一种钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法技术

本发明专利技术提供一种钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法、装置和介质，包括：设置木材细胞壁纤维素聚合物微观仿真参数；建立多场耦合作用下纤维素聚合物的运动方程，构建大规模分子动力学仿真模块；进行木材细胞壁分子微观结构演化模拟并得到具有随机特性的木材细胞壁蠕变曲线；根据微观仿真结果，得到具有随机特性的木材宏观蠕变柔量曲线；建立包含随机特性的Kelvin

【技术实现步骤摘要】
一种钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法


[0001]本专利技术涉及工程技术与材料科学
，具体地，涉及一种钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法。

技术介绍

[0002]传统的混凝土现浇施工模式，拼装和搭建工作量大，与现在高周转发展不匹配。新型的钢木混合结构，安拆灵活方便，从根本上节省了人力和资源。作为绿色结构的重要组成部分，以钢木混合结构为代表的新型复合建筑近年来得到了广泛的应用与研究。钢木结构的重要元素木材作为一种非均质的、各向异性的天然高分子材料，其力学性质和其它均质材料(如钢或素混凝土)有着明显的差异：木材表现出明显的随时间变化的变形，此称为蠕变现象。随着时间增加，木材蠕变变大，最终会导致结构失效。与钢结构不同，新型钢木结构由于木材本身的蠕变特性，在相同静载的作用下，其连接结构往往更容易发生蠕变或松弛，导致连接件松动乃至脱落,从而使连接结构过早地失效,进而使结构发生破坏。故此，木材的蠕变已经是影响钢木结构耐久性的主要原因之一。
[0003]目前，以经典理论模型和经验公式为代表的木材蠕变理论，解释了一些客观现象，在一定程度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法，其特征在于，包括：S1，根据评估对象设置木材细胞壁纤维素聚合物分子动力学仿真的参数；S2，根据多场耦合作用下纤维素聚合物的运动方程，构建大规模分子动力学仿真模块；S3，根据S1所得的分子动力学仿真参数，采用S2的大规模分子动力学仿真模块模拟木材细胞壁分子微观结构演化，根据多次工况模拟的纤维素聚合物微观结构演化结果,得到具有随机特性的木材细胞壁应力
‑
应变关系和蠕变与计算时间的关系；S4，根据S3所得的蠕变与计算时间的关系以及不同尺度下系统能量保守原理所得的宏观应力，得到具有随机特性的木材宏观蠕变柔量曲线，所述蠕变柔量曲线包含均值和正负标准差；S5，建立具有随机特性的Kelvin
‑
Voigt蠕变模型，根据S4所得包含均值和正负标准差的蠕变柔量曲线，利用最小二乘拟合准则识别Kelvin
‑
Voigt模型中的参数，并标定它们的变异性；S6，根据评估对象中的木构件确定广义Kelvin
‑
Voigt蠕变模型，得到包含均值和正负标准差的木构件蠕变柔量和时间的关系，并评估其耐久性。2.根据权利要求1所述的钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法，其特征在于，S1中，所述分子动力学仿真的参数，根据被仿真分析的木材及其所受载荷和气象环境获得的，所述气象环境包括温度和相对湿度；仿真中晶态纤维素分子、非晶态纤维素分子数目通过树种确定；木材细胞壁中水分子的含量通过相对湿度RH与温度通过木材手册查到。3.根据权利要求1所述的钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法，其特征在于，S2中，所述根据多场耦合作用下纤维素聚合物的运动方程，其中：将纤维素分子或水分子假设为球状粒子，分子i的运动受控于如下运动控制方程：式中，m
i
为分子i的质量；r
i
为分子i的位置向量；t
f
是计算时间；F
d
(r
ij
)为分子间短程相互作用力；F
n
为链内的共价键作用力；F
g
为重力场向量力；F(T)为受温度影响的随机场向量力；F
s
是外加压力场作用力，外加压力场根据加载应力得到；所述运动控制方程的初始条件具有随机性，即分子初始位置是随机的并且有受温度控制的随机向量力。4.根据权利要求3所述的钢木元件木材蠕变耐久性评估的多尺度方法，其特征在于，所述构建大规模分子动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：承颖瑶，刘清风，杨健，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：