混凝土细观损伤模拟与数值尺寸效应研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51208374
  • 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:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The constitutive law of concrete defines the functional relation between stress and strain and plays a fundamental role in the analysis of structures. However, except for several remarkable progresses, the constitutive modeling and nonlinear analysis of concrete structures still remain quite challenging. In recent 20 years, the rapid developments of damage mechanics, computational solid mechanics and multi-scale theories lead to a paradigm shifting for the constitutive modeling of concrete and lay a solid foundation for the proposed investigation..Based on the systematic experimental observations, the mesoscopic random structure of concrete is investigated and modeled with appropriate numerical descriptions. Then by introducing the newest mesoscopic methods of computational solid mechanics, the stochastic propagation of the mesoscopic crack group could be simulated accurately. To solve the stochastic damage evolution in the macro-scale, the bridging vehicle spanning between the mesoscopic crack propagation and the macroscopic damage evolution is investigated based on classic homogenization theory, while the multi-scale stochastic damage model could be established with the stochastic damage evolutions informed from the meso-scale. Based on the proposed model, the nonlinear behaviors of concrete structures are numerically investigated. In particular, the issues of size effects, which could not be well tackled by the conventional structural simulating methods, are addressed in our research..The proposed research enriches the constitutive theories of solid and offers an alternative way for the analysis and design of concrete structures.
在混凝土细观随机结构实验观测的基础上,深入研究混凝土细观结构的组成特点,建立合理的混凝土细观结构的描述方法;在此基础上,基于固体计算力学最新发展的细观模拟方法,精细模拟混凝土细观裂缝群的产生和发展过程,研究混凝土细观应力随机重分布规律;基于多尺度理论,选取合适的状态变量作为尺度间的桥梁,从细观数值模拟结果出发求解宏观损伤随机演化规律,并与多维连续损伤模型相结合,构成多尺度随机损伤模型的完整体系;采用所建立的多尺度随机损伤模型模拟混凝土结构的全过程非线性行为,有针对性地探索尺寸效应等传统结构非线性分析难以处理的问题,为结构非线性分析与设计提供理论工具与技术支持。

结项摘要

混凝土的细微观结构对材料的宏观损伤演化有着显著的影响,而混凝土材料损伤的产生和发展是结构发生动力灾变的根本原因之一。本项目研究从混凝土的微-纳观结构出发,采用现代试验技术测试了混凝土微-纳观结构的力学性质。基于随机场理论,对混凝土的微-纳观试验数据进行了详细的解构和分析,提取了混凝土细观随机结构的分布和相关特性,进而为基于随机谐和函数方法进行混凝土细观断裂随机场的建模提供了控制参数取值。引入内聚单元方法对混凝土细观断裂随机场进行离散,对混凝土的细观力学行为进行了精细的数值模拟。进而基于多尺度理论,提出了多尺度能量积分,基于混凝土细观数值模拟结果得到宏观损伤演化,研究了宏观损伤演化与单元体几何尺度的依赖性,发展了数值尺寸效应的概念。最后,利用基于细观分析结果得到的多尺度损伤演化规律进行结构的宏观动力灾变模拟。特别研究了苏州中南中心等超高层结构在强震作用下的非线性行为和倒塌全过程。通过本项目研究,混凝土多尺度损伤理论已经基本成型,并且在结构分析和模拟中取得了应用。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于损伤理论的钢筋混凝土结构裂缝分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    同济大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任晓丹;李杰
  • 通讯作者:
    李杰
A rate-dependent stochastic damage–plasticity model for quasi-brittle materials
准脆性材料的速率相关随机损伤塑性模型
  • DOI:
    10.1007/s00466-014-1100-7
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Computational Mechanics
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Ren, Xiaodan;Zeng, Shajie;Li, Jie
  • 通讯作者:
    Li, Jie
混凝土破坏过程模拟的随机介质模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国科学:技术科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁诗雪;任晓丹;李杰
  • 通讯作者:
    李杰
A random medium model for simulation of concrete failure
模拟混凝土破坏的随机介质模型
  • DOI:
    10.1007/s11431-013-5200-y
  • 发表时间:
    2013-04
  • 期刊:
    Science in China - Series E: Technological Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liang ShiXue;Ren XiaoDan;Li Jie
  • 通讯作者:
    Li Jie
Multi-scale based fracture and damage analysis of steel fiber reinforced concrete
基于多尺度的钢纤维混凝土断裂损伤分析
  • DOI:
    10.1016/j.engfailanal.2013.01.029
  • 发表时间:
    2013-12-15
  • 期刊:
    ENGINEERING FAILURE ANALYSIS
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Ren, Xiaodan;Li, Jie
  • 通讯作者:
    Li, Jie

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其他文献

剪切失效型钢筋混凝土柱滞回模型参数识别与经验预测
  • DOI:
    10.13409/j.cnki.jdpme.201903077
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    防灾减灾工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吕欣亮;任晓丹;宁超列
  • 通讯作者:
    宁超列
不同水深水下爆炸数值及离心试验研究
  • DOI:
    10.11918/202001082
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张紫涛
响应面法优化黄精红枣酸奶的工艺配方
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
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    --
  • 作者:
    王玉茜;范宜雯;张学新;任晓丹;王超;杨悦
  • 通讯作者:
    杨悦
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应变控制加载下材料失稳的实用分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Engineering Failure Analysis
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    李杰;任晓丹
  • 通讯作者:
    任晓丹
钢筋混凝土桥墩滞回性能的有限元模拟分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    哈尔滨工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    司炳君;孙治国;任晓丹;王东升;王清湘
  • 通讯作者:
    王清湘

其他文献

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任晓丹的其他基金

混凝土时变损伤理论与结构时域多尺度分析方法研究
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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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