| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 第1章 绪论 | 第14-27页 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 | 第14-15页 |
| 1.2 固体氧化物燃料电池简述 | 第15-17页 |
| 1.2.1 燃料电池工作原理及特性 | 第15-16页 |
| 1.2.2 SOFC 发展现状 | 第16-17页 |
| 1.3 SOFC 电解质简介 | 第17-19页 |
| 1.3.1 电解质的分类 | 第17-18页 |
| 1.3.2 电解质的制备 | 第18-19页 |
| 1.4 氧化铈基电解质简介 | 第19-20页 |
| 1.5 GDC 材料的研究现状 | 第20-21页 |
| 1.5.1 GDC 材料的实验研究 | 第20-21页 |
| 1.5.2 GDC 材料的分子动力学研究 | 第21页 |
| 1.6 分子动力学模拟简述 | 第21-22页 |
| 1.7 GDC 势函数的发展过程 | 第22-25页 |
| 1.8 本文的主要研究内容 | 第25-27页 |
| 第2章 GDC 中氧离子扩散行为的分子动力学模拟 | 第27-50页 |
| 2.1 分子动力学的主要算法 | 第27-33页 |
| 2.1.1 积分算法 | 第27-29页 |
| 2.1.2 系综简介 | 第29页 |
| 2.1.3 温度控制 | 第29-30页 |
| 2.1.4 压强控制 | 第30-32页 |
| 2.1.5 周期性边界条件 | 第32-33页 |
| 2.2 MD 模拟中 GDC 的势函数 | 第33-35页 |
| 2.3 电解质 GDC 的分子动力学模拟 | 第35-39页 |
| 2.3.1 GDC 分子动力学模型 | 第35-36页 |
| 2.3.2 GDC 的晶格常数 | 第36-37页 |
| 2.3.3 GDC 的晶体构型 | 第37-39页 |
| 2.4 氧离子在 GDC 中扩散行为的分子动力学模拟 | 第39-49页 |
| 2.4.1 氧离子在 GDC 中的扩散轨迹 | 第39-42页 |
| 2.4.2 不同掺杂浓度对氧离子扩散行为的影响 | 第42-44页 |
| 2.4.3 不同温度对氧离子扩散行为的影响 | 第44-45页 |
| 2.4.4 不同外部载荷对氧离子扩散行为的影响 | 第45-47页 |
| 2.4.5 氧离子在多晶 GDC 中的扩散行为 | 第47-49页 |
| 2.5 本章小结 | 第49-50页 |
| 第3章 GDC 力学行为的分子动力学模拟 | 第50-63页 |
| 3.1 单轴拉伸下 CeO2的力学行为 | 第50-55页 |
| 3.1.1 拉伸模型及拉伸方法 | 第50-51页 |
| 3.1.2 拉伸过程中的应力—应变曲线 | 第51-52页 |
| 3.1.3 拉伸过程中的晶体构型 | 第52-55页 |
| 3.2 温度和掺杂浓度对 GDC 力学性能的影响 | 第55-60页 |
| 3.2.1 温度对 GDC 杨氏模量的影响 | 第55-56页 |
| 3.2.2 温度对 GDC 断裂强度的影响 | 第56-57页 |
| 3.2.3 掺杂浓度对 GDC 杨氏模量的影响 | 第57-59页 |
| 3.2.4 掺杂浓度对 GDC 断裂强度的影响 | 第59-60页 |
| 3.3 单轴压缩下 GDC 的杨氏模量 | 第60-62页 |
| 3.4 本章小结 | 第62-63页 |
| 第4章 含裂纹 GDC 断裂行为的分子动力学模拟 | 第63-89页 |
| 4.1 不同晶向下 CeO2断裂韧度的计算 | 第63-72页 |
| 4.1.1 含裂纹 GDC 分子动力学模型的建立 | 第63-65页 |
| 4.1.2 不同晶向下 CeO2表面能的计算 | 第65-70页 |
| 4.1.3 CeO2断裂韧度的计算 | 第70-72页 |
| 4.2 不同晶向下 GDC 裂纹扩展行为的研究 | 第72-87页 |
| 4.2.1 A 型裂纹扩展行为模拟 | 第72-82页 |
| 4.2.2 B 型裂纹扩展行为模拟 | 第82-84页 |
| 4.2.3 C 型裂纹扩展行为模拟 | 第84-87页 |
| 4.3 本章小结 | 第87-89页 |
| 第5章 力—电化学耦合作用对 GDC 断裂行为的影响 | 第89-121页 |
| 5.1 力—电化学耦合场理论 | 第89-92页 |
| 5.1.1 耦合场中的晶体缺陷 | 第89-90页 |
| 5.1.2 控制方程 | 第90-91页 |
| 5.1.3 边界条件 | 第91-92页 |
| 5.2 非化学计量效应对弹性常数的影响 | 第92-96页 |
| 5.3 耦合场下 GDC 膜体中氧空位和应力的分布 | 第96-106页 |
| 5.3.1 模型及工作条件的假定 | 第96-101页 |
| 5.3.2 耦合方程组的求解 | 第101-106页 |
| 5.4 多尺度方法描述 | 第106-112页 |
| 5.4.1 多尺度模拟方法简述 | 第106-110页 |
| 5.4.2 多尺度模型合理性验证 | 第110-112页 |
| 5.5 耦合场中含Ⅰ型裂纹 GDC 断裂韧度的计算 | 第112-120页 |
| 5.5.1 标准化学计量 GDC 断裂韧度的计算 | 第112-113页 |
| 5.5.2 不考虑裂尖应力场耦合作用时 GDC 的断裂韧度 | 第113-116页 |
| 5.5.3 裂尖应力场诱导作用对 GDC 断裂韧度的影响 | 第116-120页 |
| 5.6 本章小结 | 第120-121页 |
| 结论 | 第121-123页 |
| 参考文献 | 第123-136页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 | 第136-138页 |
| 致谢 | 第138-139页 |
| 个人简历 | 第139页 |
