残余应力及尺寸效应对纳米压痕力学性能的影响研究

为研究残余应力对材料纳米压痕力学性能存在的影响,本文基于低阶应变梯度塑性理论(CMSG),提出了一个采用位错密度描述残余应力的理论模型。根据该理论模型构造了相应的数值积分方案,并结合有限元模型数值分析了尺寸效应和初始残余应力对纳米压痕力学性能的影响。模拟结果发现,残余应力对材料硬度和纳米压痕载荷-位移曲线有显著影响。残余压应力几乎不影响塑性影响区的大小,但由于压痕产生的压应力场和残余压应力场叠加,使得产生压痕后的应力值更大,而残余拉应力对塑性影响区有较大影响。残余应力的存在会导致样品内位错快速增殖,位错密度几乎是无残余应力的10倍。此外,该模型成功地预测了压痕尺寸效应(ISE),即随着压痕深度减小,硬度增加。模型预测结果与已有实验结果的误差在16%以内,从而验证了模型的有效性。

应力对锂离子电池中空碳包覆硅负极电化学性能的影响

针对锂离子电池硅及其复合电极材料,采用Cahn-Hilliard型扩散方程与有限变形理论全耦合的电化学-力模型来描述其在循环锂化过程中的扩散和力学相关性问题,构造高效的数值算法,在商用有限元软件平台上实现对该理论的数值求解.在此基础上,研究了硅电极恒流锂化和脱锂过程,基于界面反应动力学,得到电压响应曲线,计算结果整体趋势与实验结果吻合较好,同时预测的应力响应也与实验结果一致,验证了本方法的有效性.其次,研究了中空碳包覆硅负极锂化过程中的电化学与力学行为,计算结果表明,锂化期间中空碳包覆硅负极应力水平明显低于实心硅负极,随锂化的进行,应力差值越来越大,锂化结束时应力值降低约27%,这种应力的缓解提高了整个电极内化学势水平,使得锂离子浓度水平显著提高,更易达到完全锂化状态.同时,数值研究表明应力水平的缓解延缓了中空碳包覆硅负极的容量衰减(容量提升74%),充分显示出该电极良好的电化学性能.本研究揭示了应力对硅复合电极容量影响的作用机制,为将连续介质电化学-力耦合理论应用于实验预测提供了途径并为电极材料设计提供了理论依据.

综合运输环境下联程查询基础信息平台的实现

现如今交通工具种类繁多,路径繁杂,瑕瑜互见,路径联程成为实现交通方式间优势互补的出行选择。设计和实现了综合运输环境下联程路径查询基础信息平台,根据旅客提供的出发地和目的地从众多路径中筛选出可选路径,帮助旅客在短时间内挑选用时短、搭乘便捷的较优路径,使其旅行的行程规划更加方便快捷,提高出行效率。

基于行人保护开发的aPLI和柔性腿对比研究

腿型冲击器是行人保护腿碰性能开发的基础。本文介绍了aPLI腿型冲击器的结构特点,并以四款车型为例对aPLI腿型和Flex-PLI腿型进行碰撞分析。从单车型腿碰结果和数据统计两方面,分析两腿型碰撞结果的差异及原因。在此基础上,对腿碰结果较差的三款车型进行优化分析。结果表明,相比Flex-PLI腿型,aPLI腿型仿真结果与真实事故更加接近,对行人保护腿碰性能开发要求更高,在相同指标下,对车型下支撑、防撞梁吸能空间和上支撑要求更加严格。