锂电池电极建模:基于 CT vs DFN 模型

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概述 随着电池制造业持续发展以应对交通电动化需求,企业获得加速电池设计与优化进程并降低成本等商业优势的同时也承受着日益增长的压力。新型材料和应用频繁且往往出人意料地涌现使快速优化锂离子电池(LIB)设计对制造商来说极具挑战性,必须摆脱对试错法的依赖,转向包括采用数学建模的更高程度自动化。 LIB 建模的基准模型 Doyle-Fuller-Newman(DFN)框架基于物理的连续介质模型且融合了多孔电极理论,而基于 CT 扫描图像重建的三维模型能够捕捉颗粒的真实几何形状。本研究基于 CT 和 DFN 框架创建锂镍锰钴氧化物(NMC)、磷酸铁锂(LFP)的微观结构模型,模拟不同厚度的电极在不同放电倍率下的电化学性能并进行比较。 图像处理和模拟 本研究中的 LFP 电池为实验室制造,使用电池循环仪(LBT21084)测试 20 ℃ 下的纽扣电池。采用 Nano-CT 设备对 NMC 和 LFP 电极进行扫描,在 Simpleware 软件中对扫描获得的图像数据进行分割、网格划分、测试网格灵敏度,将生成的四面体网格模型导入 COMSOL 软件模拟。结合等离子体聚焦离子束显微镜(PFIB)和二次离子质谱仪(SIMS)在 LFP 电极横截面上对 7Li+ 进行精确的横截面和空间映射。 NMC 和 LFP 中颗粒均呈现正偏态分布,LFP 颗粒平均半径(0.4 μm)显著小于 NMC 颗粒(4.9 μm),LFP 的 CT 子体积内颗粒总数(90 μm 厚电极内含 392 个颗粒)远高于 NMC 的 CT 子体积(80 μm厚电极含 172 个颗粒)。由 NMC 电极的 CT 模型可以获得 CBD 与电解质的体积分数。而对于 LFP 电极,由于 X 射线 CT 的分辨率限制无法捕捉更精细尺度的 CBD 微观结构,因此采用与 P2D DFN 模型类似的均质化方法建模,即在整个域内使用 CBD 与电解质体积分数的平均值。 图:由 CT […]

【天津大学】等离子激元纳腔中分子与金属间电子转移机制理论研究 (ACS Nano 2025)

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摘要 等离激元催化可通过光驱动化学反应,在能源转化和绿色化工等领域展现出广阔的应用前景。然而,在原子尺度上,关于等离激元与分子耦合过程中电子转移机制的理解仍不充分。近期,天津大学陈星教授团队在《ACS Nano》上发表研究成果,系统探讨了等离子激元纳腔中分子与金属之间电子转移的复杂动态过程。从空间分布和原子尺度出发,深入剖析了电子转移机制,为定制化等离激元纳米催化剂的理性设计提供了坚实的理论支撑。研究表明,通过精确调控分子和金属腔体的几何结构、方位特征及其光场的耦合模式,可有效调节电子转移行为,从而提升光催化反应的选择性与效率,这一策略为太阳能利用及可持续化学制造等前沿技术的发展提供了全新思路。 该工作引入了极化键模型(PBM),它如同一台 “原子级摄像机”,能够清晰捕捉纳米团簇与分子界面处的电子转移及键极化行为。研究发现,激发源的性质对电子转移行起到关键作用:当电子激发主要来自分子时,转移行为更为显著;而随着纳腔间距的增大,电子转移效率逐渐降低。此外,不同维度的分子-金属耦合体系表现出差异化的电子转移特性。其中,一维分子与金属簇之间的电子转移尤为明显,表明可以通过改变纳腔间距与分子尺寸来调控电子转移行为(如图1)。 图1. (a)在银纳米腔中的共轭炔烃。吸收光谱的来源分为三部分:(b)共轭炔烃分子(mol)的激发、(c)银(Ag)团簇的激发和mol与Ag间(inter)的电子转移 进一步分析表明,Ag 簇中第一层和第二层原子在界面极化过程中发挥主导作用,凸显出原子空间位置在电子转移与界面极化机制中的关键作用。从键极化角度来看,当激发源主要来自金属时,分子中靠近纳腔中心或方向与近场极化一致的化学键更易发生极化,且一维分子的键极化对金属激发的响应尤为敏感(如图2)。 图2. 分子-金属耦合体系(a)炔烃与纳腔间隙为 9.71 Å 的 AgNC (aly@AgNC),(b)联苯与纳腔间隙为 10.94 Å 的 AgNC (ph@AgNC),(c)石墨烯与纳腔间隙 为9.37 Å 的 AgNC(gf@AgNC)中激发能与键极化之间的相关性 此外,该工作还通过引入点电荷来模拟等离激元近场效应,发现金属尖端的正电荷可有效调控金属与分子之间的电子转移及分子内键的极化。这一发现不仅加深了对分子-金属耦合体系电子转移机制的理解,也为实现等离激元催化过程的精准调控提供了重要的理论依据(如图3)。 图3. (a)在不同局域场下的电子转移吸收光谱对比,(b) 施加正点电荷后,不同原子和化学键对极化率贡献变化的可视化。色盘图表示极化率变化的相位,白色虚线表示总极化率变化的相位 总结 本工作借助 AMS 软件中的 ADF 模块,系统计算了金属纳腔与分子耦合体系的光响应特性,并发展了极化键模型(PBM),将极化率分解为原子与键的两部分贡献,精准刻画了诱导电荷的重新分布过程,从原子尺度揭示了分子-金属耦合体系中电子转移的本质。 参考文献 Hujie He, Xueyang Zhen, Ran Chen, and Xing Chen, Mechanisms of Electron Transfer between Metal Clusters and Molecules in […]

烷基糖苷表面活性剂胶束溶液中深共晶溶剂诱导凝聚:超分子溶剂的形成及其在食品分析中的应用(Talanta 2025)

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摘要 格但斯克工业大学的研究者们研究了数种烷基多糖苷C8-C10胶束溶液中的深共晶溶剂,来诱导凝聚并引起相分离。作者选择三种脂肪酸作为氢键供体,即己酸、庚酸和辛酸,同时使用季铵盐和单萜类百里酚作为氢键受体,以获得深共晶溶剂。深共晶溶剂的前体可以掺入烷基多糖苷C8-C10的胶束结构中,并调节其性质,改善与目标化合物的相互作用,并由于胶束聚集体尺寸的增加而促进相分离。 绿色表面活性剂和深共晶溶剂的协同作用,已被证明可以在测定辣椒素作为次生代谢物时,保持辣椒的刺激性,从而保持辛辣食物的刺激性。目标分析物的提取回收率在75%以上。辣椒素和二氢辣椒素的检测限为1.7μg g−1。相对回收率在76-130%之间。本研究是第一次提出烷基多糖苷和深共晶溶剂之间的协同作用。所提出的提纯系统有可能用于其他分析任务,特别是在固体和非均质样品的分析中。不仅基于脂肪酸的深共晶溶剂,而且基于醇、单萜等的其他溶剂也可用于凝聚。因此,各种已经研究过的深共晶溶剂,也可以基于此目的而进行重新研究。 参考文献 Deep eutectic solvent-induced coacervation in micellar solution of alkyl polyglucoside surfactant: Supramolecular solvent formation and application in food analysis, Christina Vakh, Lutfi Andre Yahya, Patrycja Makoś-Chełstowska, Marek Tobiszewski, Talanta, Volume 292, 1 September 2025, 127930

【重庆大学】甲烷/烟煤混合爆燃的火焰行为、压力演变和分子反应机理(Fuel 2025)

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研究背景 在煤炭开采和加工过程中,甲烷和煤粉的混合爆炸对煤矿安全构成严重威胁。甲烷与煤粉的混合物易被机械摩擦、爆破等能量源引燃,其爆炸特性比单一燃料更复杂,产生的冲击波、火焰和有毒气体会加剧灾害。现有研究多聚焦宏观爆炸特性(如压力、火焰传播)和抑制技术,但对微观反应机制(如分子层面链式反应路径)缺乏深入探讨。本文通过实验和ReaxFF MD分子动力学模拟,结合烟煤(中国储量占比75%)的宏观爆炸行为与分子反应机理,旨在揭示混合爆炸的协同作用机制,为灾害防控提供理论依据。 研究方法 为了揭示甲烷/烟煤煤尘复合爆炸机理,甲烷/烟煤混合爆炸反应的分子模型构建过程。图1a为经典烟煤分子的初始结构,经几何优化和退火处理后获得稳定构型(图1b)。随后,利用 Packmol 按化学计量比将甲烷、氧气分子随机分布至周期性三维反应箱中,形成混合反应体系(图1c)。该模型结合了烟煤分子、甲烷与氧气的空间分布特性,密度设定为 0.5 g/cm³,为后续 AMS-ReaxFF-MD 模拟提供了原子级反应环境,旨在解析爆炸过程中分子链式反应路径与中间体演化机制。 图1 甲烷/烟煤煤粉复合反应系综分子模型构建 图2 褐煤分子的热解反应简化机制:(a)褐煤分子结构的初始热解反应序列;(b)二次热解过程中典型小气体分子(CO、CO2、CH4、H2O)的形成途径以及关键自由基(·H、·OH)的生成路径;(c)典型官能团 图3 甲烷/烟煤煤粉复合燃爆反应机制 主要研究结论 通过ReaxFF-MD模拟,分析了烟煤分子热解机理及主要气体组分和关键自由基的演化规律。结果表明,在预混体系中,烟煤分子有效地促进了燃烧反应过程,且在富氧水平较高时,促进作用更为显著.在甲烷/粉煤爆燃系统中,烟煤分子受热氧化分解,释放出大量的挥发分参与气相爆燃反应,该过程促进了混合体系的强度和加快了反应速率。 该研究为甲烷-氧气燃烧和甲烷/烟煤混合燃烧的反应途径提供了详细的见解。甲烷-氧气燃烧的主要途径包括CH4→ CH2CH3→ CH2O → CH2CHO → CO → CO2。此外,混合爆燃的甲烷和烟煤粉揭示了一个复杂的二级途径,导致形成各种副产物和中间产物,如CH4CH5O,CH4CH4O,CH4CH4O2,CH2O2,CH2CH2O2和CxHyO2。甲烷/烟煤爆燃的主要反应途径为CH4→ CH2CH3→ CH4O → CH2O → CH2CHO → CO+ H2→ CO2+ H2O。通过脱氢反应和结合转化维持了·H和·OH自由基之间的平衡,在混合爆燃和产物转化中起着至关重要的作用。  参考文献 Flame behaviors, pressure evolution, and molecular reaction mechanism of methane/pulverized bituminous coal hybrid deflagrations, Fuel […]

【石河子大学】离子液体辅助萃取分离正己烷和乙酸乙酯:实验与工艺性能评估(Sep Purif Technol 2025)

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摘要 正己烷 (NHA) 和乙酸乙酯 (EA) 是重要的有机溶剂,广泛应用于石化、食品、纺织、制药等多个行业。然而,由于它们能形成共沸物,在常压下难以通过传统蒸馏法进行分离。为解决此问题石河子大学雷志刚教授团队使用离子液体 (ILs) 作为萃取剂来分离乙酸乙酯 (EA) 和正己烷 (NHA),并通过 COSMO-RS 模型筛选出了最具潜力的 ILs。该研究从多个尺度探讨了正己烷和乙酸乙酯的分离过程。研究表明,[BMIM][BF4] 因其较低的成本和优异的溶解能力成为最具经济效益的选择。同时,注意到 [BMIM][PF6] 具有显著的能量消耗优势,这表明热容量在未来ILs筛选中也应被视为关键考量因素之一。通过AMS软件中的 COSMO-RS 模型计算出的 40 种 ILs 对于 EA 到 NHA 的选择性和溶剂能力(图 1)。计算结果显示 [EMIM][BF4]、[BMIM][BF4] 和 [BMIM][PF6] 三种离子液体在具有较高选择性的同时还表现出有意的溶剂能力,因此被选为理想的离子液体萃取剂用于后续的实验以及模拟研究。 图1、40种常见离子液体对正己烷-乙酸乙酯体系的溶剂能力和选择性 通过量子化学计算在分离层面对萃取过程的分离机理进行研究,结果显示阳离子与乙酸乙酯分子之间形成的氢键相互作用是萃取过程得以进行的主要驱动力。并且阳离子-乙酸乙酯体系间的 IGM 等值面明显强于阴离子-乙酸乙酯体系,说明阳离子在萃取过程中起到了更为重要的作用。 图2、离子液体与正己烷以及乙酸乙酯之间的 IGM 等值面 液液相平衡实验证明所选的三种离子液体对乙酸乙酯优异的分离性能。可以看出 [BMIM][PF6] 对乙酸乙酯的分配系数最高,这表明在相同纯度要求下,[BMIM][PF6] 所需要的离子液体用量最小。但是 [EMIM][BF4] 的选择性最高,说明该离子液体可以以更高的纯度分离正己烷-乙酸乙酯体系。 图3、三种离子液体对乙酸乙酯的分配系数以及选择性 最后该研究使用 Aspen Plus 软件在系统尺度设计了正己烷-乙酸乙酯体系的分离过程。该流程通过闪蒸罐-1来控制正己烷和乙酸乙酯的产品纯度同时使用闪蒸罐-2 来回收离子液体萃取剂。模拟结果表明所筛选的三种离子液体萃取剂均能得到高纯度产品(乙酸乙酯和正己烷的分离纯度均大于 99.5wt%,表一)。 表1、三种离子液体在系统尺度的性能参数 总结 本研究采用 […]

层状InOCI作为锂、镁和铝离子电池阳极材料的第一性原理研究(Battery Energy 2025)

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摘要 最近巴基斯坦古吉拉特与意大利坎帕尼亚大学、阿联酋阿布扎比大学、沙特国王大学、意大利罗马大学的研究者们,报告了氯氧化铟(InOCl)作为有前景的电极材料,在可充电锂离子电池(LIB)、镁离子电池(MIB)和铝离子电池(AIB)中的应用。作者基于 AMS 中的 BAND 模块,使用密度泛函理论(DFT)和从头计算分子动力学(AIMD)计算仔细研究了 InOCl 的阳极性质,以探索其结构、电子、输运和电化学特性。 结果表明,InOCl 比商用阳极材料储存更多的金属离子。LIB、MIB 和 AIB 的充电容量分别为 3604、4700、2820 mAhg−1,这表明 InOCl 可能是一种非常有能力的阳极材料。主体材料的开路电压分别为 Li 2.05V、Mg 1.7V 和 Al 0.95V。LIB、MIB和AIB的体积膨胀分别计算为9.12%、3.6%和15.5%,这表明主体在充电/放电循环过程中具有抗膨胀的弹性。基于锂离子、镁离子和铝离子的扩散动力学和过渡势垒,研究了主体的电化学性能。LIB、MIB 和 AIB 的最小能垒分别计算为 0.20、0.80 和 0.44eV,而扩散系数值分别计算为1.14×10−9、1.1×10–11 和 0.88×10-9m2/s。此外,离子电导率的相应值分别计算为 10.32×10−2、1.1×10−2和 8.50×10−3 S/m。 参考文献 Uncovering the Potential of Layered InOCI as Anode Material in Lithium, Magnesium, and Aluminum Ion Batteries: First‐Principles Investigations, Battery Energy, […]

弯曲α-In2Se3铁电单层中的挠曲电效应研究

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背景简介 挠曲电效应描述的是在应变梯度作用下产生电极化或在极化梯度作用下产生机械变形应力的现象。挠曲电效应普遍存在于所有介电材料中,且随着材料尺寸的降低挠曲电效应越明显。挠曲能给二维材料带来意想不到的新性质以及调控器件性能,在可穿戴电子设备、裂纹监测、结构健康监测等领域具有极高的应用价值。施加非均匀应力使材料弯曲,材料顶底面会产生方向相反的应变场。对于具有面外极化的二维铁电材料,由于顶底两个表面的电荷分布情况不同,其电子态密度也会存在差异。因此,对于二维铁电材料,铁电自发极化和挠曲电极化耦合下可能会出现更加有趣的性质。然而,应变梯度导致的挠曲电场与铁电极化场耦合机制尚不明朗。挠曲电效应调控器件性能的详细物理机理也不清楚。这严重阻碍了柔性器件的蓬勃发展。 研究内容 此项研究通过第一性原理计算和非平衡格林函数研究了弯曲 α-In2Se3 单层的电子结构和输运性质。发现在 P↑ 和 P↓ 弯曲的 α-In2Se3 中可以获得两种不同的 II 型能带结构,它们呈现出相反的能带弯曲。P↑ 和 P↓ 弯曲的 α-In2Se3 中心的载流子主要分别是空穴和电子,它们主导着 α-In2Se3 p-i-n (PIN) 场效应晶体管的电流行为。该研究通过弯曲 α-In2Se3 实现了同质异质结的构筑,从而简化了器件的加工过程,并可用作机电传感器。 图1。VBM为洋红色,CBM为青色。α-In2Se3在实空间中的CBM和VBM分布:(a) P↑,(b) P↓,(c) P↑弯曲,(d) P↓弯曲。(e) 与(f) 分别为P↑和P↓的α-In2Se3在挠曲程度ε = 0.13对应的空间分段密度态;其中青色实线与洋红色实线分别标示了CBM与VBM的位置。(g) 与(h) 展示了P↑和P↓ α-In2Se3分别在未挠曲以及挠曲程度ε = 0.13时对应的空间分段CBM与VBM位置。 图2。(a) 器件示意图,其中LE为左电极,RE为右电极;(b) P↑和(c) P↓在挠曲程度ε = 0、ε = 0.09 和 ε = 0.13 时的I-V特性曲线;(d) 器件中涉及的电子结构和传输态的示意图;(e) 和(f) 分别为P↑和P↓ α-In₂Se₃在不同弯曲程度下的整流比。 图3。源漏电压Vds分别为−0.6 V、0 V和0.6 V时,不弯曲、P↑弯曲和P↓弯曲的PIN – FET的局域投影态密度(PLDOS)。红色箭头表示隧穿距离。 总结 该工作通过第一性原理计算,发现挠曲电效应能够诱导材料产生新奇的物理性质以及进一步提升器件性能,并解释了挠曲电效应作用的物理机理。单层α-In2Se3挠曲导致了材料在实空间中CBM和VBM的分离,构成了Ⅱ型能带对齐的同质异质结,即通过简单的机械弯曲实现了电子-空穴对的空间分离。挠曲电场和面外偶极子耦合导致能带发生弯曲,挠曲器件相比不挠曲器件,正向电流增大,在偏压为0.8 V时,挠曲器件的电流被放大了27倍。挠曲对器件表现出“应变栅”调控行为。挠曲后的器件整流比大幅提高,相比不挠曲的器件增加了两个数量级,高达107。研究表明,挠曲电效应有助于提升器件性能。该工作为器件性能改善和柔性器件的设计提供了创新性的策略,揭示了多物理场耦合机制,有助于挠曲电相关技术的发展。 […]

在理论计算的支持下创新 X 射线技术揭示锕系键合特性 (Nat. Comm. 2025)

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摘要 在最近的一篇 Nat. Comm. 论文中,作者报道了一种分析锕系配合物的光谱方法的新发展,为锕系配合物的电子结构和键合性质提供了前所未有的见解角度。作者使用 M4 边共振非弹性 X 射线散射(RIXS),证实了以前在高能分辨率信号中被忽视的光谱特征,可靠地揭示了锕系化合物中局域 5f 电子的数量。 理论计算在解释实验数据方面发挥了至关重要的作用。例如作者使用 AMS 进行配体场密度泛函理论(LFDFT 手册、教程1、教程2、教程3)计算,以破译测量的 RIXS 信号并确认其与锕系电子构型的连接。 参考文献 Bianca Schacherl, Michelangelo Tagliavini, Hanna Kaufmann-Heimeshoff, Jörg Göttlicher, Marinella Mazzanti, Karin Popa, Olaf Walter, Tim Pruessmann, Christian Vollmer, Aaron Beck, Ruwini S. K. Ekanayake, Jacob A. Branson, Thomas Neill, David Fellhauer, Cedric Reitz, Dieter Schild, Dominique Brager, […]

电控调谐扭转双层石墨烯的二次谐波极化率

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背景简介 扭转双层石墨烯(tBLG)在“魔角”附近出现非常规超导、强关联绝缘态、量子反常霍尔效应等物理现象成为当下研究热点。双层石墨烯层间小角度扭转时,能带发生杂化,形成了具有超高态密度的莫尔平坦带。同时,扭转破坏了原有双层石墨烯的中心对称性,出现了只能在具有反演对称性破缺的材料中发生的偶数阶非线性光学效应,例如二次谐波产生效应(SHG)。美国加州大学伯克利分校 Yang Fuyi 课题组用两种不同波长的激光测量了不同扭转角 tBLG 的二次谐波极化率(SHG),发现当转角 q=6° 时,其 SHG 的非线性光学极化率可以达到 2.8×105 pm2/V,其数值已经可以和单层 MoS2 等具有很强非线性光学的材料相比拟。 研究内容 近日,冯小波教授课题组研究了扭转角度和外加电场对 tBLG 二次谐波产生效应的调控研究。基于四带连续模型以及独立粒子近似,建立了扭转双层石墨烯中 SHG 的微观理论,模拟了不同入射光子能量下的SHG光谱,并用 QuantumATK 软件中的二阶非线性光学极化率计算模块进行了验证。在此基础上,将研究拓展到电场调制 tBLG 中 SHG 效应,发现施加外部电场可以使 SHG 极化率至少提高一个数量级。通过扭转角和外部电场的共同作用,实现了 SHG 效应从近红外到可见光波段的有效调控。 图1。(a)tBLG 摩尔超晶格示意图(b)tBLG 布里渊区 图2。tBLG 中 (a) 单光子(EVHs=ħω)共振、(b) 双光子(EVHs=2ħω)共振以及 (c) 非共振情况下的二次谐波产生(SHG)示意图。黑色实线代表实能态,虚线代表虚能态 。 图3。扭转角 θ = 9.43°tBLG 的 SHG 光谱,分别根据 (a) 独立粒子近似和 (b) QuantumATK软件中的 DFT 方法计算得出 。 图4。在不同外加电场下具有不同扭转角 tBLG 的 […]

沥青混合料冻融损伤的微观力学模型

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一、概述 众所周知,沥青路面内部水分的长期作用会削弱其结构,胶浆颗粒的侵蚀以及水分通过胶浆向胶浆-骨料界面的扩散均会导致材料劣化。这种劣化在冬季会进一步加剧沥青对失效的敏感性,胶浆变脆更易开裂,滞留在沥青内部的水分在冻结成冰时产生的体积膨胀会引发附加损伤。沥青路面的冻融损伤是一个复杂的现象,受到多种因素如水分渗透、温度、沥青组成材料的力学性能及各组分间界面的影响。为构建包含上述所有参数的综合多尺度模型,需要开发一个结合水分渗透及相关损伤、孔隙内水分冻结引发的体积膨胀和机械损伤机制的微观力学模型。通过施加依赖于温度的体积膨胀实现孔隙冻胀,采用基于能量的损伤模型和粘聚区模型分别表征胶浆内的内聚损伤及胶浆-骨料界面的粘附损伤。为验证模型,对不同参数(冻融循环次数、微观结构级配和冻结时间)的影响进行模拟。 二、图像处理 使用开级配和密级配两种类型的沥青材料,采用 X 射线 CT 扫描获得微观结构。将获得的扫描图像数据导入 Simpleware 软件进行图像处理,基于阈值分割出骨料、胶浆、孔隙并为三个相分别设置不同的网格密度,导出高质量的 FE 体积网格模型。选择较小的子试样作为代表性体积单元(RVE),开级配微观结构的尺寸为 20 × 20 × 20 mm,由 59.36% 骨料、29.39% 胶浆、11.25% 孔隙组成,体积网格模型包含 59125 个四面体单元;密级配微观结构的尺寸为 17 × 17 × 10 mm,由 40.33% 骨料、57.11% 胶浆、2.56% 孔隙组成,体积网格模型包含 19937 个四面体单元。 图1:(a)开级配微观结构(b)骨料(c)胶浆(d)孔隙 图2:(a)密级配微观结构(b)骨料(c)胶浆(d)孔隙 三、模拟 本研究开发的微观力学模型由三个部分组成:水分输运、水到冰的膨胀、由水和机械载荷造成的损伤。首先,采用菲克第二定律模拟水分通过微观结构组分的渗透;其次,通过在孔隙中施加额外的体积应变模拟孔隙中水冻结成冰发生的膨胀;最后,使用连续介质损伤方法引入胶浆内和胶浆-骨料界面因水分和机械载荷造成的劣化。将模型嵌入到有限元仿真软件COMSOL Multiphysics 中,未知变量(水分、损伤以及变形的粘弹性部分)通过软件内置的偏微分方程(PDE)求解计算,采用隐式求解耦合的本构方程。设置骨料和冰为线性弹性材料,胶浆为粘弹性。 表1:材料的物理特性 表2:水分的粘弹性 Prony 级数 所有微观结构在进行冻融循环前均需经历 24 h 的水分扩散过程。假设结构中孔隙初始即为完全满水状态,从而模拟极端损伤工况。扩散仅发生在从孔隙向其余两相传输的过程中,各相间所有边界均满足连续性条件。鉴于微观结构尺寸较小,假设试样中没有温度梯度。每个冻融循环后进行压缩试验,在顶部表面(不含孔隙区域)施加 0.1 MPa 压力,使用整个微观结构的有效杨氏模量评估并比较损伤演化对结构性能的影响。 图3:开级配微观结构(a、b)和密级配微观结构(c、d)的边界条件 通过不同工况设置验证模型,第一组针对已证实可影响冻融损伤的因素(孔隙和冻融循环次数)开展模拟,第二组研究微观结构在温度低于 […]

 
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