外部载荷对硅电极锂电池循环性能的影响

硅具有高比容量和低电压平台等优点,被认为是最有前途的锂离子电池负极材料之一。然而,硅电极在锂化/脱锂过程中巨大的体积膨胀以及伴随的材料破裂和粉化,限制了其倍率性能和循环性能。现有研究表明,在循环过程中对硅电极施加外部载荷能有效提高电池的循环性能。本研究提出了一种宏观调控方法,即通过施加外部机械载荷以提高硅电极锂离子电池的容量保持率。采用设计定制的原位充放电加压实验设备,以CR2032纽扣电池为对象开展实验,通过充放电循环测试验证了该方法的有效性。实验结果显示,在CR2032电池表面施加0.2 MPa大小的轴向外部载荷,可以有效抑制硅电极在充放电过程中的膨胀,并调节电池内部状态。经过50个充放电循环后,电池容量保持率将从无外部载荷时的59%提升至70%。同时,由于硅电极活性物质颗粒在锂化和脱锂过程中存在不同的应力状态,提出了一种新的调控方法,即在循环过程中在电极材料的锂化阶段施加0.1 MPa大小的外部载荷,并在脱锂阶段施加0.2 MPa的载荷。实验结果证明,该方法可以进一步提高硅电极锂离子电池的循环性能。此外,电极表面的扫描电子显微镜成像结果也支持了这一结论。本研究采用的外部机械载荷施加方法,为从宏观角度提高硅负极锂离子电池性能提供重要的借鉴。

浮式生产储油卸油装置上压力容器外部载荷及疲劳分析

压力容器是浮式生产储油卸油装置(FPSO)上的重要组成部分。由于海洋环境比陆地环境复杂,FPSO上的压力容器与陆地上静设备在外部载荷的考虑上有很大的不同。在现有压力容器相关资料中,少有提及到FPSO上的压力容器外部载荷的计算。介绍了如何考虑FPSO上压力容器的外部载荷,并以1台典型的卧式设备为例,重点介绍了通过公式法对支撑及焊缝进行疲劳校核,可为FPSO上压力容器的设计提供参考。

轿车轮毂轴承外部载荷计算方法及其特性

采用基于轿车线性化刚体运动的稳态转弯模型对轮毂轴承外部载荷进行推导计算,进而对轴承外部载荷的特性进行了分析。结果表明,轮毂轴承径向外部载荷与轿车侧向加速度呈线性关系,轴向外部载荷与侧向加速度呈二次非线性关系。在绝大部分行驶里程范围内,轮毂轴承轴向外部载荷对侧向加速度的绝对变化率恒大于径向外部载荷对侧向加速度的绝对变化率。侧向加速度显著影响轮毂轴承外部载荷,其对轴向外部载荷的影响显著程度高于径向外部载荷。

基于外部载荷位置预测的光纤传感器故障信号识别技术

为了解决传感器故障识别过程中识别效率低和精度低的问题,提出了基于外部载荷位置预测的光纤传感器故障信号识别方法。通过合成外差算法和傅里叶变换解调和去噪传感器信号;采用本征模函数提取不同故障下信号特征,并将其分为状态信息和扰动分量两部分,计算二者之间的近似性,结合线性模型提取故障信号特征向量;利用系统灰色性故障识别方法和外部载荷位置预测传感器多角度负载并进行融合处理,构建灰色关联矩阵计算其与标准数据之间的贴近度,完成光纤传感器故障信号识别。仿真分析结果表明,所提方法在故障信号解调、去噪以及识别方面均具有明显的优势。对深入研究传感器起到了一定的推动作用。

外部载荷对轨道车辆转向架构架结构静强度影响程度的评估方法

基于载荷影响系数反映外部载荷对车辆转向架构架结构静强度的影响程度,分析外部载荷与结构应力响应之间的传递关系,推导载荷影响系数的计算公式,提出基于载荷影响系数评估外部载荷对车辆转向架构架结构静强度影响程度的方法。设计某型号车辆转向架构架的实验室结构静强度台架试验,采用该评估方法分析各试验载荷对该转向架构架结构静强度的影响程度。结果表明:不同外部载荷对不同测点处结构静强度的影响程度有较大差异,载荷影响系数能够量化这种差异,而且通过该系数能确定对结构静强度影响最大的外部载荷;当某外部载荷发生线性变化时,载荷影响系数也随之变化,载荷影响系数幅值越大、变化曲线的斜率越大,说明该外部载荷对结构静强度的影响程度也越显著。

搭接-叠片式箔片气体动压轴承转子动力学特性实验研究

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承,同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台,通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性,分析了转子不平衡量和外部载荷对该轴承-转子系统的转子动力学影响。起飞实验结果表明,本文所研制的搭接式径向箔片气体动压轴承的起飞转速约为7500 r/min,最大起飞转矩约为220 N·mm。转子降速实验研究结果表明,随着转子不平衡量的增加,转子系统1X频振动幅值逐渐增大、二阶临界转速逐渐降低、次频振动发生频率逐渐提前;随着转子转速的增加,转子系统1X频振动呈现先增大后减小的趋势、次频振动幅值整体逐渐增大;在减小顶箔结构的圆心距后,转子系统稳定性增加。不平衡量与外部载荷加载耦合实验结果表明,不平衡量与外部载荷都会激起系统的次频振动,次频振动幅值随转速升高而增大;并且在激起次频振动方面,不平衡量与外部载荷之间存在着相互放大作用。

水下卧式采油树在役工况安全风险分析

深水油气生产对水下采油树系统的可靠性有着极高的要求。为保障我国首套国产化深水水下采油树在役生产工况下的安全运行,建立了改进型危险与可操作性分析法(HAZOP),将改进后的发生可能性和严重度等级划分及风险矩阵作为风险评判的依据,通过对油气生产过程、化学药剂注入过程以及水下控制系统电力/通信过程等3个生产节点进行风险评价,得到水下采油树在役过程中的36个中度风险点,并提出了相应措施;采用数值模拟方法,建立了水下采油树-井口系统力学模型,对系统在役过程中所受到的海流载荷、地震与腐蚀等风险进行分析。研究结果表明,水下采油树在各类工况下的最大应力在20 MPa以下,最大弯矩在0.3 MN·m以下,安全性满足生产要求;但在腐蚀后百年一遇海流及大于6.5级地震载荷下,系统最大弯矩超出极端环境许用值,安全性不能保障。所得结论可为我国水下采油树的应用提供指导,能够有效保障采油树服役期间的安全性。

外载对球形颗粒电极锂化过程的扩散影响

锂离子电池在使用过程中不可避免地受到外部机械载荷的作用,而这种载荷会对电池产生重要影响。基于小变形和线弹性等理论建立了在外部机械载荷作用下的球形颗粒电极锂化过程的力化耦合模型。计算结果表明,随着扩散持续,外部应力梯度对扩散过程的影响逐渐增大,稳态时球心处锂离子浓度低于球表面处浓度。正应力梯度对离子的扩散具有抑制作用。而对于复杂形式的外载,稳态时锂离子浓度沿径向呈现非线性不均匀分布状态。

铝合金7N01在工作载荷下焊接残余应力的松弛行为

以A7N01铝合金的焊接平板试样来研究静态、动态载荷作用下焊接残余应力场的松弛规律,确定焊接残余应力的松弛条件。采用动态应变测量系统以及超声波法对焊接残余应力的释放过程进行跟踪测量。

形状缺陷条件下半球形封头屈曲特性研究

本文主要研究带有三种不同形状缺陷的半球壳的屈曲特性。半球壳的厚径比为0.013。采用锥形压头对半球壳进行加载,使其产生3 mm深的凹坑缺陷,然后在半球壳外表面施加均布载荷使其失稳,研究不同形状缺陷条件下半球壳的屈曲载荷和破坏模式。此外,文中展示了不同形状缺陷条件下缺陷幅值对屈曲载荷的影响规律,并与试验结果进行对比分析。结果表明,采用凹坑缺陷的评估标准更适用于球形封头的设计,而集中力缺陷的评估标准则过于保守。

风机塔筒螺栓在线监测装置

实施背景塔筒是直接影响风电机组安全和生存的重要部件,风电机组的塔筒是多级多段通过螺栓链接组合连接的,塔筒是通过与基础连接落地的。塔筒在长期运转过程中,会受到自然环境外部载荷、机组自重运行载荷的影响和塔筒基础地质条件变化的影响,导致塔筒疲劳、塔筒连接螺栓松动、甚至断裂。极端条件还可能直接导致风电机组的倒塔等重大安全事故,因此对塔筒螺栓状态的实时监测和对重大故障的及时预测预警显得尤为重要。

破裂岩石的力学性质分析

在分析岩石破裂结构形式的基础上 ,重点建立了含单裂隙破裂岩石的强度与破裂结构形式和应力状态变化的关系 ,分析了含裂隙岩石 (体 )内部应力状态的不均匀性及裂隙内部应力随外部荷载变化而发生的主应力偏转等因素对整个含裂隙岩石结构体强度的影响 ,并进一步推广到多裂隙岩石的强度分析 .所得结果可用于有限元分析 .

结构振动控制

土木工程结构受到外部传来的荷载:如地震、风和海浪等作用,会产生振动。对工程结构本身来说,这些振动是非常有害的,它使得结构的寿命缩短;并导致结构的破坏,使居住者产生不舒适感,增加维护的工作量以及增加建筑投资等等。因此,必须将这些振动尽量减小,甚至消除。这样就需要对结构的振动进行有效的控制。

海洋采矿输送管道运动阻力分析

根据软管采矿系统工作时管道的运动规律 ,采用合适的海流速度的经验计算公式和微幅重力波理论 ,推导出了输送管道运动时海水质点与管道的相对速度和加速度的计算公式 ;然后根据Morsion方程 ,推导出在海浪和海水作用下的管道运动的阻力计算公式。上述管道运动的阻力计算公式可直接应用于采矿系统的载荷分析。

液压支架顶梁外载作用位置理论研究与应用

针对液压支架顶梁外载作用位置不明确的问题,基于顶板弹性岩梁假设,研究了工作面顶板岩层挠度变化情况,推导出外部载荷在液压支架顶梁上的作用位置,给出了两柱掩护式液压支架顶梁前后端到支架合力作用点距离之比和四柱支撑掩护式顶梁长度确定原则。结果表明,支架合力在顶梁上合理位置的比值为2.67,理论结果与经验数据基本一致,可以用于液压支架设计。

模具型面变形影响因素的研究

提出了将模具按照功能分块进行关键设计参数对外部载荷响应的研究方法。定义型面塌陷量指标评价结构外部载荷下模具型面的响应情况。设计正交实验分析模具结构关键参数对模具型面在外界载荷下型面塌陷量影响的显著性顺序;确定了关键结构参数的显著性顺序,并分析了显著性的单因素与型面塌陷量的关系。

计入热效应的曲轴主轴承润滑性能影响因素分析

针对曲轴主轴承润滑性能的影响因素,建立计入热效应的主轴承弹性流体动力润滑模型,模型将轴承外部载荷、轴承间隙和进油温度作为变量,分析了主轴承在不同变量下的最大油膜压力、最小油膜厚度、最高轴承温度和最大摩擦功率损失。结果表明,计入热效应对曲轴主轴承有较大影响,当轴承外部载荷增大时,轴承的最大油膜压力、最小油膜厚度和最大摩擦功率损失均会增大;当轴承间隙变小时,轴承的最大油膜压力减小,轴承温度升高;当进油温度增加,轴承最大油膜压力增大、最小油膜厚度减小、最大摩擦功率损失减小。

基于铣车复合加工中心动横梁变形曲线的研究

针对铣车复合加工中心在铣削加工的条件下,计算出作用在动横梁上的外部载荷,运用ANSYS软件分析动横梁的变形情况,得出动力摆头在动横梁不同位置的变形,并结合数值分析和Matlab软件绘出动横梁的整体变形曲线图,为后续对动横梁进行反变形补偿提供理论依据。

FRP无人增音机井设计

前言无人增音机井是地下电缆通讯工程的必备设施,增音机等重要信息传输设备安装其内,人员需定期进入内部进行设备检查维护。随着通讯事业的迅速发展,对无人增音机井的需要量日益增多。通常,无人增音机井采用砖石结构或钢筋混凝土建造。由于无人增音机井长年埋设于地下工作,要经受正向土压、侧向土压、外部载荷、浮力、地震、介质腐蚀、大气曝晒、温度交变、水浸蚀等多种因素的综合作用,因此,它需兼有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀、抗老化、不渗透、运输安装方便、使用寿命长等性能。复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、抗老化、易成型等特点,适合于制造无人增音机井。现将其设计、计算、试验情况简介如下。

微纳米结构的电驱动模塑成形工艺及其界面物理行为研究

纳米压印技术具有低成本、高效率、高分辨率的优势,被国际半导体技术路线图（I T R S）列为22n m以下节点集成电路制造的候选技术之一,被工业界寄予了厚望。尽管纳米压印理论上可以等比例复制任意模板结构,但是压印载荷的存在会引起纳米结构变形和位置偏移,制约了纳米压印技术的产业化应用。