古建筑木结构关键节点受力性能分析及其等效有限元模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51408038
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0804.结构工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Mortise-tenon, Dougong, Dougong-column cap joint and column foot joint are the critical joints of ancient timber structure, and they play important roles in the structural overall performance. Mechanical properties and equivalent finite element models of the critical joints are quite important to the analysis of structural overall performance and structural state assessment. This project will focus on two kinds of critical joints which are floating column foot joint and Dougong-column cap joint, of which research results are still rare at present. Firstly, establish the mechanical conceptual models which can descript the stress state and swing mechanism of the joints as well as force type, transmission mechanism and failure mode of the joint constituent components. Secondly, based on the refined finite element model and full scale model tests, mechanical properties of the joints, critical parameters which mostly influence the property of the joints and connections between the joint constituent components will be analyzed deeply. Finally, establish the equivalent finite element models which can descript the mechanical characteristics of the joints and the experimental characteristics of the contacts between the joint constituent components. The quantitative relationship between model parameters and joint parameters should also be determined. The obtained equivalent finite element model can provide basis for the overall structural analysis.
柱-枋、梁-檩等榫卯节点、斗拱、斗拱-柱头连接节点、柱脚节点等是古建木构的关键节点,对结构整体特性起着决定性作用。对关键节点进行受力性能分析,建立适用于结构整体分析的等效有限元模型是准确分析结构整体受力性能和评估结构状态的前提。本项目拟针对目前研究成果尚不多见的平摆浮搁柱脚节点及斗拱-柱头连接节点开展节点受力性能及其等效有限元模型方面的研究。首先建立能够反映这两类关键节点受力状态、摇摆机理以及节点中各组成部件承力类型、传力机制和破坏模式的力学概念模型,清晰描述节点在整体结构中的力学作用;而后基于节点精细化有限元模型和足尺模型试验对节点受力性能、关键参数以及组成部件间的连接关系进行深入分析;最后建立能够较精准地反映这两类连接节点整体受力特性及各组成部件接触面实验特征的节点等效有限元模型,并确定模型参数与节点参数之间的定量关系,为古建木构整体分析提供计算依据。

结项摘要

柱-枋、梁-檩等榫卯节点、斗拱、斗拱-柱头连接节点、柱脚节点等是古建木构的关键节点,对结构整体特性起着决定性作用。对关键节点进行受力性能分析,建立适用于结构整体分析的等效有限元模型是准确分析结构整体受力性能和评估结构状态的前提。本项目针对平摆浮搁柱脚节点、榫卯节点和斗拱节点开展受力性能及其等效有限元模型方面的研究。(1)柱脚节点:提出了能够反映古建筑木构架未滑移摇摆状态下平摆浮搁柱脚节点在整体结构中的受力特点、摇摆机理以及节点中各组成部件承力类型、传力机制和破坏模式的理论分析模型;通过理论分析、足尺试验和数值模拟,得到了柱脚节点在水平往复荷载作用下的运动特点和变形特征以及承载力、滞回耗能、刚度特性和延性等力学特性,建立了适用于结构整体分析的等效有限元模型;(2)榫卯节点:现存古建筑木结构榫卯节点组成部件间大多存在缝隙,处于不同程度的松动状态,通过榫头卯口间不同缝隙值的足尺透榫节点拟静力试验,研究了松动节点的滞回性能、刚度特性、耗能及延性,并提出了松动节点抗弯刚度模型;根据现场量测与统计分析,得到了古建筑木结构榫卯节点缝隙概率分布模型,对考虑榫卯缝隙分布的单榀单跨木构架进行了单调加载有限元分析,得到了木构架典型荷载-位移曲线;(3)斗拱节点:总结了典型历史时期的斗拱节点与其所在木构架的构造特征与演变规律,对斗拱节点的传力机制进行了概念分析;对殿堂型木构架代表唐代建筑佛光寺东大殿的斗拱层构造进行详细解读,建立了考虑实际几何构造、木材正交异性本构关系以及组成部件间静动摩擦关系的佛光寺东大殿一榀构架精细化有限元模型,对斗拱和木构架的传力机理与变形特征进行了深入分析。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
考虑高径比影响的木结构柱抗侧能力试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺俊筱;王娟;杨庆山
  • 通讯作者:
    杨庆山
古建筑木结构柱脚节点受力性能试验研究
  • DOI:
    10.14006/j.jzjgxb.2017.08.015
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    建筑结构学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺俊筱;王娟;杨庆山
  • 通讯作者:
    杨庆山
Sensor Selection Approach for Damage Identification Based on Response Sensitivity
基于响应灵敏度的损伤识别传感器选择方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Structural Monitoring and Maintenance
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Juan Wang;Qing-shan Yang
  • 通讯作者:
    Qing-shan Yang
Study on Aseismic Characteristics of Tibetan Ancient Timber Structure
西藏古木结构抗震特性研究
  • DOI:
    10.1155/2017/8186768
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Advances in Material and Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Juan Wang;Junxiao He;Na Yang;Qingshan Yang
  • 通讯作者:
    Qingshan Yang
摇摆状态下古建筑木结构木柱受力性能分析及试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺俊筱;王娟;杨庆山
  • 通讯作者:
    杨庆山

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其他文献

OsBELL4A调控水稻WOX家族基因表达及水稻幼苗生长和耐逆
  • DOI:
    10.13304/j.nykjdb.2019.0465
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国农业科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高雅迪;戚义东;王芳芳;黄荣峰;王娟;秦华
  • 通讯作者:
    秦华
刚性弹侵彻有限直径金属厚靶的机理与模型研究
  • DOI:
    10.6052/j.issn.1000-4750.2020.07.0469
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    王娟;赵均海;张建华;周媛
  • 通讯作者:
    周媛
不同性别杂色山雀血浆活性氧和超氧化物歧化酶与繁殖成效的关系
  • DOI:
    10.13859/j.cjz.202103010
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    动物学杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    魏艳慧;蒋一婷;毕雨佳;万冬梅;王娟
  • 通讯作者:
    王娟
基质金属蛋白酶-2、基质金属蛋白酶-9及其抑制剂-2在诱导多能干细胞来源神经干细胞受损中的表达
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1001-9030.2014.12.113
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    中华实验外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王娟;周葳;王璇;刘斌
  • 通讯作者:
    刘斌
Performance of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) in Calculating the Flood Peak Discharge of Ephemeral Rivers Combined with the Incipient Motion of Moving Stones in Arid Ungauged Regions
无人机在干旱未测地区结合移动石块初动计算临时河流洪峰流量的性能
  • DOI:
    10.3390/rs12101610
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    杨胜天;李超君;娄和震;王鹏飞;王娟;任霄玉
  • 通讯作者:
    任霄玉

其他文献

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王娟的其他基金

唐代殿堂型古建筑木结构铺作层及木构架受力性能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 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

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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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