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基于电化学-热耦合模型的锂离子电池日历老化研究
1
作者 徐鹏飞 张睿 丁飞 《电源技术》 北大核心 2025年第8期1638-1649,共12页
锂离子电池在使用过程中会受到循环老化和日历老化的影响。在日历老化中,起主导作用的老化因素是负极SEI膜缓慢增厚所导致的电池性能下降。基于融合SEI生长副反应的电化学-热耦合模型,结合实验表征对日历存储过程中SEI膜生长副反应老化... 锂离子电池在使用过程中会受到循环老化和日历老化的影响。在日历老化中,起主导作用的老化因素是负极SEI膜缓慢增厚所导致的电池性能下降。基于融合SEI生长副反应的电化学-热耦合模型,结合实验表征对日历存储过程中SEI膜生长副反应老化过程进行了深入研究。通过电化学阻抗谱(EIS)和透射电子显微镜(TEM)测试,获取SEI膜阻抗和厚度的数据,修正模型并验证了其准确性。结果表明,SEI膜厚度和阻抗均与老化天数近似呈线性关系增长,且增速受存储SOC的影响,而电荷转移阻抗呈先减小,再增大的趋势。同时SEI生长会造成电极孔隙率下降,严重影响电池容量和性能。该工作揭示了SEI膜在日历存储过程中的动态演变规律,为延长电池寿命和提高安全性提供了理论依据。 展开更多
关键词 锂离子电池 日历存储老化 电化学-耦合模型 SEI生长
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一种兼顾仿真效率和精度的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型 被引量:1
2
作者 王伟 雷晓燕 +1 位作者 罗锟 陈鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期10-20,共11页
车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜... 车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系,并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程,实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解,提高了模型分析精度和数值计算效率;然后,为验证理论模型的正确性,与相关文献结果进行了对比计算,验证了模型和算法的有效性;最后,分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明:采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件,无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用,将导致计算结果失真,采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理;轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著,在模型中应给予考虑;底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小,所产生的误差在可接受范围内;轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度,适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性空间耦合力学 高速铁路 交叉迭代 准弹性修正 有限元模型
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基于电化学-热耦合模型的动力电池逆向仿真建模与参数辨识 被引量:1
3
作者 陶正德 张志超 郭昌梁 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2022-2029,共8页
为了便于终端用户更容易获取到电芯内部相关的电化学参数数据,本文通过逆向拆解的方法结合电化学-热耦合模型,采用有限元仿真分析和电化学参数优化试验的方式,验证了所获取参数的精确性,并通过参数辨识的方式考虑了Bruggman系数,反应速... 为了便于终端用户更容易获取到电芯内部相关的电化学参数数据,本文通过逆向拆解的方法结合电化学-热耦合模型,采用有限元仿真分析和电化学参数优化试验的方式,验证了所获取参数的精确性,并通过参数辨识的方式考虑了Bruggman系数,反应速率常数和固相扩散系数对动力电池充放电性能和温度的影响。研究结果表明:逆向拆解法可以精确地获取电池的动力学参数和热力学参数,对标锂电池的电压、温度误差范围在3%左右;Bruggman系数影响放电中后期的电压,增大数值增加极化,随着Bruggman系数的不断增大电池温度呈现减小趋势;反应速率常数影响全范围内的电压变化,温度随着反应速率常数的增大出现减小的状况,增大反应速率常数减小极化;固相扩散系数影响低SOC范围内的电压,增大数值减小极化。 展开更多
关键词 电化学-耦合模型 逆向拆解 精度验证 参数辨识
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基于刚柔耦合模型的地铁车辆-道岔动力学性能分析
4
作者 李华伟 许孝堂 +1 位作者 刘韦 何俊 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第6期160-167,共8页
[目的]为探究地铁车辆侧向和正向通过12号道岔时的安全性问题,为道岔结构优化与维护提供理论依据,需对地铁车辆-道岔耦合模型动力学性能进行研究。[方法]基于刚柔耦合动力学理论,构建包含车辆、轮轨、道岔等3个子系统的耦合动力学模型... [目的]为探究地铁车辆侧向和正向通过12号道岔时的安全性问题,为道岔结构优化与维护提供理论依据,需对地铁车辆-道岔耦合模型动力学性能进行研究。[方法]基于刚柔耦合动力学理论,构建包含车辆、轮轨、道岔等3个子系统的耦合动力学模型。通过模拟车辆侧向与正向通过道岔工况,对轮轨垂向力和横向力、轮轴横向力、脱轨系数及动态轮重减载率等核心指标数据进行分析。[结果及结论]车辆在侧向和正向两种通过道岔方式下,轮轨垂向力最大值未超过容许阈值,轮轨横向力与轮轴横向力均处于动态平衡范围内;脱轨系数稳定在临界限值以下,动态轮重减载率始终低于安全限值。研究证实,基于刚柔耦合动力学理论构建的地铁车辆-道岔耦合模型能够有效评估车辆通过道岔的安全性。 展开更多
关键词 地铁 车辆-道岔动力学性能 刚柔耦合模型
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离子聚合物胶体的电化学-力学耦合模型及数值方法
5
作者 林銮 杨庆生 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期31-34,共4页
离子聚合物胶体中充满着液体,并能吸附电荷,在外部化学场或电场的激励下,能产生巨大的膨胀。由于这些特性,离子聚合物可以作为电化学-力学驱动器。本文采用电化学-力学多场耦合数学模型,并应用有限元法进行了数值计算。计算结果表明该... 离子聚合物胶体中充满着液体,并能吸附电荷,在外部化学场或电场的激励下,能产生巨大的膨胀。由于这些特性,离子聚合物可以作为电化学-力学驱动器。本文采用电化学-力学多场耦合数学模型,并应用有限元法进行了数值计算。计算结果表明该模型能很好地模拟离子聚合物在电场作用下的离子重分布和胶体的膨胀与收缩行为,同时能计算胶体中离子浓度。 展开更多
关键词 离子聚合物胶体 电化学-力学耦合 质量扩散方程
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基于多尺度、电化学-热耦合模型的锂离子电池生热特性分析 被引量:24
6
作者 田华 王伟光 +1 位作者 舒歌群 严南华 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期734-741,共8页
为实现精确的电池热管理,选取正、负极材料分别为LiyMn_2O_4和LixC_6的层叠式锂离子电池为研究对象,建立了微观-宏观尺度耦合、电化学-热耦合模型,分析了不同放电倍率下单体电池的放电特性及电池包的平均温升、单体电池内部生热机理及... 为实现精确的电池热管理,选取正、负极材料分别为LiyMn_2O_4和LixC_6的层叠式锂离子电池为研究对象,建立了微观-宏观尺度耦合、电化学-热耦合模型,分析了不同放电倍率下单体电池的放电特性及电池包的平均温升、单体电池内部生热机理及变化特性,并详细定量分析了生热量各组成部分所占的比例及变化.分析结果表明:高放电倍率下,电池放电性能变差,温升显著提高,5C放电倍率下,温度升高63,℃.低放电倍率下,可逆热是主要的生热来源,高放电倍率下,液相中的欧姆热是主要的生热来源;相比之下,负极生热量最高,其主要来源于负极的可逆热,隔膜中所占百分比次之,正极最少,其主要来源于正极的不可逆热和欧姆热. 展开更多
关键词 锂离子电池 热管理 电化学-耦合模型 生热速率
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基于电化学-热耦合模型的21700型锂离子电池充放电过程热行为分析 被引量:7
7
作者 徐文军 胡芃 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期645-653,共9页
锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、输出功率大、可承受较宽充放电倍率等特点,已成为电动汽车领域电池开发的研究热点.锂离子电池在循环过程中的热行为对其性能、循环寿命和安全性有着较大的影响.本文基于21700圆柱形锂离子电池建立... 锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、输出功率大、可承受较宽充放电倍率等特点,已成为电动汽车领域电池开发的研究热点.锂离子电池在循环过程中的热行为对其性能、循环寿命和安全性有着较大的影响.本文基于21700圆柱形锂离子电池建立电化学-热耦合模型,并通过实验验证模型的精确性.分析了充电过程中的热行为,包含温度和产热分布.结果表明,充电过程中的温升主要受恒流充电过程的影响,电池平均温度和总产热均呈先上升后下降的趋势,且电池不可逆热占比高于可逆热.通过对比充放电过程的温度分布和产热变化可知,恒流充电过程中的产热和温度均大于恒流放电过程,充电过程具有温度提升时间短、变化速度快、产热峰值高等特点. 展开更多
关键词 锂离子电池 热行为 电化学-耦合模型 充放电循环
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基于电化学-热耦合模型的电池低温脉冲加热 被引量:5
8
作者 张冬冬 文华 欧阳宏伟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3957-3964,共8页
低温环境下,锂离子电池性能下降,充放电困难,严重影响了电动汽车的使用。采用脉冲加热方法是一种解决该问题的有效策略。本工作采用三元锂离子电池,通过对比放电电压曲线和温升曲线的实验值和模拟值建立电化学热耦合模型,仿真分析脉冲... 低温环境下,锂离子电池性能下降,充放电困难,严重影响了电动汽车的使用。采用脉冲加热方法是一种解决该问题的有效策略。本工作采用三元锂离子电池,通过对比放电电压曲线和温升曲线的实验值和模拟值建立电化学热耦合模型,仿真分析脉冲加热下锂离子电池的电化学和热特性,研究不同脉冲振幅和环境温度下的产热分布。结果表明,在环境温度为-8℃时,4 C脉冲加热电池的温升是2 C脉冲加热的2.25倍。欧姆热和极化热决定着总产热量的大小。环境温度越低,锂离子电池的极化越严重,但随着脉冲的进行,极化有所平缓。大脉冲电流和较低温度下的脉冲加热有更大的温升速率。脉冲加热后电池表面最高温度在几何中心偏下的位置,且最大温差不超过2℃,具有良好的温度均匀性。 展开更多
关键词 锂离子电池 低温性能 脉冲加热 电化学-耦合模型 温度分布
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腐蚀缺陷对921A钢力学-电化学性能的影响 被引量:1
9
作者 刘德红 徐庆林 王向军 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2905-2915,共11页
针对目前舰船腐蚀电场方面的研究没有考虑舰船在服役环境中因应力应变造成腐蚀加剧的问题,基于金属/溶液的力学-电化学耦合模型,推导应力应变条件下腐蚀缺陷深度和缺陷宽度对舰船921A钢壳体及溶液应力分布,腐蚀电位、电流密度以及腐蚀... 针对目前舰船腐蚀电场方面的研究没有考虑舰船在服役环境中因应力应变造成腐蚀加剧的问题,基于金属/溶液的力学-电化学耦合模型,推导应力应变条件下腐蚀缺陷深度和缺陷宽度对舰船921A钢壳体及溶液应力分布,腐蚀电位、电流密度以及腐蚀电场影响规律的理论表达式,采用COMSOL Multiphysics软件对耦合模型开展仿真计算。研究结果表明:腐蚀缺陷深度越大或者缺陷宽度越小,腐蚀缺陷处的应力集中越明显;溶液中的电位差随着缺陷深度的增大而增大,金属/溶液界面的腐蚀电位随着缺陷深度的增大而急剧负移,而腐蚀电位随着缺陷宽度的减小小幅负移;缺陷深度对阳极电流密度、阴极电流密度和净电流密度的影响均大于缺陷宽度,缺陷两端点的净电流密度为负;电场模量随着缺陷深度的增大而逐渐增大,随着缺陷宽度的增大而逐渐减小。 展开更多
关键词 腐蚀缺陷 力学-电化学耦合模型 腐蚀电场 弹性变形 塑性变形
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基于颗粒重组理论的水合物沉积物温-压耦合热力学模型
10
作者 周瑞 白冰 杨光昌 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1226-1235,共10页
水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力... 水合物沉积物赋存时的温度和孔隙水压变化对沉积物的力学性质影响明显。基于颗粒重组理论,通过引入温-压耦合系数δ、剪应变和体应变胶结应力衰减方式(λ_(v),λ_(s))和水合物饱和度影响下的剪胀方程d,建立了水合物沉积物温-压耦合热力学模型。利用数值模拟结果同室内试验结果的对比分析,从宏观力学性质变化和微观作用机理两个角度探讨了围压、水合物饱和度和温-压耦合系数对沉积物力学特性的影响。最后,对模型中的刚度系数和体应变衰减参数进行敏感性分析。结果表明:引入温-压耦合系数的水合物沉积物模型能够很好的描述沉积物赋存的温度和水压同其力学特性变化关系。环境温度降低和水压增大增强了微观层面水合物的胶结强度和刚度,宏观表现为峰值强度、应变软化和剪胀性提高。刚度系数γ通过增大沉积物初始刚度使得沉积物表现出更强的峰值强度。体应变衰减参数λ_(v)通过提高胶结应力衰减速率增强沉积物的应变软化特性。 展开更多
关键词 -耦合系数 颗粒重组理论 力学模型 水合物沉积物 剪胀方程
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高速动车组柔性车体-座椅-人体系统耦合振动特性 被引量:1
11
作者 高建敏 王谢堂 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期167-181,共15页
针对高速轻量化动车组与人体之间动力耦合振动特性研究不充分的问题,基于多体动力学理论和刚柔耦合理论,建立考虑动车组柔性车体与座椅及坐姿人体耦合振动响应的高速动车组柔性车体-座椅-人体耦合动力学模型,研究高速铁路随机轨道不平... 针对高速轻量化动车组与人体之间动力耦合振动特性研究不充分的问题,基于多体动力学理论和刚柔耦合理论,建立考虑动车组柔性车体与座椅及坐姿人体耦合振动响应的高速动车组柔性车体-座椅-人体耦合动力学模型,研究高速铁路随机轨道不平顺激励下人体生物力学特性对高速轻量化动车组振动特性的影响,以及车体柔性振动作用下不同座位处人体的动力响应特征。结果表明:人体生物力学特性会增大车体某些柔性模态频率;满座工况下,基于人车耦合动力学模型得出的5 Hz频率以上的共振峰频率和横向共振峰幅值较传统车辆动力学模型的大,而垂向共振峰幅值则较传统车辆动力学模型的小;车体振动响应的1阶峰值频率明显降低,而幅值则略有增加;人体在一定程度上起到阻尼吸振的作用,在300 km·h^(-1)行车速度和满座工况下,人体可明显抑制车体5 Hz频率以上的高频垂向振动,而弹性车体的振动则会激发人体垂向5.25 Hz和横向2.13 Hz频率左右的固有模态,使人体在该频域下的振动能量有所增加。因此,若以车体地板振动加速度代替人体响应评估高速动车组的振动舒适性,会与真实的人体振动程度存在一定偏差。 展开更多
关键词 高速动车组-座椅-人体耦合力学模型 人体生物力学特性 耦合振动特性 轻量化车体 坐姿人体
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考虑力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维非线性固结与污染物运移耦合模型 被引量:2
12
作者 江文豪 李江山 冯晨 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2289-2298,共10页
针对力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维固结与污染物运移耦合过程,考虑了土体压缩性和渗透性的非线性变化,建立了相应的耦合模型,并利用有限差分法对该模型进行了求解。通过与有限元软件COMSOL Multiphysics计算结果和已有解析解计算... 针对力学-化学荷载下压实黏土垫层中一维固结与污染物运移耦合过程,考虑了土体压缩性和渗透性的非线性变化,建立了相应的耦合模型,并利用有限差分法对该模型进行了求解。通过与有限元软件COMSOL Multiphysics计算结果和已有解析解计算结果展开对比分析,对所建耦合模型正确性进行了验证。基于所建模型,比较研究了两种假定情况下力学荷载pu和渗滤液中污染物浓度Cb对耦合过程的影响。结果表明:当忽略非线性压缩和渗透特性时,力学荷载pu的增大会使污染物运移速率降低;但当考虑非线性压缩和渗透特性时,pu的增大会使污染物运移速率增大,这主要是由于污染物运移过程会受对流和扩散作用的综合影响。污染物浓度Cb的增大会使沉降量增大,超孔隙水压力值减小,也会使得污染物运移速率降低;相比于忽略非线性的情况,考虑非线性情况下Cb对沉降量、超孔隙水压力和污染物运移速率的影响会减弱。 展开更多
关键词 非线性固结 污染物运移 力学-化学荷载 压实黏土垫层 耦合模型
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机车-轨道空间耦合动力学模型及其验证 被引量:12
13
作者 王开云 翟婉明 蔡成标 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期21-27,共7页
基于车辆 -轨道耦合动力学理论 ,以六轴机车为例 ,建立了机车 -轨道空间耦合动力学模型 ,并编制了相应的计算机仿真软件。通过与实车线路试验结果进行比较 ,表明该模型及其仿真软件是正确可靠的 ,可以用于分析研究机车与轨道的动态相互... 基于车辆 -轨道耦合动力学理论 ,以六轴机车为例 ,建立了机车 -轨道空间耦合动力学模型 ,并编制了相应的计算机仿真软件。通过与实车线路试验结果进行比较 ,表明该模型及其仿真软件是正确可靠的 ,可以用于分析研究机车与轨道的动态相互作用问题 。 展开更多
关键词 机车-轨道空间耦合力学 模型 验证 机车 轨道 仿真软件
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填埋气体迁移气-热-力耦合动力学模型的研究 被引量:16
14
作者 薛强 梁冰 +1 位作者 孙可明 刘晓丽 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期54-59,共6页
基于连续介质力学 势弹性力学原理 ,运用多场耦合理论建立了填埋场中可压缩垃圾气体迁移耦合的动力学模型 ,并采用摄动法及积分变换法对该强非线性数学模型进行拟解析求解。通过算例对比分析 ,探讨了耦僵动力场中气压、温度和应力变化... 基于连续介质力学 势弹性力学原理 ,运用多场耦合理论建立了填埋场中可压缩垃圾气体迁移耦合的动力学模型 ,并采用摄动法及积分变换法对该强非线性数学模型进行拟解析求解。通过算例对比分析 ,探讨了耦僵动力场中气压、温度和应力变化对可压缩气体迁移的影响 ,得出了垃圾气体迁移过程中的孔隙压力分布规律。结果表明 ,三场耦合作用与非耦合作用相对差别较大 ,耦合效应不能忽略。这为定量化研究垃圾气体在填埋场中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据。 展开更多
关键词 垃圾气体 垃圾填埋场 气体迁移 --耦合力学模型 固体废物处理 二次污染 摄动法 积分变换法
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基于耦合动力学模型的围岩-支架相互作用分析 被引量:10
15
作者 周凯 李明瑞 焦素娟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2534-2539,共6页
液压支架处于与围岩相互作用的工作环境中,因此掌握其耦合作用规律,对于液压支架的抗冲击、自调适设计具有十分重要的意义。以ZY12000/28/64支顶掩护式液压支架为研究对象,运用拉格朗日第二类动力学理论建立6自由度围岩-支架耦合动力学... 液压支架处于与围岩相互作用的工作环境中,因此掌握其耦合作用规律,对于液压支架的抗冲击、自调适设计具有十分重要的意义。以ZY12000/28/64支顶掩护式液压支架为研究对象,运用拉格朗日第二类动力学理论建立6自由度围岩-支架耦合动力学方程。应用该动力学方程,分析了基本顶质量、基本顶初始高度及断裂点位置对液压支架动力学响应的影响。结果表明,立柱千斤顶、平衡千斤顶的受力随着基本顶质量和基本顶初始高度的增加呈线性增大;随着断裂点位置的前移,立柱千斤顶受力增大、平衡千斤顶受力减小。 展开更多
关键词 液压支架 围岩-支架耦合 力学模型 力学响应
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热-水-力耦合作用下岩石损伤力学模型与验证 被引量:5
16
作者 杨金辉 章光 +1 位作者 乔彤 胡少华 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期87-93,共7页
为了探讨高温、高孔隙水压、高围压对岩石损伤破坏的影响,基于损伤力学基本理论,并结合应变等价性原理,建立热-水-力耦合作用下的损伤力学模型,构建表征岩石损伤演化的表达式,通过水-力耦合作用下热损伤花岗岩室内试验验证了该模型的合... 为了探讨高温、高孔隙水压、高围压对岩石损伤破坏的影响,基于损伤力学基本理论,并结合应变等价性原理,建立热-水-力耦合作用下的损伤力学模型,构建表征岩石损伤演化的表达式,通过水-力耦合作用下热损伤花岗岩室内试验验证了该模型的合理性,并根据室内试验确定了模型参数。试验结果表明:提出的模型能较好地反映热-水-力耦合作用下岩石应力-应变过程,且能表征上述作用下岩石损伤演化规律;高温损伤会导致岩石由脆性逐渐向延性转变,而孔隙水压会进一步加剧岩石损伤演化。 展开更多
关键词 --耦合 损伤力学模型 力学特性 损伤演化
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稠油油藏热-流体-力学耦合模型研究及应用 被引量:5
17
作者 孙辉 李兆敏 焦玉勇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2560-2564,共5页
在稠油油藏开发中,由于原油黏度高一般采用注蒸汽开采。基于连续介质力学理论,考虑了热对流的影响,建立了蒸汽注入条件下对地层压力、变形和有效应力定量评价的改进的热-流体-力学耦合数学模型;应用全隐式顺序Galerkin有限元数值解方案... 在稠油油藏开发中,由于原油黏度高一般采用注蒸汽开采。基于连续介质力学理论,考虑了热对流的影响,建立了蒸汽注入条件下对地层压力、变形和有效应力定量评价的改进的热-流体-力学耦合数学模型;应用全隐式顺序Galerkin有限元数值解方案对注蒸汽井热-流体-力学耦合过程进行了数值模拟。计算结果表明,由于地层流体高温膨胀引起的高压力,会导致位移、变形,甚至地层结构破裂;温度对地层破裂形态的影响显著。研究表明,这个改进模型比传统模型更加准确、实用,可以用于蒸汽注入速率优化和油藏、地质、热-流动力反应、地应力水平等综合作用效应研究。 展开更多
关键词 稠油油藏 蒸汽热采 -流体-力学耦合模型 GALERKIN有限元 应力应变分析 热对流
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刚柔耦合仿生胸鳍结构设计与动力学分析
18
作者 郑力新 李宗刚 +3 位作者 王治平 黎斌 夏广庆 康会峰 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期1826-1838,共13页
为描述刚柔耦合胸鳍鳍条运动关系和分析鳍面主被动变形特性,提出了一种多鳍条协同驱动的胸鳍波动方程,建立了胸鳍水动力学模型。首先,基于生物学对鱼类胸鳍形态与结构的相关研究,设计了一类由刚性鳍根-弹性鳍条-柔性鳍膜组成的刚柔耦合... 为描述刚柔耦合胸鳍鳍条运动关系和分析鳍面主被动变形特性,提出了一种多鳍条协同驱动的胸鳍波动方程,建立了胸鳍水动力学模型。首先,基于生物学对鱼类胸鳍形态与结构的相关研究,设计了一类由刚性鳍根-弹性鳍条-柔性鳍膜组成的刚柔耦合胸鳍简化结构;其次,根据鱼类胸鳍波动规律,基于简化的准定常流体阻力模型建立了鳍条运动学和动力学模型,结合欧拉-伯努利梁基本假设推导出鳍条的运动控制方程;然后,利用有限元法对鳍条的运动控制方程进行离散化,结合傅里叶级数拟合得到刚柔耦合胸鳍的波动方程;最后,通过数值模拟和实体实验验证了所得波动方程及水动力学模型的准确性。研究结果表明:胸鳍波动方程涵盖鳍条截面、长度、数量、根部间距、根部夹角、刚度以及鳍条运动特性等参数,具有较高的运动自由度,能够有效模拟鱼类胸鳍的复杂运动行为,适用范围广泛;鳍条刚度与胸鳍波动方程的正弦项系数呈正相关,与余弦项系数呈负相关,刚度越小,胸鳍波动变形越明显;在相同的运动参数下,随着刚度系数增大,胸鳍的平均推力和最大峰值推力均下降,且下降趋势逐渐趋于平缓,故柔性可显著提高胸鳍的推进性能。 展开更多
关键词 刚柔耦合胸鳍 胸鳍波动方程 力学模型 欧拉-伯努利梁理论 鳍条刚度
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1/4车-路耦合动力学模型研究 被引量:12
19
作者 周玉民 谈至明 刘伯莹 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期408-413,共6页
将车辆简化为1/4车模型,路面结构视为地基梁或地基板,建立车-路耦合动力学模型;通过引入动态接触算法,采用直接积分法求解,比较了车-路耦合动力学模型与静力模型结果的差别;讨论了两种模型在车辆非悬挂系质点垂向加速度、车-路耦合作用... 将车辆简化为1/4车模型,路面结构视为地基梁或地基板,建立车-路耦合动力学模型;通过引入动态接触算法,采用直接积分法求解,比较了车-路耦合动力学模型与静力模型结果的差别;讨论了两种模型在车辆非悬挂系质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉、动应变、接缝嵌缝料剪切应变和接缝传荷效率等的异同.结果表明,两种模型的非悬挂质点垂向加速度、车-路耦合作用力、路面板动弯沉和接缝嵌缝料剪切应变等具有较好的一致性,在动应变及接缝传荷效率等方面有一定差异;地基板模型可很好地模拟移动车辆作用下混凝土路面结构的动态响应,而地基梁模型可高效地用于路面结构的接缝传荷、嵌缝料振动模拟.建立的模型可用于水泥混凝土路面动态响应分析和路面性能评价. 展开更多
关键词 道路工程 水泥混凝土路面 1/4车模型 地基梁 地基板 -耦合力学
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提升管与气-固环流床层耦合反应器的流体力学特性及流动模型 被引量:5
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作者 王德武 卢春喜 严超宇 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2235-2242,共8页
针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术,在一套提升管与气-固环流床层耦合反应器大型冷模实验装置上,研究了上部环流床层的流体力学特性。结果表明,在环流床层与提升管耦合操作的情况下,床层内颗粒环流存在两种推动力,分别为静压差推动... 针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术,在一套提升管与气-固环流床层耦合反应器大型冷模实验装置上,研究了上部环流床层的流体力学特性。结果表明,在环流床层与提升管耦合操作的情况下,床层内颗粒环流存在两种推动力,分别为静压差推动力和颗粒喷射推动力;环隙与导流筒之间的整体平均固含率差随导流筒表观气速增加而增加,随颗粒外循环强度增加而降低;颗粒环流速度随导流筒表观气速和颗粒外循环强度增加而增加。通过对环流床层进行动量衡算,建立了提升管与环流床层耦合流动的数学模型,模型平均相对误差在15.95%以内。 展开更多
关键词 耦合反应器 -固环流床 流体力学特性 环流推动力 流动模型
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