恒流充电有限柱体电极浓度分布及扩散诱导应力解析分析

常见的柱状电极模型中,在轴向方向一般采用无限长假设广义平面应变分析方法,本文考虑恒流充电下有限柱形电极模型,基于力-化耦合一般方程,推导出位移与扩散诱导应力解析解.有限柱体电极中浓度分布由仅考虑径向扩散和仅考虑轴向扩散两部分叠加求解.将浓度函数代入力学方程,使用Boussinesq-Papkovich函数得到应力分量解析解.计算了表面自由柱状电极中浓度和应力场,并将其结果与有限元软件计算的结果进行对比计算.结果表明,理论解和数值解中浓度分布一致,应力分量趋势一致数值相差较小,在荷电状态为17.9%时径向应力在中心处相对误差最大约为4%.本文分析了不同长径比柱状电极中径向和轴向单向扩散对应力场的影响,结果表明,随着长径比的增大,轴向扩散对浓度分布影响下降,径向扩散对应力场影响上升.