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固体电解质在力—化学场耦合作用下的断裂行为研究

摘要第4-5页
Abstract第5-6页
第1章 绪论第10-18页
    1.1 课题的来源及研究目的和意义第10-11页
    1.2 固体氧化物燃料电池简介第11-14页
        1.2.1 SOFC工作原理及特性第11页
        1.2.2 国内外发展现状第11-12页
        1.2.3 固体电解质简介第12-13页
        1.2.4 固体电解质的分类第13-14页
        1.2.5 氧化铈基电解质的研究现状第14页
    1.3 耦合场中的数值方法研究现状第14-16页
        1.3.1 数值方法介绍第15页
        1.3.2 耦合场研究现状第15-16页
    1.4 分子动力学模拟第16-17页
        1.4.1 分子动力学模拟简述第16页
        1.4.2 分子动力学的一般步骤第16页
        1.4.3 CeO_2基电解质的分子动力学模拟现状第16-17页
    1.5 研究内容与方法第17-18页
第2章 有限元模拟和分子动力学模拟第18-29页
    2.1 有限元法介绍第18-22页
        2.1.1 有限元法的基本理论与步骤第18-19页
        2.1.2 平面八结点等参数单元介绍第19-22页
    2.2 分子动力学模拟第22-23页
    2.3 牛顿运动方程式的数值解法第23-25页
        2.3.1 Verlet算法第23-24页
        2.3.2 蛙跳法第24-25页
        2.3.3 速度Verlert算法第25页
    2.4 系综简介第25-27页
        2.4.1 温度控制第25-26页
        2.4.2 压强控制第26-27页
    2.5 周期性边界条件第27-28页
    2.6 本章小结第28-29页
第3章 裂纹尖端应力场对氧空位诱导作用的研究第29-44页
    3.1 耦合场中的缺陷第29-30页
    3.2 宏观力场的数学模型第30-32页
        3.2.1 边界条件及模型的简化第31页
        3.2.2 变分形式的推导第31-32页
    3.3 化学场的主要数学模型第32-35页
        3.3.1 边界条件及模型简化第33-34页
        3.3.2 变分格式的推导第34-35页
    3.4 耦合场中模型参数设置第35-39页
    3.5 有限元算法的数值模拟第39-43页
        3.5.1 不含裂纹的模型分析第40-41页
        3.5.2 含裂纹的模型分析第41-43页
    3.6 本章小结第43-44页
第4章 氧离子扩散行为的分子动力学模拟第44-53页
    4.1 GDC的分子动力学模型第44-45页
        4.1.1 GDC的势函数第44-45页
        4.1.2 GDC的建模第45页
    4.2 晶格常数的计算第45-48页
        4.2.1 GDC的晶格常数计算第45-47页
        4.2.2 GDC的热膨胀系数计算第47-48页
    4.3 氧离子的扩散模拟第48-52页
        4.3.1 掺杂浓度对氧离子扩散行为的影响第49-50页
        4.3.2 温度对氧离子扩散行为的影响第50-51页
        4.3.3 外部载荷对氧离子扩散行为的影响第51-52页
    4.4 本章小结第52-53页
第5章 基于MD模拟的GDC断裂韧度计算第53-70页
    5.1 脆性材料断裂强度理论第53-55页
        5.1.1 应力强度因子准则第53页
        5.1.2 能量释放率脆断准则第53-54页
        5.1.3 应力强度因子与能量释放率的关系第54-55页
    5.2 单轴拉伸模拟第55-57页
        5.2.1 拉伸模型及拉伸方法第55页
        5.2.2 CeO_2进行单轴拉伸模拟第55-56页
        5.2.3 对GDC的单轴拉伸模拟第56-57页
    5.3 表面能的计算模拟第57-63页
        5.3.1 CeO_2表面能的计算第60-61页
        5.3.2 GDC表面能的计算第61-63页
    5.4 断裂韧性的研究模拟第63-69页
        5.4.1 各项同性的断裂韧度计算第63-64页
        5.4.2 各向异性材料的断裂韧度计算第64-67页
        5.4.3 GDC的断裂韧度计算第67-68页
        5.4.4 CeO_2与GDC的断裂韧度比较第68-69页
    5.5 本章小结第69-70页
结论第70-71页
参考文献第71-77页
攻读学位期间发表的学术论文第77-79页
致谢第79页

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