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1. Compressible battery foams to prevent cascading thermal runaway in Li-ion pouch batteries

可压缩电池泡沫可防止锂离子软包电池级联热失控

翻译：李红刚

图1.实验用的电池模组示意图：（a）无电连接的电池模组；（b）模组的各个层；（c）电池模组针刺示意图；（d）测试泡沫的热电偶位置；（d）测试电池及隔板的热电偶位置布置。

Yang C, Sunderlin N, Wang W, Churchill C, Keyser M. Compressible battery foams to prevent cascading thermal runaway in Li-ion pouch batteries, Journal of Power Sources 2022; 541: 231666.

2. Effect of the Lode parameter in predicting shear cracking of 2024-T351 aluminum alloy Taylor rods

Lode参数对预测2024-T351铝合金泰勒杆的剪切裂纹的影响

翻译：李鑫

实验测试和数值模拟是研究材料力学行为的两种有效研究方法。该文基于实验测试和数值仿真研究了薄金属靶板的弹道冲击力学行为。首先，该文基于一维空气炮实验装置（图2（a））开展了直径为5.95mm、长度为29.75mm的泰勒杆的撞击实验，实验测试结果发现随着冲击速度的增加，剪切裂纹的衍生速度更快且更明显（图2（a））。接着，该文基于ABAQUS/Explicit有限元软件模拟了相应的泰勒杆撞击，同时研究了在断裂准则中加入Lode角参数项对撞击过程中剪切裂纹生成的影响（图2（c））。研究结果表明，使用Lode角参数的断裂准则可以更好地预测泰勒杆的撞击断裂力学行为（图2（d））。该文研究结果充分展示了实验测试与数值模拟相结合的研究方法在研究材料力学行为过程中的必要性。

图2.（a）一维空气炮实验测试装置；（b）泰勒杆撞击后的剪切失效模式；（c）Lode角参数项对断裂力学行为的影响；（d）基于加入Lode角参数项的断裂准则模拟得到的泰勒杆撞击下的剪切断裂行为。

Xiao X, Mu Z, Pan H, Xiao X, Lou Y. Effect of the Lode parameter in predicting shear cracking of 2024-T351 aluminum alloy Taylor rods. Int J Impact Eng 2018; 120: 185-201.

3. Stress field and damage evolution in C/SiC woven composites: Image-based finite element analysis and in situ X-ray computed tomography tests

C/SiC机织复合材料的应力场和损伤演化：基于图像的有限元分析和原位X射线计算机断层扫描试验

翻译：王焕芳

该文以化学气相渗透法（CVI）制备的C/SiC复合材料为研究对象，基于X射线显微断层扫描数字图像的有限元法（IB-FEM），构建了C/SiC复合材料的细观结构有限元模型。重构了由碳纤维丝束和SiC基体组成的C/SiC复合材料的精确细观结构，特别是孔洞缺陷。利用IB-FEM，研究了C/SiC复合材料的损伤演化和断裂行为。同时，在CT实时定量成像系统下对C/SiC复合材料进行了原位拉伸试验，研究了材料的损伤和失效特征，并对IB-FEM进行验证。IB-FEM结果表明，材料损伤最初发生在缺陷处，然后向纤维丝束/SiC基体界面扩展，最终结合成宏观裂纹，这与原位CT实验结果非常吻合。

图3.SiC基体中的损伤演化：（b）-（d）为不考虑基体孔隙的IB-FEM模型计算结果，（a）、（b'）-（d'）为考虑基体孔隙的IB-FEM 计算结果，（b"）和（d"）为原位CT 切片和二值图像；通过IB-FEM模型计算的C/SiC复合材料：（e）单向等效拉伸应力-应变曲线及（f）计算得到的应力-应变曲线与试验曲线对比。

Ai S, Song W, Chen Y. Stress field and damage evolution in C/SiC woven composites: Image-based finite element analysis and in situ X-ray computed tomography tests. J. Eur. Cera. Soc. 2021; 41: 2323-2334.

4. Mechanical Stability Study on PEDOT:PSS-Based ITO-Free Flexible Perovskite Solar Cells

PEDOT:PSS基于无ITO电极的柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性研究

翻译：张美合

柔性钙钛矿太阳能电池（FPSCs）凭借着其在便携式电子设备、光伏建筑一体化及无人机等各个领域具有的广阔应用前景而迅速兴起。目前大多数的报道都集中于光电转化效率的提升，而很少关注其机械稳定性。因此该文通过试验和仿真相结合的方法，深入分析了PEDOT:PSS基于无ITO电极的柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性。该文采用纳米压痕技术获取了电池内部各层的基本力学性能参数，然后采用有限元（FEM）方法计算不同弯曲条件下电池内部的应力分布。同时使用扫描电子显微镜（SEM）观测弯曲试验前后电池的形貌变化。通过有限元结果可得：ITO层内出现高应力分布，在循环弯曲后ITO层出现明显裂纹，使其电阻急剧增加，导致电池的光电性能迅速衰退。与PET-ITO相比，高导电性PH1000薄膜具有较高的韧性，故可将其用作透明导电电极，通过有限元仿真、SEM形貌观测以及光电转化效率比对试验，可以获得结论：PH1000电极层内将出现较低的应力分布，循环弯曲后基本没有出现裂纹，在弯曲半径10mm、循环2000次后，PCE基本不发生改变。同时该文为柔性钙钛矿太阳能电池机械稳定性的优化提供了指导，为后续ITO电极的优化指明了研究方向。

图4.（a）ITO与PH1000在弯曲半径10mm、循环2000次的SEM图像；（b）电池弯曲过程中应力分布FEM结果；（c）随循环弯曲次数的增加，电极电阻成上升趋势；（d）随循环弯曲次数的增加，均一化PCE的变化趋势。

Xie H, Liang T, Yin X, Liu J, Liu D, Wang G, Gao B, Que W. Mechanical Stability Study on PEDOT: PSS-Based ITO-Free Flexible Perovskite Solar Cells, Energy Mater. 2022, 5, 3081–3091.

5. Study of post-impact behaviour of thin carbon/epoxy laminates subject to fatigue tensile loading

薄碳纤维增强环氧树脂层合板的冲击后拉伸疲劳研究

翻译：李爱家

近年来复合材料在航空器制造领域得到了广泛应用，而实际应用中飞行器的结构件往往在遭受了低速冲击后需要承受疲劳载荷，因此该文结合数值和试验方法对薄碳纤维增强环氧树脂层合板的冲击后拉伸疲劳行为展开了研究。首先，研究人员使用热压工艺制作了45度和0/90度交替铺层的薄层合板，综合考虑低速冲击和拉伸疲劳试验标准和条件，将试样设计为两段带加强片的矩形试样，如图5（a）所示。紧接着，研究人员对试样做了不同能量的低速冲击（如图5（b）所示），然后在DIC和RX断层扫描仪器的监测下完成了疲劳试验。试验数据的分析表明，该类型的疲劳损伤演化与树脂基体的损伤密切相关，同时低速冲击能量的增加会显著提高疲劳损伤的扩展速度。最后，该文基于半连续有限元方法建立了一种疲劳损伤预测模型，能够较为精确地预测相同铺层材料在低速冲击后的疲劳寿命和损伤演化规律（如图5（c）所示）。

图5.（a）试样的尺寸图；（b）不同能量下低速冲击后的损伤形貌；（c）低速冲击-拉伸疲劳试验的破坏形貌与模型预测结果的对比

Rogani A, Navarro P, Marguet S, Ferrero JF. Study of post-impact behaviour of thin carbon/epoxy laminates subject to fatigue tensile loading. Int J Fatigue 2021, 106134.

6. Rapid multi-material 3D printing with projection micro-stereolithography using dynamic fluidic control

基于动态射流控制的面投影微立体光刻快速多材料3D打印

翻译：崔泽森

数字掩模投影微立体光刻技术是一种基于数字光处理的增材制造技术，具有高分辨率、无需支撑结构和打印材料广泛等优点。然而，在其多材料打印过程中，树脂液槽中打印材料的更换一直是该技术的一个挑战性难题。该文提出了一种基于动态射流控制的面投影微立体光刻快速多材料3D打印技术，该技术在一个集成的流体腔中使用压力泵驱动不同材料流动，从而完成打印材料的快速更换（图6（a））。由于光敏聚合物的粘度会影响材料流速，因此要保证材料的交换效率，不同材料需要不同的材料泵送时间。图6（b）展示了不同泵送时间下多材料结构的成型效果，其中材料的交叉污染程度用荧光强度来表征。图6（c）给出了材料交叉污染程度及材料纯度随泵送时间的变化，结果显示，泵送时间越长，材料的交叉污染程度越低。但过长的泵送时间会增加打印时长及材料用量，因此，确定适当的泵送时间非常重要。最后，该文通过打印的多材料结构展示了该工艺的成型效果，多材料水凝胶结构能够在多种外部刺激下完成驱动响应。该文为研究多材料打印工艺提供参考。

图6（a）多材料打印过程示意图；（b）不同泵送时间下多材料结构的成型效果；（c）材料交叉污染程度及纯度随打印时间变化情况。

Han D, Yang C, Fang NX, Lee H. Rapid multi-material 3D printing with projection micro-stereolithography using dynamic fluidic control. Addit Manuf. 2019;27(March):606-615.

7. A model for thermal protection ablative material with local thermal non-equilibrium and thermal radiation mechanisms

具有局部热非平衡和热辐射机制的热防护烧蚀材料模型

翻译：公正

近年来，为了适应更为极端的气动热力学环境，制造了用于高超声速飞行器热防护系统（TPS）的新型树脂基烧蚀材料。建立准确预测材料响应的理论模型和仿真方法，可以指导测试程序集的设计，显著缩短研发周期和成本。为了解决传统模型计算材料响应不准确的问题（由新材料中涉及的新机制造成），本研究在继承树脂基烧蚀材料物理化学机理的基础上，进一步介绍了局部热非平衡和热辐射的机理，建立了发展起来的热-流体烧蚀耦合理论模型。通过编写计算机代码对耦合模型进行数值求解。在完成模型和仿真程序的验证后，分析了新机制对烧蚀材料性能的影响。结果表明，对于现有的烧蚀材料，局部热不平衡和热辐射的影响不容忽视，其中关键影响因素为孔径和孔隙率。

图7. (a)树脂基材料的烧蚀机理，(b)模型验证，(c)孔径对气体压力的影响，(d)孔隙率对气体压力的影响。

Weijie Li et.al. A model for thermal protection ablative material with local thermal non-equilibrium and thermal radiation mechanisms. Acta Astronautica. 2021; 183:101-111.