材料物理的案例
劉名瑞 等：基于物理吸附儲氫材料的研究進展
物理吸附儲氫技術雖然具有明顯的技術瓶頸，但與其他儲氫技術結合形成復合儲氫體系，仍然具有很好的協同效應，幫助提高儲氫效率、改善吸放氫動力學和熱力學性能，是儲氫領域必要的技術分支。
關鍵詞 儲氫；物理吸附；碳基材料；有機骨架；水合物
作為替代石油、煤炭等化石能源的主要清潔能源之一，氫能技術的發展迎來了很大的機遇與挑戰。氫儲運是氫能源大規模應用的前提，尤其作為移動應用端的清潔能源汽車，目前主要采用的是高壓氣態存儲，面臨的主要問題是質量儲氫密度低和存在安全風險等。因此，氫氣的商業化、規模化發展仍需要解決氫氣儲運的高密度、高安全性技術瓶頸。現有氫儲運技術包括高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、有機液態儲氫和固態儲氫，其中固態儲氫的材料又可以根據氫氣與材料的鍵合能力及化學鍵類型分為3類：①物理吸附材料，氫氣通過物理吸附的方式以分子形態儲存在材料中，吸附能力一般較弱；②化學吸附材料，氫氣在材料表面解離后，通過共價鍵、金屬鍵、配位鍵等方式與材料元素形成新的化合物，結合牢固，放氫難；③復合儲氫材料，將物理吸附材料與化學吸附材料結合形成復合體系，通常利用納米化、添加催化劑等方式可以進一步提升儲氫性能。可見，物理吸附儲氫技術是氫儲運技術中一個重要的分支，通過研究物理吸附儲氫體系的種類、技術特點和未來發展趨勢可以為未來氫氣儲運的多元化提供技術路線，也為氫氣向商用、民用領域發展提供解決思路。
1 碳基材料物理吸附儲氫
碳基儲氫材料主要包括活性炭、石墨烯、碳納米管、介孔碳和碳氣凝膠等。
展開 第七屆全國材料物理模擬和數值模擬學術會議在福州召開
2018年12月5日至8日，由中國機械工程學會材料分會、中國科學院金屬研究所、東北大學、中鋁中央研究院、河南理工大學、先進焊接與連接國家重點實驗室、材料成形與模具技術國家重點實驗室、有色金屬共性技術河南省協同創新中心等八家單位聯合主辦，由中鋁中央研究院東南分院承辦的“第七屆全國材料物理模擬及數值模擬學術會議”在福州市中庚聚龍酒店召開。來自全國各地近三十家高校和科研單位的近150名代表出席了會議。會議由中國工程院王國棟院士、謝建新院士任名譽主席，由俄羅斯自然科學院院士、哈爾濱工業大學牛濟泰教授任大會主席。
會議開幕式由中國科學院金屬研究所楊院生研究員主持。福州市技術開發區管委會唐寅副主任、中鋁中央研究院東南分院院長張廷安教授、中國機械工程學會材料分會胡軍總干事、會議主席牛濟泰教授分別致辭。
開幕式后是大會報告，共有13個大會報告。
展開 常用材料的物理數據
</Font>
常用材料的物理數據.rar
Moldex3D模流分析之優化材料的物理特性
后熟化制程 (Post Mold Cure, PMC) 是芯片封裝成型產業中的一項重要制程；此制程能加速硬化過程，透過提高環境溫度來優化材料的一些物理特性。
TM : 成型(熔膠)溫度； TL :低溫(室溫)； TH 高溫(PMC中)
設定分析類型為后熟化，在選項中輸入所有參數。在后熟化制程中，成型塑料會發生聚合反應，以及化學與物理的變化過程。目前在Moldex3D后熟化制程分析中，由PVTC與隨溫度－固化變化的黏彈性松弛模型所建構的模型，將為制程仿真所需的有限元素模型。更詳細的計算參數設定請參照準備分析下的章節。
應力設定
在選項中，用戶需設定所有后熟化制程的參數，包含初始溫度、時間增量、退火時間、環境溫度vs時間、多段輸出設定、WLF方程式、Maxwell模型及硬化變動因子。
注意：用戶能由動態力學分析 (Dynamic Mechanical Analyzer, DMA) 評估得到WLF方程式、Maxwell模型及硬化變動因子的所有參數。
展開 
使用多物理場仿真研究激光與材料的相互作用
激光是由單一波長的光子組成的聚焦光束，廣泛用于各種應用中，從無創手術到光纖通信，再到材料加工，甚至 DVD 播放器。今天這篇文章，讓我們看看來自美國勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）的一個研究團隊如何借助多物理場仿真研究激光與材料的相互作用，來避免高功率激光系統內部光學器件的損壞。
對內部光學器件的激光誘導破壞(LID)
LLNL研究人員的工作是理解激光與材料的復雜相互作用。LLNL 負責掌管國家點火裝置（NIF），這個裝置具有世界上最大和最有能量的激光,可以將光能放大到天文數字的倍數，因此被天體物理學家用來深入探討宇宙和核聚變。
但是，這種激光的工作條件非常苛刻，會對聚焦、反射和引導激光束的內部（或固有）光學器件造成損壞。反復使用激光會對這些光學器件造成損壞，留下一些微小的凹痕和碎片，如下圖所示。這種損壞，如果不加以修復，可能會改變激光器的光學特性，從而改變激光器的功能，特別是會導致不必要的光調制和散射。同時，這些光學器件很昂貴，反復更換它們對項目來說是不經濟的。
因反復暴露在高峰值功率的激光脈沖中而損壞的光學器件的示例。左邊顯示的為損壞的光學表面，右邊顯示了相應的修復部位。
小型激光器可以解決內部光學器件的激光誘導損傷的潛在問題。LLNL 材料科學部的一個研究團隊在 Manyalibo Matthews 的帶領下，專注于研究修復這些光學器件的創新技術。在仿真的幫助下，他們正在探索紅外脈沖微整形、熱退火和激光化學氣相沉積（L-CVD）等方法。
多物理場仿真提供了一種解決方案
仿真研究的第一步是了解熔融石英在不同溫度下暴露在激光束下的行為。研究團隊利用 COMSOL Multiphysics 的內置功能，同時模擬了多種物理現象，包括流體流動、傳熱、質量傳遞、結構力學和化學反應等。
展開 中科院物理所《JAC》：可以自發改變顏色的金屬材料！
最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心極端條件物理實驗室的博士研究生王朋飛，在導師孫永昊特聘研究員和白海洋研究員的共同指導下，與來自中科院物理研究所、中國科學院大學、錢學森空間技術實驗室和楊伊萬格利斯達浦金野大學的科研人員合作，發現了一種可以在自然條件下自發改變顏色的金屬材料。這種金屬材料的表面顏色幾乎每周一變。該材料色澤均勻明亮、其表面在磨損后能自行修復重現顏色，且在紫外光下具有熒光效果。
這種金屬材料的可以自發改變顏色特性來自于該合金在室溫條件下持續且不中斷的自發氧化。這是一種由稀土元素鈰作為主要組元的非晶合金。它由于鈰的化學活性所以在室溫下有高的氧化速率，由于非晶結構中均勻的缺陷分布，所以避免了如多晶合金中因局域缺陷位置快速氧化所帶來的銹斑，使得非晶合金的表面氧化層厚度均勻。研究人員通過在鈰基非晶合金中摻雜釔，可以加快該金屬材料在自然條件下的變色，實現了對其變色速率的調節。圖一展示了不同含量的釔摻雜對材料顏色的影響和熒光效應；圖二展示了該金屬材料的顏色隨時間的變化規律；圖三展示了非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金在氧化和顏色上的差異。
圖一：不同釔元素摻雜的彩色金屬玻璃宏觀光學照片和光致發光現象。
圖二：(a)無、(b)有釔元素彩色金屬玻璃顏色隨時間變化規律。
圖三：高純鈰、非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金的氧化動力學行為；非晶態鈰基合金與同成分晶態鈰合金經氧化后的光學照片。
物理所汪衛華院士領導的非晶合金團隊在稀土基非晶合金的基礎和應用研究上具有近二十年的豐富經驗。主要成果曾多次發表在Phys. Rev. Lett.、Nat. Communs.等國際著名學術期刊上，相關工作曾入選中國科學十大進展。可以自發改變顏色的金屬材料的發現為稀土基非晶合金在功能材料的應用上添磚加瓦。
展開 國內沖壓材料類型、基本物理特性匯總（全套）
因此，作為一名模具設計師，掌握各種材料的名稱與其基本物理特性非常有必要。以下是小編給大家總結的一些產品常見的材質：
冷軋低碳鋼
SPCC英文全稱(Steel Plate Cold Commercial)：屬于普通型冷軋低碳鋼
SPCD英文全稱(Steel Plate Cold Deep Drawn)：屬于冷軋拉深鋼，其拉廷性好﹒
SPCE英文全稱(Steel Plate Cold Deep Drawn Extra)：屬于冷軋深拉深鋼，其拉廷性優于SPCD。
SPCF：屬于非時效性深度深沖用。
如何快速了解電感器的磁飽和
磁飽和是磁芯材料一種物理特性，當進一步增加電流，磁感應強度不在增加時，那么就是磁飽和。
磁飽和是磁芯材料的一種物理特性，金籟科技小編借此文章簡單的說明一下。
磁飽和是磁性材料的一種物理特性，指的是導磁材料由于物理結構的限制，所通過的磁通量無法無限增大，從而保持在一定數量的狀態。
金籟科技一體成型電感
磁飽和是一種磁性材料的物理特性，磁飽和產生后，在有些場合是有害的，但有些場合有時有益的。
比方磁飽和穩壓器，就是利用鐵心的磁飽和特性達到穩定電壓的目的的。
電源變壓器，如果加上的電壓大大超過額定電壓，則電流劇增，變壓器很快就會發熱燒毀。
金籟科技高頻變壓器
假定有一個電磁鐵，通上一個單位電流的時候，產生的磁場感應強度是1，電流增加到2的時候，磁感應強度會增加到2.3，電流是5的時候，磁感應強度是7，但是電流到6的時候，磁感應強度還是7，
如果進一步增加電流，磁感應強度都是7不再增加了，這時就說，電磁鐵產生了磁飽和。
有磁芯的電感器有磁飽和問題,在電感器中加鐵氧體或其他導磁材料的磁芯,可以利用其高導磁率的特點,增大電感量減少匝數減小體積和提高效率。
但是由于導磁材料物理結構的限制,通過的磁通量是不可以無限增大.通過一定體積導磁材料的磁通量大到一定數量將不再增加,不管你再增加電流或匝數,就達到磁飽和了。
尤其在有直流電流的回路中,如果其直流電流已經使磁芯飽和,電流中的交流分量將不能再引起磁通量的變化.電感器就失去了作用。
原文鏈接：http://www.eechina.com/thread-529119-1-1.html
展開 一種用LSPP看SPH仿真破碎裂紋等引起材料失效的物理行為引起的體積去除測量方法
在用LSDYNA軟件做裂紋損傷仿真時候，經常需要在后處理中測量刀具切削工件去除的體積為多少，有很多文獻中為了實現這一功能，借助其他外力計算軟件測量，其實是將這一操作復雜化了，實際在LSPP中就可以完美實現這一功能，如下圖所示，類似的測量面積、質量、飛濺的粒子數等都可以實現，操作類似。軟件是新版操作環境，若習慣老界面的設置，按shift＋F11就可以切換到經典環境下。
中科院化學所郭玉國&物理所禹習謙Angew：一種具有3.7 V高電壓的O3型鈉離子電池正極材料
目前備選的正極材料主要有過渡金屬氧化物，聚陰離子化合物，普魯士藍類似物，有機化合物四類。層狀氧化物根據鈉離子在層間的占位方式以及氧層排列方式，可以分為P2和O3型兩類。O3型層狀正極材料與鋰離子電池中商業化正極材料如LiCoO2，LiNi1-x-yCoxMnyO2 (NCM)，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (NCA)雖然同屬三方晶系，但其可逆比容量和工作電壓比NCM，NCA都要相應低一些。另外由于鈉離子半徑（1.02 ?）比鋰離子半徑（0.76 ?）大一些，O3型正極材料在充放電過程中結構變化比較復雜，最常見的就是O3到P3的相轉變。這個獨特的反應機制會對O3型正極材料電化學行為有兩方面影響：（1）這類正極材料在鈉離子脫嵌過程中，較容易發生的O3-P3相變會集中在3 V左右的低電壓區域，導致其接近50%的可逆容量集中在這個相變平臺區。（2）采取非活性離子取代抑制O3-P3相變來提高材料電化學性能很難實現。P3相晶體結構對稱性和O3結構相似，而且O3-P3相變過程往往是可逆的。因此如何提高這個相變過程的平臺電壓，并理解O3型正極材料電化學過程氧化還原電勢的決定因素顯得尤為重要。
【成果簡介】
最近，中國科學院化學研究所郭玉國研究員和中國科學院物理研究所禹習謙研究員（共同通訊作者）報道了一種反常的高電壓O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2正極材料。這個材料的反常之處在于：（1）擁有P2相的定量組成，結構卻屬于O3相；（2）這個材料表現出基于Ni2+/Ni3+的3.7 V高電壓，這個電壓值在O3型正極材料里面屬于最高值。結合一系列電化學反應機制分析和理論計算，發現Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的反常O3型結構是由于采取R3 ?m的空間占位，熱力學上更為穩定。
展開 Add Up&ESI Group加強增材制造領域合作，致力金屬增材制造仿真新模塊
AddUp&ESIGroup亮相Formnext18，展示“DistortionSimulation AddOn”在增材制造加強合作
AddUp是增材制造工業解決方案的領導者，ESI集團是基于材料物理的虛擬原型制作解決方案的領導者和先驅，他們宣布推出DistortionSimulation AddOn。 該模塊將增強AddUp ManagerTM軟件的功能范圍，用于增材制造中零件的定義和生產跟蹤。
SOFIA項目（解決方案生產工業添加劑- 工業金屬添加劑制造解決方案）創始于2016年，由Bpifrance、AddUp和ESI集團贊助，自第一次會議以來，他們擁有金屬添加劑制造的共同愿景。在增材制造工業化成為現實的時候，基于材料物理的模擬確保了對材料工藝和性能的深入理解，是提高增材制造工藝競爭力的關鍵組成部分之一。
控制制造工藝
工藝參數的優化是增材制造過程中的關鍵，也是競爭差異化的驅動力。制造商根據其特定應用，必須能夠將可用的機器時間集中在生產或工藝優化上。
傳統地講，生產驗證主要是指生產零件，繼而評估其適配性。引入模擬工具（通常是有限的專家用戶）需要在不同功能之間進行多次反饋循環，從而在數字鏈上產生不連續性。
通過將模擬直接集成到增材制造的準備階段，Distortion SimulationAddOn為生產工藝帶來了連續性。AddUp Manager用戶界面直觀、穩定，為定義模擬參數提供了理想的工作環境，特別是對于非該領域專家的員工。
通過這種模擬技術，我們可以通過顯著增加首次正確的零件數量來幫助我們的客戶提高運營效率和響應能力，”AddUp首席執行官Vincent Ferreiro解釋到，“由于其可達性，只需要較短的時間，Distortion Simulation AddOn就能吸引廣泛的用戶。
展開 
中科院化學所郭玉國&物理所禹習謙Angew：一種具有3.7 V高電壓的O3型鈉離子電池正極材料
目前備選的正極材料主要有過渡金屬氧化物，聚陰離子化合物，普魯士藍類似物，有機化合物四類。層狀氧化物根據鈉離子在層間的占位方式以及氧層排列方式，可以分為P2和O3型兩類。O3型層狀正極材料與鋰離子電池中商業化正極材料如LiCoO2，LiNi1-x-yCoxMnyO2 (NCM)，LiNi1-x-yCoxAlyO2 (NCA)雖然同屬三方晶系，但其可逆比容量和工作電壓比NCM，NCA都要相應低一些。另外由于鈉離子半徑（1.02 ?）比鋰離子半徑（0.76 ?）大一些，O3型正極材料在充放電過程中結構變化比較復雜，最常見的就是O3到P3的相轉變。這個獨特的反應機制會對O3型正極材料電化學行為有兩方面影響：（1）這類正極材料在鈉離子脫嵌過程中，較容易發生的O3-P3相變會集中在3 V左右的低電壓區域，導致其接近50%的可逆容量集中在這個相變平臺區。（2）采取非活性離子取代抑制O3-P3相變來提高材料電化學性能很難實現。P3相晶體結構對稱性和O3結構相似，而且O3-P3相變過程往往是可逆的。因此如何提高這個相變過程的平臺電壓，并理解O3型正極材料電化學過程氧化還原電勢的決定因素顯得尤為重要。
【成果簡介】
最近，中國科學院化學研究所郭玉國研究員和中國科學院物理研究所禹習謙研究員（共同通訊作者）報道了一種反常的高電壓O3-Na0.7Ni0.35Sn0.65O2正極材料。這個材料的反常之處在于：（1）擁有P2相的定量組成，結構卻屬于O3相；（2）這個材料表現出基于Ni2+/Ni3+的3.7 V高電壓，這個電壓值在O3型正極材料里面屬于最高值。結合一系列電化學反應機制分析和理論計算，發現Na0.7Ni0.35Sn0.65O2的反常O3型結構是由于采取R3 ?m的空間占位，熱力學上更為穩定。
展開 復合材料NX前后處理案例之Modeling 3D Laminates
另外，文檔內容還主要包括：
（1）如何創建3D laminates
（2）solid laminate 的屬性及建模，算例包含如下幾個：
算例1在帶孔曲面襯墊上直接定義3D層壓材料單元（Create a 3D laminate on a pad）
3D模型：帶孔曲面襯墊
算例概述：
直接在3D實體的兩個面之間建3D掃掠網格，然后對網格賦實體層壓材料物理性質（solid laminate properties）（包含操作：用字符串定義鋪層，修改鋪層屬性、添加子鋪層組等等）。
算例2基于全局鋪層拉伸2D網格（Extrude the 2D mesh using the global layup）
3D模型：擋泥板
算例概述：
從一個已經定義了層壓板物理性質的FEM文件出發，拉伸全局鋪層成為3D單元（extrude layup to 3D），檢查拉伸出的3D鋪層實體，并以此為基礎改變鋪層厚度，smooth拉伸，把拉伸的單元集合成一個3D層
算例3基于全局鋪層填充成實體（Create a solid laminate using the global layup）
3D模型：帶孔曲面襯墊
算例概述：
首先定義2D關聯網格，導入已有的層壓材料物理性質來創建全局鋪層，通過填充層壓材料的方法在3D實體的兩個面之間定義復合材料，并定義新的材料方向，檢查創建的區域（Zones）。
Lesson_4_Modeling_3D_Laminates.pdf
展開 Sub-Side Simulation Method
因此，子結構內的所有的零部件位于子結構邊界條件內部，并且是完全的有限元計算輸入數據（幾何特征，厚度，連接關系，材料物理特性等）。子結構建模需要做兩次分析，第一次通過 INTERFACE 對需要關注的部分進行離散化，獲得關注部分邊界上的位移和速度精確數據，然后，利用之前獲得關注部分邊界信息驅動所關注的部分（子模型），一般子結構建模分三步。
01
子結構提取
子結構提取就是對整車模型根據需要進行切割，切除不需要的部分， 子結構提取原則：提取跟乘員保護約束系統假人等相關聯的部分，例如前碰的駕駛員側子結構，只要提取駕駛員艙相關聯的部分：門檻，地板，防火墻 A 柱，B 柱等 。
在對整車模型進行切割時要避開焊點，RgdBody 連接。提取的子結構內幾何特征，厚度，連接關系，材料物理特性，接觸等與整車保持一致。
在對整車模型切割提取子結構時，要保存切割邊界的點集，子結構模擬時需要用該邊界點集的運動來給子結構施加邊界載荷。
02
輸出子結構運動條件
在對整車模型進行模擬，輸入切割邊界點集的運動，關鍵字如下圖所示。輸出邊界節點集運動使用關鍵字*INTERFACE_COMPONENT_NODE，該關鍵字引用了要輸出的運動的節點集。
*INTERFACE_COMPONENT_FILE（低版本的求解器不支持該關鍵字） 將節點集的運動輸入到文件abc 中 。
另外，在整車模擬分析中需要設置*CONTROL_OUTPUT控制參數中OPIFS，該參數是指輸出運動的時間間隔，默認是0，不輸入；一般設置OPIFS＝0.5，即0.5ms輸出一步點集的運動。
展開 optistruct常見優化問題匯總（三）
造成這一差異的主要原因是由設計空間材料密度（designspace material density，材料比，又稱material fraction。注意：該概念需要與描述材料性能中的材料物理密度相區別）設置與僅僅進行 ANALYSIS 時的密度有差別的。在僅僅進行 ANALYSIS分析時，設計空間材料密度被強制設定為 1.0。而在拓撲優化的第一步迭代（iteration 0）時，設計空間材料密度則取決于優化問題的設置而有所不同（初始設計空間材料密度<1），除非用戶在 DOPTPRM 卡片中，將 MATINIT參數設置為 1.0。因此，僅僅使用 ANALYSIS卡片和拓撲優化初始迭代（iteration 0）時得到的結果會有一定的差異。在拓撲優化中，如果將質量/體積響應作為目標函數，則初始設計空間材料密度將被置為 0.9；如果將質量/體積響應作為設計約束條件，那么初始設計空間材料密度將被置為設計約束條件的邊界值；如果質量/體積響應既沒有作為設計目標函數，也沒有作為設計約束條件出現，那么初始設計空間材料密度將被置為0.6。
問題26：如何在 OptiStruct進行迭代時，跟蹤監測優化迭代歷程？
解答：在OptiStruct 正在進行優化迭代時，您可以通過 AltairHyperWorks 中強大的時間歷程后處理工具 HyperGraph，打開優化工作目錄下的迭代歷史文件（iteration historyfile）.hgdata，然后可以動態的監測包括目標函數，設計變量，設計約束條件等與優化迭代相關的各類信息。在 Edit Curves 中點擊 Apply按鈕，曲線將被實時更新。
問題 27：能否在拓撲優化或自由尺寸優化中，增加屈曲約束條件？
展開 