth connections under different tooth shapes
不同齿形下复合材料预紧齿连接失效模式及载荷分布规律研究
  • DOI：
    10.1016/j.engfailanal.2020.104801
  • 发表时间：
    2020-12
  • 期刊：
    Engineering Failure Analysis
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    lifei;liuzhen;jiangfan;duanjinhui
  • 通讯作者：
    duanjinhui
Failure modes and failure mechanisms of single tooth bound to composite pre-tightened tooth connection
单齿复合预紧齿连接失效模式及失效机理
  • DOI：
    10.1177/0731684417741205
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Journal of Reinforced Plastics & Composites
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Yifeng Gao;Fei Li;Qilin Zhao;Jiangang Gao;Xiaoqiang Yan;Longxing Xu
  • 通讯作者：
    Longxing Xu
GFRP圆管脚手架节点承载能力试验与有限元研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    玻璃钢/复合材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    武炜凯;李飞;陈辉国;邓安仲
  • 通讯作者：
    邓安仲

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    李飞
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  • 期刊：
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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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