机械滥用下锂离子电池的力学响应及安全性预测研究进展

由于具有能量密度高、循环寿命长、质量轻、节能环保和自放电低等优点,锂离子电池近年来在交通工程、航空航天、新能源、机械工程等工业领域得到广泛应用。但锂离子电池在服役过程中不可避免会遭受机械滥用,引发电池内部短路,从而导致热失控,甚至发生着火和爆炸等灾难性后果。因此,亟需开展机械滥用下锂离子电池的力-电-热响应特性和安全性预测方面的研究。本文首先介绍锂离子电池的结构及工程应用,综述了各种机械滥用下锂离子电池力学性能的国内外研究现状,阐明了不同工况下锂离子电池的失效机理;其次,从耐撞性和安全风险预测的角度出发,对锂离子电池的耐撞性指标、安全性评估的研究现状进行了评述;最后,在机械滥用及多物理场耦合下以更全面的视角展望了锂离子电池的未来发展前景,可为锂离子电池多功能结构一体化设计提供一定的参考。

端部约束型腹板开孔预应力波纹钢-混凝土组合梁抗火性能

为研究腹板开孔对端部约束预应力波纹钢-混凝土组合梁抗火性能的影响,采用有限元软件ABAQUS对该类组合梁在高温作用下的力学性能进行了非线性有限元分析,研究了具有端部约束预应力波纹腹板开孔组合梁的内力、跨中挠度演化过程以及破坏模式,并对其耐火性能进行了参数分析。结果表明:受约束预应力波纹腹板开孔组合梁在高温作用下的破坏模式为开孔截面腹板与端部截面波纹腹板及钢梁下翼缘发生局部屈曲;随着温度的升高,组合梁由压弯发展至拉弯的悬链线阶段;在荷载比相同、孔洞均位于剪弯区的条件下,开孔尺寸越大、开孔位置越靠近支座的组合梁进入悬链线阶段的温度越低,相同温度下组合梁挠度越大,抗火性能越差;位于纯弯区的孔洞基本不影响端部约束预应力波纹腹板钢-混凝土组合梁的高温力学性能。