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第十三次全国物理力学大会

作者：贺耀龙胡宏玖上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海200072

纤维状具有自支撑作用的中空纤维膜在气体分离方面应用广泛.然而,在该膜的纺制过程中,加工工艺(快速凝固等)往往造成其物理老化,直接导致膜渗透性能的大幅下降,减小膜的使用寿命.本文利用中空纤维膜的结构特点建立了表征膜物理老化的自...

纤维状具有自支撑作用的中空纤维膜在气体分离方面应用广泛.然而,在该膜的纺制过程中,加工工艺(快速凝固等)往往造成其物理老化,直接导致膜渗透性能的大幅下降,减小膜的使用寿命.本文利用中空纤维膜的结构特点建立了表征膜物理老化的自由体积一维扩散模型并给出了解析解,得到了物理老化过程中膜渗透性能随老化时间的解析表达式,并获得了衡量老化进程的特征老化参数及老化函数用以表征老化由非平衡态向平衡态的过渡过程.对6FDA-mPDA单层中空纤维膜和Matrimid/PSf双层非对称中空纤维膜对O2、CH4、N2和CO2的渗透速率以及6FDA-Durene Polyimide中空纤维膜在不同剪切率下对O2和CO2的渗透率的计算结果表明,该解析模型可以很好地预测物理老化对中空纤维膜气体渗透速率的影响.

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有结构壁面上液滴运动特征的耗散粒子动力学模拟

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物理学报 2013年第13期62卷 355-361页

作者：姚祎周哲玮胡国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

本文采用耗散粒子动力学方法,研究了恒定外力驱动下液滴在有结构壁面上的运动过程.通过研究液滴在通过壁面结构时前缘接触点和前进角的变化,分析了液滴的运动特征.研究结果表明,在不同润湿性或不同外力驱动下,存在使液滴运动最快的"... 详细信息

本文采用耗散粒子动力学方法,研究了恒定外力驱动下液滴在有结构壁面上的运动过程.通过研究液滴在通过壁面结构时前缘接触点和前进角的变化,分析了液滴的运动特征.研究结果表明,在不同润湿性或不同外力驱动下,存在使液滴运动最快的"最优"壁面结构,并对其机理进行了讨论.本文还探讨了壁面润湿性、热涨落以及外力对液滴运动状态的影响.

关键词：微流体有结构壁面润湿性耗散粒子动力学(DPD)

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经典水波问题中若干奇异现象的消除

经典水波问题中若干奇异现象的消除

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第十四届现代数学和力学学术会议

作者：卢东强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

本文简要综述了经典Cauchy-Poisson和Neumann-Kelvin水波问题的最新发展.在传统的势流理论框架下,忽略了表面张力和粘性,Cauchy-Poisson和Neumann-Kelvin波动具有若干奇异现象,例如瞬态波动不衰减;当场点接近源点时,波长无限递减而波幅... 详细信息

本文简要综述了经典Cauchy-Poisson和Neumann-Kelvin水波问题的最新发展.在传统的势流理论框架下,忽略了表面张力和粘性,Cauchy-Poisson和Neumann-Kelvin波动具有若干奇异现象,例如瞬态波动不衰减;当场点接近源点时,波长无限递减而波幅却无限增大;在表面上运动的点源或点力生成的船行波在运动轨迹附近散波的幅度逐渐趋向无限大.这些现象通过引入表面张力和粘性可有效消除.当波动的相函数存在拐点时,需要联合采用Stokes和Scorer驻相法来预测远场波动行为.

关键词：水波问题流体粘性表面张力远场波动行为

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锂离子电池电极中锂枝晶的实时原位观测

锂离子电池电极中锂枝晶的实时原位观测

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第一届全国储能科学与技术大会

作者：朱建宇冯捷敏郭战胜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大学理学院力学系

锂离子电池尽管已成为便携式电子设备的主流电源,也是电动汽车、混合动力汽车等电源的主要选择之一,但依然存在使用过程中因形成锂枝晶而发生内短路的安全隐患。本文设计了一个宏微观实验研究商业用锂离子电池电极材料的充放电循环性能... 详细信息

锂离子电池尽管已成为便携式电子设备的主流电源,也是电动汽车、混合动力汽车等电源的主要选择之一,但依然存在使用过程中因形成锂枝晶而发生内短路的安全隐患。本文设计了一个宏微观实验研究商业用锂离子电池电极材料的充放电循环性能。在常温小电流充放电条件下,实时原位地捕捉电极中的锂枝晶,观测锂枝晶的产生、生长、消融以及死锂残留等过程。实验结果揭示了锂枝晶不仅仅只是大电流过充或低温充电状态下的产物,常温常态小电流充电条件下依然能够生成锂枝晶。实验发现:锂枝晶出现在充电后期,随后直线伸长,尖端区域形貌保持不变;放电时,锂枝晶逐渐消融,尖端区域形貌依然不变,放电结束后电极上有死锂残留。

关键词：锂离子电池原位实时观测锂枝晶死锂

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海洋表面波的3-4-5波共振守恒理论

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物理学报 2013年第13期62卷 557-560页

作者：黄虎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

面对海洋表面完整的两大波要素—-张力波和重力波,构建出一个确定、丰富、基本的有限水深海洋表面波的"3-4-5波共振守恒理论".与以往经典、现代的多种结果相比,充分保证了该理论的"精确性、对称性、完备性",为后继... 详细信息

面对海洋表面完整的两大波要素—-张力波和重力波,构建出一个确定、丰富、基本的有限水深海洋表面波的"3-4-5波共振守恒理论".与以往经典、现代的多种结果相比,充分保证了该理论的"精确性、对称性、完备性",为后继、普适的海洋波湍流统计理论提供了一个必备基础.

关键词：海洋表面波 Hamilton描述 3-4-5波共振波湍流

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轴向加速运动黏弹性梁受迫振动中的混沌动力学

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物理学报 2013年第20期62卷 68-74页

作者：丁虎严巧赟陈立群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 上海大学力学系上海200444

研究了黏弹性轴向运动梁在外部激励和参数激励共同作用下横向振动的混沌非线性动力学行为.引入有限支撑刚度,并考虑黏弹性本构关系取物质导数,同时计入由梁轴向加速度引起的沿径向变化的轴力,建立轴向运动黏弹性梁横向非线性振动的偏微... 详细信息

研究了黏弹性轴向运动梁在外部激励和参数激励共同作用下横向振动的混沌非线性动力学行为.引入有限支撑刚度,并考虑黏弹性本构关系取物质导数,同时计入由梁轴向加速度引起的沿径向变化的轴力,建立轴向运动黏弹性梁横向非线性振动的偏微分-积分模型.通过Galerkin截断方法研究了外部激励的频率和因速度简谐脉动引起的参数激励的频率在不可通约关系时轴向运动连续体的非线性动力学行为,并对不同截断阶数的数值预测进行了对比.基于对控制方程的Galerkin截断,得到离散化的常微分方程组,使用四阶Runge-Kutta方法求解.基于此数值解,运用非线性动力学时间序列分析方法,通过Poincaré映射,观察到轴向运动梁随扰动速度幅值的倍周期分岔现象,并比较了有无外部激励对倍周期分岔的影响.分别在低速以及近临界高速运动状态下,从相平面图、Poincaré映射以及频谱分析的角度识别了系统中存在的准周期运动形态.

关键词：轴向运动梁非线性混沌分岔

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锂离子电池中应力、电化学反应与扩散的耦合作用机制

锂离子电池中应力、电化学反应与扩散的耦合作用机制

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2014年全国固体力学学术大会

作者：宋亦诚李宗赞张俊乾上海大学力学系上海 200444中国上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海 200444中国上海市力学在能源工程中的应用重点实验室上海 200444中国上海市应用数学与力学研究所上海大学上海200072中国

在锂离子电池的充放电过程中，锂离子通过在电极与电解液界面处发生的电化学反应嵌入电极，随后在电极活性材料内部扩散并储存。电化学反应以及锂离子在活性材料内部的扩散决定了充放电的速度，影响电极内锂离子浓度的时空分布以及扩散...

在锂离子电池的充放电过程中，锂离子通过在电极与电解液界面处发生的电化学反应嵌入电极，随后在电极活性材料内部扩散并储存。电化学反应以及锂离子在活性材料内部的扩散决定了充放电的速度，影响电极内锂离子浓度的时空分布以及扩散应力，因此非常的重要。

关键词：

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平板型锂离子电池电极扩散应力的大变形分析

平板型锂离子电池电极扩散应力的大变形分析

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第十四届现代数学和力学学术会议

作者：邵贤钧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

随着硅、锡等新型锂离子电池阳极材料的出现，对活性材料的力学分析显得更为重要。常规阳极材料石墨的理论比容量远远低于硅。然而硅在完全锂化后会发生巨大的变形导致硅材料的开裂与粉碎，进而严重影响循环性能。鉴于新型硅电极存在巨...

随着硅、锡等新型锂离子电池阳极材料的出现，对活性材料的力学分析显得更为重要。常规阳极材料石墨的理论比容量远远低于硅。然而硅在完全锂化后会发生巨大的变形导致硅材料的开裂与粉碎，进而严重影响循环性能。鉴于新型硅电极存在巨大变形的特点，本文采用大变形理论，对电极内应力与变形进行了分析。并将结果与小变形理论对比，认为对于硅这类材料，应采用大变形理论进行计算。

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锂离子电池薄膜电极的分层起始时间和特征尺寸

锂离子电池薄膜电极的分层起始时间和特征尺寸

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第十四届现代数学和力学学术会议

作者：吕淳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

薄膜-基体结构是新型高容量锂离子电池常见的结构形式。实验发现在充放电过程中存在薄膜与基体之间的脱粘分层的现象，这直接导致了电池容量的损失和阻抗的升高。本文基于内聚力模型，建立了一套半解析方法来预测薄膜电极的分层起始时...

薄膜-基体结构是新型高容量锂离子电池常见的结构形式。实验发现在充放电过程中存在薄膜与基体之间的脱粘分层的现象，这直接导致了电池容量的损失和阻抗的升高。本文基于内聚力模型，建立了一套半解析方法来预测薄膜电极的分层起始时间和特征尺寸，并讨论了关键参数对他们的影响。此外，在基于基体刚性的假设之下，本文还得到了特征尺寸的解析解。根据数值计算结果和基于基体刚性假设的解析解，本文给出了特征尺寸的简单近似表达式。本文还考虑了更为精细的轴对称扩散模型，更精确地描述了浓度分布。本文发现分层起始存在两个模式：滑移和张开。较大的充电载荷可能使分层模式从滑移向张开转变。本文的分析还显示，避免分层发生的特征尺寸几乎只与界面性能和最大体积膨胀量有关。

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平板型锂离子电池电极扩散应力的大变形分析

平板型锂离子电池电极扩散应力的大变形分析

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2014年全国固体力学学术大会

作者：邵贤钧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

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