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采用離散元法（DEM） 對(duì)固體（粉末）層的壓縮和拉伸進(jìn)行模擬一、目標(biāo)和方法 在電池電極的制造過(guò)程中，有一道稱(chēng)為壓延的工序，電極材料在壓延機(jī)的作用下壓縮成型。這一工藝可將材料形成均勻的薄膜，并增加材料之間的接觸面積，從而提高電池性能。孔隙率和壓力是這一工藝的指標(biāo)。在本案例研究中，我們介紹了假設(shè)壓延工藝形成固體顆粒（粉末）的模擬。

Pore D：球體孔隙的直徑范圍。 Ratio：當(dāng)前組材料總體積占長(zhǎng)方體體積的比例。 ITZ：骨料外側(cè)界面過(guò)渡區(qū)的厚度。當(dāng)設(shè)置為0時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)界面過(guò)渡區(qū)模型。 Margin：骨料或孔隙距離試件外表面的距離。當(dāng)設(shè)置為負(fù)數(shù)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)骨料及孔隙穿過(guò)試件外表面的效果。 Time：超時(shí)停止，單位秒。模型采用隨機(jī)投放算法，達(dá)到設(shè)定的時(shí)間后停止投放，并生成模型。

02成果掠影 近期，天津理工大學(xué)趙云峰教授、蘇州泰吉諾新材料有限公司李兆強(qiáng)聯(lián)合河北工業(yè)大學(xué)鄧齊波教授在制備具有低表面張力和優(yōu)異熱導(dǎo)率的LM取得新進(jìn)展。高表面張力使得LM和填料難以很好地混合以制備用于熱界面應(yīng)用的復(fù)合漿料。

一般的研究?jī)H局限于孔隙率單一因素的影響，而忽視了孔隙的其他特征參數(shù)。AF多尺度孔隙處理軟件2D可在確保孔隙率不變的前提下，基于實(shí)際的孔隙圖像，進(jìn)行孔隙的多尺度處理。 在工程實(shí)際中，一種材料的孔隙率參數(shù)易于測(cè)得，而材料的其他孔隙特征是難以測(cè)算的。針對(duì)這兩方面的問(wèn)題，AF多尺度孔隙處理軟件2D采取指定孔隙率加材料圖片處理模式來(lái)進(jìn)行生成多尺度孔隙圖片。

獲得數(shù)十乃至數(shù)百微米孔隙結(jié)構(gòu)，常規(guī)做法是通過(guò)乳液造孔獲得，這些工藝存在穩(wěn)定性差、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)。EFL-GM-PR系列通過(guò)材料學(xué)顛覆性的設(shè)計(jì)，其使用體驗(yàn)與常規(guī)GelMA材料無(wú)任何區(qū)別，只需要溶解、光照固化即可輕松獲得數(shù)百微米孔隙結(jié)構(gòu)水凝膠（圖1）。

插件介紹CAD隨機(jī)孔隙3D插件可用于在AutoCAD內(nèi)生成指定孔隙率的三維長(zhǎng)方體幾何實(shí)體，形成多孔結(jié)構(gòu)。插件生成的CAD文件可導(dǎo)入Abaqus、Comsol、ANSYS Workbench、LS DYNA等有限元軟件內(nèi)進(jìn)行模擬分析計(jì)算。插件可指定帶有微觀隨機(jī)孔隙基體材料的尺寸，可設(shè)置不同的孔隙尺寸及孔隙率的大小。

SER源于電磁干擾屏蔽層與自由空間之間的阻抗失配，可以用式(3)來(lái)描述，其中σr為相對(duì)電導(dǎo)率，μr為相對(duì)磁導(dǎo)率，f為入射EMWs的頻率。SER是由屏蔽材料內(nèi)部發(fā)生的各種損耗引起的，包括磁損耗、介電損耗等。可以計(jì)算如下:其中t為電磁干擾屏蔽層的厚度。SEM是由EMWs在屏蔽材料的兩個(gè)界面(如圖2所示的界面1和界面2)之間的宏觀多次反射產(chǎn)生的。

插件介紹CAD隨機(jī)孔隙3D插件可用于在AutoCAD內(nèi)生成超高孔隙率的隨機(jī)孔隙。插件可以指定生成基體的尺寸信息、孔隙分布的區(qū)域、孔隙的類(lèi)型、尺寸、孔隙率以及孔隙間的間距等信息。生成的孔隙模型可導(dǎo)入COMSOL、ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA、Fluent等有限元軟件內(nèi)進(jìn)行模擬計(jì)算，也可用于科研領(lǐng)域多孔結(jié)構(gòu)論文圖片的繪制。

論文中建立的二維纖維增強(qiáng)混凝土模型包含粗骨料、砂漿、纖維、骨料與砂漿的界面過(guò)渡區(qū)、纖維與砂漿的界面過(guò)渡區(qū)在內(nèi)的多相材料，且混凝土砂漿中包含隨機(jī)分布的孔隙。

</li><li class="ql-align-justify">計(jì)算參數(shù)：孔隙介質(zhì)的滲透率為k = 4. 071 ×10E-12m2。礫巖物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)中得到其孔隙率為18. 5%，故數(shù)值模型中取孔隙介質(zhì)的孔隙率為15%。按照現(xiàn)場(chǎng)注漿壓力的范圍，數(shù)值模型中的注漿壓力p 分別取5MPa，根據(jù)注漿層位礫巖含水層的埋深情況，模型的靜水壓力p0取2. 0 MPa。

其中，涂層的平均密度為： 　　 鋰電池電極是一種粉體顆粒組成的涂層，由于粉體顆粒表面粗糙，形狀不規(guī)則，在堆積時(shí)，顆粒與顆粒間必有孔隙，而且有些顆粒本身又有裂縫和孔隙，所以粉體的體積包括粉體自身的體積、粉體顆粒間的孔隙隙和顆粒內(nèi)部的孔隙，因此，相應(yīng)的有多種電極涂層密度及孔隙率的表示法。 　　 粉體顆粒的密度是指單位體積粉體的質(zhì)量。

除了邊界或界面，孔隙率是另一種有效的策略，有望干擾聲子輸運(yùn)以提高ZT。根據(jù)有效介質(zhì)理論，導(dǎo)熱系數(shù)隨孔隙率的增加幾乎呈線性減小。如果電輸運(yùn)受到的影響較小，則可以?xún)粼黾庸β室蜃优c熱導(dǎo)率的比值PF / κ，從而獲得增強(qiáng)的ZT，這已經(jīng)在BiSbTe、SnTe和方鈷礦中實(shí)現(xiàn)。然而，納米級(jí)孔隙對(duì)熱電性能的作用目前仍存在爭(zhēng)議，因?yàn)樵谀承┣闆r下，電導(dǎo)率的降低速率比熱導(dǎo)率的降低速率快得多，這將導(dǎo)致ZT惡化。

．當(dāng)燒結(jié)溫度為220℃時(shí)，高溫帶來(lái)更大的驅(qū)動(dòng)力，燒結(jié)脈絡(luò)明顯粗化，顆粒間燒結(jié)頸相連，致密度的提升使孔隙率降低到10.8%．當(dāng)燒結(jié)溫度為240℃時(shí)，界面空隙繼續(xù)變少，致密度顯著改善，孔隙率降低為9.4%，這與上文中電阻率的變化相一致．由此可見(jiàn)：提高燒結(jié)溫度有助于粗化顆粒、提高界面致密度和燒結(jié)質(zhì)量，從而使銀層表現(xiàn)出低電阻率和低孔隙率的優(yōu)異特性．

插件生成的三維球體之間及與長(zhǎng)方體基體之間均不會(huì)發(fā)生相交，可導(dǎo)入ANSYS、Ls-Dyna、ABAQUS、COMSOL、Fluent等有限元軟件進(jìn)行裝配操作，用于模擬多孔或孔隙介質(zhì)或顆粒復(fù)合材料。插件在生成基體部件及每一個(gè)粒徑范圍的球體顆粒時(shí)，均采用不同的CAD圖層繪制，方便使用者的后續(xù)處理及不同材料類(lèi)型的分批次導(dǎo)入。

插件介紹Random Porous Structure 3D - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件內(nèi)生成三維多孔結(jié)構(gòu)，可用于兩相材料或多孔介質(zhì)的模擬等。 插件可指定孔隙的分布概率、生長(zhǎng)概率、孔隙率、平滑范圍等參數(shù)，其參數(shù)控制原理可參考四參數(shù)隨機(jī)生長(zhǎng)法（QSGS）相關(guān)文獻(xiàn)。

Li 等研究了酚醛樹(shù)脂含量對(duì)化學(xué)氣相滲透(Chemical Vapor Infiltration, CVI)和反應(yīng)熔滲制備碳纖維增強(qiáng)金剛石-碳化硅復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和導(dǎo)熱性能的影響，結(jié)果表明, 酚醛樹(shù)脂含量顯著影響反應(yīng)熔體滲透前復(fù)合材料孔隙結(jié)構(gòu)以及反應(yīng)熔滲后基體的相組成和密度，酚醛樹(shù)脂含量較高時(shí)，無(wú)定形碳(amorphous Carbon, a-C)的含量增加，金剛石與無(wú)定形碳的非晶態(tài)界面區(qū)域增加，

（雅可比行列式、內(nèi)外長(zhǎng)寬比等）優(yōu)化單元質(zhì)量附加功能和導(dǎo)出選項(xiàng)為FE 輸出的背景材料映射（Hounsfield、孔隙率、纖維密度和取向等）導(dǎo)入并重新劃分標(biāo)準(zhǔn)體積網(wǎng)格格式（ANSYS、Abaqus、Nastran、VTK）根據(jù)不同指標(biāo)檢驗(yàn) FE/CFD 網(wǎng)格直接導(dǎo)出至常用

首先，我們可以使用APDL編寫(xiě)一個(gè)循環(huán)來(lái)不斷生成隨機(jī)的圓心坐標(biāo)和半徑，直到達(dá)到設(shè)定的填充率為止。在每次生成圓形時(shí)，都需要檢查是否與已生成的圓形發(fā)生干涉。如果有干涉，則需要重新生成新的圓形。最后，將生成的模型導(dǎo)出為所需的格式進(jìn)行后續(xù)的模擬和分析。通過(guò)這種方法，我們可以有效地在材料內(nèi)部隨機(jī)生成加強(qiáng)骨料或缺陷孔隙等結(jié)構(gòu)，為更準(zhǔn)確地模擬材料的真實(shí)行為提供有力支持。

這是由于應(yīng)變率也是待定的，它需要由熱彈性運(yùn)動(dòng)方程及力學(xué)邊界條件來(lái)確定，而熱彈性運(yùn)動(dòng)方程中又含有溫 度場(chǎng)函數(shù)項(xiàng)。有許多理論可以描述多扎材料的力學(xué)性質(zhì);其中最著名的有 Boit 提出的流體飽和多孔固體的固結(jié)理論。特別地，當(dāng)孔隙中不存在液體時(shí)，這些理論就退化到經(jīng)典的彈性理論。