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第十九届全国疲劳与断裂学术会议

作者：吕浡刘梅施冬莉张俊乾上海大学上海市应用数学和力学研究所上海 200072 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海大学力学系上海200444 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海大学力学系上海200444 上海大学材料基因组工程研究院上海200444

本文对锂离子电池电极活性层-集流体界面的分层问题进行了平面应力/应变分析，发展了一套半解析分析方法，并从控制方程中提取了关键无量纲参数。特别地，本文比较了平面应力状态和平面应变状态下电极分层的区别。由于垂直平面的约束以... 详细信息

本文对锂离子电池电极活性层-集流体界面的分层问题进行了平面应力/应变分析，发展了一套半解析分析方法，并从控制方程中提取了关键无量纲参数。特别地，本文比较了平面应力状态和平面应变状态下电极分层的区别。由于垂直平面的约束以及泊松比效应，平面应变状态下电极更易发生损伤。分析结果显示，除了尺寸和载荷参数，活性层的泊松比也对本问题有较大影响。

关键词：锂离子电池电极分层泊松比特征尺寸

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锂离子电池的快速充电与应力调控

锂离子电池的快速充电与应力调控

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2018年全国固体力学学术会议

作者：吕浡赵炎翡宋亦诚张俊乾上海大学上海市应用数学和力学研究所上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海大学土木工程系上海大学力学系上海大学材料基因组工程研究院

如何合理地设计加速充电规程,避免电池性能快速退化,是锂离子电池快速充电技术的重要课题。一般认为力学损伤与电池性能退化存在密切关系。我们将在本报告中展示如何通过控制充电规程的方法来调控充电过程中的峰值应力,进而达到加速充... 详细信息

如何合理地设计加速充电规程,避免电池性能快速退化,是锂离子电池快速充电技术的重要课题。一般认为力学损伤与电池性能退化存在密切关系。我们将在本报告中展示如何通过控制充电规程的方法来调控充电过程中的峰值应力,进而达到加速充电但不加速性能退化的目的。在本报告中,我们基于单颗粒扩散诱导应力的解析模型,展示大电流恒流-小电流恒流-恒压(BC)、脉冲(PC)、脉冲-恒流(PCCC)、多阶段恒流(MCC)以及指数电流(EC)等充电方法的电流、浓度、容量以及应力等物理量的演化规律,提炼关键无量纲参数,并提出优化方案。

关键词：锂离子电池快速充电峰值应力充电时间容量使用率

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粘结剂对复合电极力学性能以及断裂的影响

粘结剂对复合电极力学性能以及断裂的影响

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2018年全国固体力学学术会议

作者：李大伟郑仰泽张俊乾上海大学上海市应用数学和力学研究所 Department of Chemical and Materials Engineering University of Kentucky 上海大学力学系上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海大学材料基因研究院

本文主要研究粘结剂在电化学循环过程中对复合硅电极力学性能以及抵抗断裂能力的作用。通过原位观测复合电极的曲率变化,其中复合电极由纳米硅颗、导电炭黑以及粘结剂混合而成,来研究粘结剂对复合电极变形、杨氏模量以及应力的影响。实... 详细信息

本文主要研究粘结剂在电化学循环过程中对复合硅电极力学性能以及抵抗断裂能力的作用。通过原位观测复合电极的曲率变化,其中复合电极由纳米硅颗、导电炭黑以及粘结剂混合而成,来研究粘结剂对复合电极变形、杨氏模量以及应力的影响。实验结果发现:1,硅/海藻酸钠组成的复合电极在循环过程中的变形和杨氏模量要大于硅/Nafion与硅/PVDF组成的电极。尽管Nafion是一种相对比较软的粘结剂,但是它作为粘结剂形成的电极在循环过程的变形和杨氏模量却比较大;2,不同粘结剂组成复合电极的杨氏模量在锂化过程中都会减小.但是,在脱锂过程中,仍然呈减小趋势;3,通过应力以及针对于裂纹的SEM观测,可以推断出在电化学循环过程中,海藻酸钠和Nafion作为粘结剂的复合电极,其形成裂纹所需要的应力较大。因此,这两种复合电极抵抗断裂的性能更好。

关键词：复合电极海藻酸钠粘结剂杨氏模量力学性能

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粘弹性-弹性层合微悬臂梁的自由振动

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力学季刊 2017年第2期38卷 369-378页

作者：张有畅吴君正张乘胤张能辉上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 上海大学理学院力学系上海200444

吸附膜的粘弹性性质对微梁生物传感器的固有频率有显著影响.首先,在欧拉梁假设下,采用线性粘弹性积分型本构关系和拉普拉斯变换方法,建立了动态识别技术中粘弹性-弹性层合微悬臂梁自由振动的基本方程;其次,采用空域分离变量法和时域微... 详细信息

吸附膜的粘弹性性质对微梁生物传感器的固有频率有显著影响.首先,在欧拉梁假设下,采用线性粘弹性积分型本构关系和拉普拉斯变换方法,建立了动态识别技术中粘弹性-弹性层合微悬臂梁自由振动的基本方程;其次,采用空域分离变量法和时域微分求导法,获得了积分-偏微分系统的固有频率,并采用求解代数方程的卡尔丹公式和不等式的性质,在材料参数和几何参数张成的高维空间获得了齐次通解的结构;最后,研究了微梁的几何尺寸、吸附膜的粘弹性参数、膜基厚度比和模量比对微梁自由振动的影响.结果表明:吸附膜的粘弹性阻尼效应使得微梁的稳态固有频率低于瞬态固有频率;随着吸附膜松弛时间的减小,微梁瞬态固有频率漂移与稳态固有频率漂移之间的差别逐渐增大;通过控制膜基厚度比或模量比等参数可以使微梁振动进入弱阻尼振动区域.

关键词：悬臂梁层合结构粘弹性自由振动固有频率

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锂离子电池电极材料的断裂现象及其研究进展

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力学季刊 2017年第1期38卷 14-33页

作者：张俊乾吕浡宋亦诚上海大学力学系上海200444 上海大学上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200444 上海大学材料基因组工程研究院上海200444 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

锂离子电池中的多场耦合问题是目前研究的热点,其中电极材料的断裂行为更是目前固体力学的研究前沿.锂离子电池电极材料的断裂现象与电池性能退化存在密切关系,是锂离子电池中的核心力学问题之一,也是研究电池力学-电化学耦合失效的关... 详细信息

锂离子电池中的多场耦合问题是目前研究的热点,其中电极材料的断裂行为更是目前固体力学的研究前沿.锂离子电池电极材料的断裂现象与电池性能退化存在密切关系,是锂离子电池中的核心力学问题之一,也是研究电池力学-电化学耦合失效的关键课题.本文从锂离子电池的结构和组成入手,介绍了电极材料断裂与电池充放电过程中电化学性能退化的相关机理,综述了观测电极材料断裂的实验现象,并重点评述了锂离子电池电极材料断裂的理论模型与数值分析等方面的最新国际研究进展.最后本文给出了这方面今后应进一步研究的问题.

关键词：锂离子电池电极断裂电池老化扩散诱导应力力学-电化学耦合

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热应力作用下层合路面结构层间剥离内力分析

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力学与实践 2017年第4期39卷 336-342页

作者：张乘胤张能辉翁振辉王伟上海大学上海市应用数学和力学研究所上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072 上海大学理学院力学系上海200444 武汉二航路桥特种工程有限责任公司武汉430077

温度变化会造成环氧树脂-混凝土特种路面结构边缘处产生脱层现象.基于层合结构热应力的两变量解析模型,推导了层间剥离力矩和剥离剪力.该方法避免了采用弹性理论求解局部复杂应力状态的困难,为解决层合结构边界脱层问题提供了新途径;由... 详细信息

温度变化会造成环氧树脂-混凝土特种路面结构边缘处产生脱层现象.基于层合结构热应力的两变量解析模型,推导了层间剥离力矩和剥离剪力.该方法避免了采用弹性理论求解局部复杂应力状态的困难,为解决层合结构边界脱层问题提供了新途径;由此,研究了环氧树脂层的厚度和弹性模量对层间剥离内力和混凝土层最大拉应力的影响.计算结果表明,通过控制环氧树脂层厚度和弹性模量,可有效降低剥离内力,避免剥离破坏.

关键词：层合结构边界脱层热应力界面内力解析法

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工程振动系统的非线性设计与调控

工程振动系统的非线性设计与调控

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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：陈立群上海大学力学系上海 200444 上海市应用数学和力学研究所上海 200070 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海 200070

在工程振动系统中，通过有目的的引入非线性，可以产生或者改变系统的动力学行为使之呈现所需要的性态。本文以内共振能量采集器设计、整星的非线性能量阱减振和采用双稳复合板隔振为例，用解析、数值和实验方法说明振动系统的非线性...

在工程振动系统中，通过有目的的引入非线性，可以产生或者改变系统的动力学行为使之呈现所需要的性态。本文以内共振能量采集器设计、整星的非线性能量阱减振和采用双稳复合板隔振为例，用解析、数值和实验方法说明振动系统的非线性设计和调控。在能量采集器设计方面，用磁铁产生的非线性作用力，使得L型压电梁处于内共振状态，多尺度法的分析表明，幅频特性曲线呈现双跳跃的特性，增加了采集器工作频率范围;解析结果得到数值仿真和实验的支持。在集中质量和锥壳组成的整星缩比模型中，设计与变形立方成比例的非线性弹簧，形成非线性能量阱并实验实现;基于有限元分析建立了等效低维模型，用谐波平衡法和非线性输出频响函数说明非线性能量阱具有减振但不改变系统频率的特性;解析和数值结果与实验结果一致。在隔振设计中，采用双稳复合板引入非线性，对双层隔振系统的谐波平衡分析表明，非线性改善了隔振性能;解析结果得到数值仿真和实验的支持。

关键词：

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均质多孔介质中纳米颗粒吸附层的水流滑移模型

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水动力学研究与进展（A辑） 2016年第6期31卷 714-720页

作者：顾春元李国健狄勤丰张景楠秦荣胜上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

考虑纳米颗粒吸附边界层对管径大小的影响和不同流态时的岩心渗透率的差异,建立了基于纳米颗粒吸附的均质多孔介质水流滑移数学模型(K-L MⅡ)。测试了油基和水基两种纳米流体的减阻效果,两组岩心水相渗透率的增幅平均分别为46.5%和76%... 详细信息

考虑纳米颗粒吸附边界层对管径大小的影响和不同流态时的岩心渗透率的差异,建立了基于纳米颗粒吸附的均质多孔介质水流滑移数学模型(K-L MⅡ)。测试了油基和水基两种纳米流体的减阻效果,两组岩心水相渗透率的增幅平均分别为46.5%和76%。利用K-L MⅡ和K-L MⅠ计算了两组岩心中的水流滑移长度,大约在20–80 nm左右。结果显示,两者的差异较大,最大相差100%,表明不宜用K-L MⅠ计算具有吸附层厚度影响的滑移长度。利用K-L MⅡ解释了纳米颗粒吸附造成孔道减小而注水量增加的矛盾,为阐述纳米减阻机理提供了理论依据。K-L MⅡ也适用于吸附层厚度为0的水流滑移效应,具有普适性。

关键词：纳米颗粒吸附层减阻机理滑移模型均质多孔介质

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非线性能量汇的全局动力学及幅频特性分析

非线性能量汇的全局动力学及幅频特性分析

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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：臧健陈立群上海大学上海市应用数学和力学研究所上海 200072 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海 200072 上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海 200072 上海大学理学院上海 200444

本文对受迫振动下带有非线性能量汇的系统进行了全局动力学分析。首先通过全局分岔分析了带有非线性能量汇的系统的动力学特性。其次，通过时域响应、相图、频谱以及庞加莱映射对系统的动力学行为进行了定性研究，发现系统存在着周期振... 详细信息

本文对受迫振动下带有非线性能量汇的系统进行了全局动力学分析。首先通过全局分岔分析了带有非线性能量汇的系统的动力学特性。其次，通过时域响应、相图、频谱以及庞加莱映射对系统的动力学行为进行了定性研究，发现系统存在着周期振动以及混沌现象。再次，应用谐波平衡法结合弧长延伸法对系统的幅频特性进行定量研究，并对谐波阶数的选取进行了谈论。最后，应用龙哥库塔法对解析解进行了数值验证，以李雅普诺夫定律判断了系统的稳定性，并找出系统不同类型的分叉点。

关键词：非线性能量汇谐波平衡法稳定性分叉

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非线性刚度非线性阻尼隔振系统参数识别

非线性刚度非线性阻尼隔振系统参数识别

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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：胡广深陆泽琦丁虎陈立群上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学力学系上海200444 上海大学力学在能源工程中的利用重点实验室上海200072

本文基于非线性隔振中的振幅跳跃现象，对隔振系统中的非线性刚度、非线性阻尼参数进行识别。振幅跳跃是非线性隔振系统特有的现象，指的是在特定激励条件下出现振幅突然变化现象，振幅跳跃现象按照振幅突然变大和变小分为上跳现象和下... 详细信息

本文基于非线性隔振中的振幅跳跃现象，对隔振系统中的非线性刚度、非线性阻尼参数进行识别。振幅跳跃是非线性隔振系统特有的现象，指的是在特定激励条件下出现振幅突然变化现象，振幅跳跃现象按照振幅突然变大和变小分为上跳现象和下跳现象。本文通过固定激励幅值下改变激励频率和固定激励频率下改变激励幅值两种方式观测振幅跳跃现象，得出了两种方式下振幅跳跃处相应的激励频率和激励幅值，具体为上跳频率、下跳频率、上跳力幅和下跳力幅。首先利用谐波平衡法求出非线性隔振系统的幅频方程，通过理论推导及数学近似，由幅频方程得出系统线性刚度、线性阻尼、非线性刚度、非线性阻尼四个参数关于上跳频率、下跳频率、上跳力幅和下跳力幅的解析表达式，识别出非线性隔振系统的参数。然后选取一组非线性隔振系统参数，通过数值仿真得出系统的上跳频率、下跳频率、上跳力幅和下跳力幅，进而得到线性刚度、线性阻尼、非线性刚度、非线性阻尼的参数识别结果，与选取的系统参数进行对比验证。最后以非线性刚度非线性阻尼隔振系统为例，进行参数识别。通过数值模拟对给出的两种参数识别方法加以验证，并对结果进行对比，结果相吻合。可以为实验条件下，含有非线性刚度、非线性阻尼隔振系统的参数识别提供理论指导。

关键词：参数识别跳跃现象非线性刚度非线性阻尼数值验证

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