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基于多孔电极理论的锂离子电池的电化学机械变形的快速模拟
锂离子电池在循环过程中改变其几何尺寸，这是一系列显微镜机制的宏观结果，包括但不限于扩散诱导的膨胀/收缩/收缩，气体进化，固体电解质相间相间相位相和颗粒的裂纹。通过数学模型预测非线性维度变化对于电池的终身预测，健康管理和非破坏性评估至关重要。在这项研究中，我们提出了一种将粉末材料弹性模型实施到多孔电极理论（PET）中的方法。通过将总体变形分解为弹性，塑料和扩散引起的部分，并使用粉末可塑性模型来描述塑料部分，该模型可以捕获由液体（DE-）插入引起的可逆厚度变化，以及由于重新安排和颗粒的稳定而导致的不可逆厚度变化。对于预测电池健康和安全性的现实世界应用，关键在于迅速解决数学方程。在这里，我们将耦合模型实施到开源软件PETLION中，以进行毫秒尺度模拟。使用从文献中收集的值，在不同条件下测试的值，与现实世界观测值相比，对计算模型进行参数化，并定性分析以发现参数输出关系。©2024作者。由IOP Publishing Limited代表电化学学会出版。[doi：10.1149/1945-7111/ad4f1e]这是根据Creative Commons Attribution 4.0许可（CC by，http://creativecommons.org/licenses/ by/4.0/）分发的开放式访问文章，如果原始工作适当地引用了原始作品，则可以在任何媒介中不受限制地重复使用工作。
添加摩擦搅拌沉积：变形处理路线Tometal添加剂制造
经典的金属制造和连接涉及两种不同的途径：一条基于熔化和结合；其他利用塑性变形。要用所需的几何形状制造金属组件，配偶工程师可以加热并融化金属，将其倒入具有预定层形状的模具中，然后通过冷却使其在模具中凝固。这是铸造过程[1]。替代，当金属保留在固态中时，可能会将金属按或将金属锤成所需的形状。这是锻造过程[2]。在铸造更能产生较大且复杂的形状时，宽容会导致改善的机械性能，例如更好的延展性，更高的产量和拉伸强度以及较长的疲劳寿命。加入两个金属工件，材料工程师可以使用弧[3]，煤气
用于预测撞击载荷后人脑变形空间分布的多体模型
随着对脑震荡损伤的长期后果的关注日益增加，人们开始重视开发能够准确预测大脑对冲击负荷的机械响应的工具。虽然有限元模型 (FEM) 可以估计动态负荷下的大脑响应，但这些模型无法快速（几秒内）估计大脑的机械响应。在本研究中，我们开发了一个多体弹簧质量阻尼器模型，该模型可以估计大脑对围绕一个解剖轴或同时在三个正交轴上施加的旋转加速度的区域运动。总的来说，我们估计了 50% 人类大脑内 120 个位置的变形。我们发现多体模型 (MBM) 与计算的有限元响应相关，但不能精确预测（平均相对误差：18.4 6 13.1%）。我们使用机器学习 (ML) 将 MBM 的预测与负载运动学（峰值旋转加速度、峰值旋转速度）相结合，并显著减少 MBM 和 FEM 之间的差异（平均相对误差：9.8 6 7.7 %）。使用独立的运动损伤测试集，我们发现混合 ML 模型也与 FEM 的预测有很好的相关性（平均相对误差：16.4 6 10.2 %）。最后，我们使用这种混合 MBM-ML 方法来预测出现在大脑不同位置的应变，对于复杂的多轴加速度负载，平均相对误差估计范围为 8.6 % 到 25.2 %。总之，这些结果展示出一种快速且相当准确的方法，用于预测大脑对单平面和多平面输入的机械响应，并提供一种新工具来快速评估整个大脑撞击负载的后果。 [DOI: 10.1115/1.4046866]
机械刺激后软骨微细胞的复杂变形促进了软骨细胞基因表达
抽象的背景关节软骨（AC）的主要功能是抵抗应力的机械环境，而chon-drocytes正在响应该组织的发育和稳态的机械应力。然而，目前关于响应机械刺激的过程的知识仍然有限。这些机制是在工程软骨模型中进行研究的，其中软骨细胞包含在外生的生物物质中与其自然细胞外基质不同。本研究的目的是更好地了解机械刺激对间充质基质细胞（MSC）衍生的软骨细胞的影响。方法，使用了一种流体定制装置，用于机械刺激通过在软骨培养培养基中培养从人类MSC获得的软骨微粒，持续21天。将六个微粒放在设备室的孔孔中，并用不同的正压信号（振幅，频率和持续时间）刺激。使用一个摄像机记录每个微细胞的沉没到它们的锥体中，并使用有限元模型分析了微孔变形。微粒。结果在刺激过程中使用平方压力信号的刺激中观察到中等微粒的变形，因为平均von mises菌株在6.39至14.35％之间，估计幅度为1.75–14 kPa的幅度叠加在幅度50％的基础压力上。在变形过程中观察到的压缩，张力和剪切不会改变微粒微结构，如组织学染色所示。在单个30分钟的刺激下，在1 Hz的最小压力上叠加了3.5 kPa振幅的平方压信号，在1 hz的最小压力上叠加了30分钟的刺激后，测量了Chon-Drocyte标记（SOX9，AGG和COL2B）的表达迅速而瞬时的增加。使用平方压力信号而不是恒定压力信号时，周期性变形的1％变化会诱导软骨基因表达2至3的倍数变化。此外，除了Col X外，纤维球杆菌（Col I）或肥厚软骨（Col X，MMP13和ADAMTS5）的表达没有显着调节。结论我们的数据表明，通过基于流体的压缩的软骨微细胞的动态变形调节了负责产生类似软骨样的软骨细胞基因的表达。
海上导管架结构变形和疲劳分析的结构可靠性方法系统综述
摘要：本文介绍了结构可靠性分析 (SRA) 方法的最新进展，旨在确定每种方法的关键应用及其拟议的变体、合格特征、优点和局限性。由于现代海上导管架结构的复杂性和规模日益扩大，越来越有必要提出一种准确有效的方法来评估其材料特性、几何尺寸和操作环境中的不确定性。SRA 作为一种不确定性分析形式，已被证明是结构设计中的有用工具，因为它可以直接量化输入参数的不确定性如何影响结构性能。在此，我们特别关注概率断裂力学方法，因为它准确地解释了在此类结构的设计中占主导地位的疲劳可靠性。成熟的分析/近似方法（例如一阶和二阶可靠性方法 (FORM/SORM)）被广泛使用，因为它们为实际问题提供了准确性和效率之间的良好平衡。然而，在高度非线性系统的情况下，它们并不准确。因此，人们使用共轭搜索方向法、鞍点近似、子集模拟、证据理论等方法对其进行了修改。以提高准确性。最初，直接模拟方法（例如蒙特卡洛模拟方法 (MCS)）及其各种方差减少技术（例如重要性抽样 (IS)、拉丁超立方抽样 (LHS) 等）对于具有非线性极限状态的结构来说是理想的，但对于计算非常低的失效概率的问题来说，它们表现不佳。总体而言，每种方法都有其优点和局限性，其中 FORM/SORM 是最常用的，但最近，由于计算能力的不断进步，模拟方法的使用越来越多。其他相关方法包括响应面法 (RSM) 和替代模型/元模型 (SM/MM)，它们是高级近似方法，非常适合具有隐式极限状态函数和高可靠性指标的结构。文献中也发现了高级近似方法和可靠性分析方法的组合，因为它们适用于复杂、高度非线性的问题。
补充材料：可探索的网格变形子空间来自非结构化3D生成模型
我们的边界条件以64个节点为各个粒子，将潜伏的Z𝑖连接到Z𝑗。为了计算我们从网格M𝑖切换到网状M𝑗的点，我们首先计算两个变形序列：一个从m𝑖到m𝑗，另一个M𝑗转到M𝑖。给定这两个网格序列，我们可以确定网格之间的倒角距离最小的时间𝑡∗。我们在围绕𝑡= 0的中心的变形序列的小节中找到了最佳开关点。5，即我们不采用切换点，例如，𝑡= 0。01，而是我们仅考虑[0中的𝑡值。35，0。65]。这是为了防止过度扭曲边界条件。通过扩张多线的两侧进行重新映射，以便将𝑡∗精确地映射到𝑡= 0。5。因此，所有开关点的边界都可以通过标准的Voronoi图可视化。
回顾海上导管架结构变形和疲劳分析的结构可靠性方法的系统评价
摘要：本文介绍了结构可靠性分析 (SRA) 方法的最新进展，旨在确定每种方法的关键应用及其拟议的变体、合格特征、优点和局限性。由于现代海上导管架结构的复杂性和规模日益扩大，越来越有必要提出一种准确有效的方法来评估其材料特性、几何尺寸和操作环境中的不确定性。SRA 作为一种不确定性分析形式，已被证明是结构设计中的有用工具，因为它可以直接量化输入参数的不确定性如何影响结构性能。在此，我们特别关注概率断裂力学方法，因为它准确地解释了在此类结构的设计中占主导地位的疲劳可靠性。成熟的分析/近似方法（例如一阶和二阶可靠性方法 (FORM/SORM)）被广泛使用，因为它们为实际问题提供了准确性和效率之间的良好平衡。然而，在高度非线性系统的情况下，它们并不准确。因此，人们使用共轭搜索方向法、鞍点近似、子集模拟、证据理论等方法对其进行了修改。以提高准确性。最初，直接模拟方法（例如蒙特卡洛模拟方法 (MCS)）及其各种方差减少技术（例如重要性抽样 (IS)、拉丁超立方抽样 (LHS) 等）对于具有非线性极限状态的结构来说是理想的，但对于计算非常低的失效概率的问题来说，它们表现不佳。总体而言，每种方法都有其优点和局限性，其中 FORM/SORM 是最常用的，但最近，由于计算能力的不断进步，模拟方法的使用越来越多。其他相关方法包括响应面法 (RSM) 和代理模型/元模型 (SM/MM)，它们是高级近似方法，非常适合具有隐式极限状态函数和高可靠性指标的结构。文献中也发现了高级近似方法和可靠性分析方法的组合，因为它们适用于复杂、高度非线性的问题。
交通研究记录编号 1473，路面部分的强度和变形特性以及路面修复
介绍了一种用于北卡罗来纳州柔性路面挠度和反向计算沥青混凝土 (AC) 模量的温度校正程序。开发此程序所用的数据是从北卡罗来纳州皮埃蒙特地区的四条路面收集的，这些路面的层材料和厚度各不相同。对每条路面进行了四次测试，每个季节一次，以便在最大温度范围内获得挠度，而不会对路面造成重大结构损坏。每次测试期间，每个测试段每小时进行一次挠度测试，持续 1 整天。在挠度测试时，使用落锤挠度计测量路面表面和深度温度。测量的挠度和温度值用于验证 1993 年 AASHTO 路面结构设计指南中提出的温度校正程序。发现 AASHTO 程序在校正后的挠度中产生了重大错误。这些错误的主要原因是 AASHTO 平均温度不能解释加热和冷却循环期间温度深度梯度的差异，并且 AASHTO 温度校正因子在较高温度下过度校正了挠度。基于 AC 层的中深度温度是有效的 AC 层温度这一事实，开发了一种新的挠度和反算模量的温度校正程序。使用从北卡罗来纳州其他四个路面部分收集的挠度和表面温度数据验证了此程序的准确性。
使用3D/2D皮质血管的3D/2D非刚性登记的颅骨切开术的变形
摘要。术中脑移位是一种众所周知的现象，它描述了由于重力和脑脊液的丧失而在其他现象中描述了脑组织的非刚性变形。这对手术结果具有负面影响，这通常是基于不考虑大脑转移的术前计划。我们提出了一种新型的大脑意识到的增强现实方法，将术前3D数据与通过手术显微镜观察的变形大脑表面相结合。我们将非刚性登记作为形状结构化问题提出。术前3D线状可变形模型被注册到皮质容器的Single 2D图像上，该模型自动分割。此3D/2D登记驱动肿瘤等潜在的大脑结构，并弥补了亚皮质区域的大脑转移。我们评估了由6名材料组成的模拟和真实数据的方法。它实现了良好的定量和定性结果，使其适合神经外科指导。
数字图像相关法用于增材制造 316L 薄壁变形模式的微观结构分析
在增材制造中，工艺参数直接影响材料的微观结构，从而影响所制造部件的机械性能。本文旨在通过在扫描电子显微镜 (SEM) 下结合高分辨率数字图像相关 (HR-DIC) 和电子背散射衍射 (EBSD) 图进行原位拉伸试验来表征局部微观结构响应，从而探索这种关系。所研究的样本是从通过定向能量沉积构建的双向打印单道厚度 316L 不锈钢壁中提取的。通过统计分析表征了晶粒的形态和晶体学纹理，并将其与该工艺的特定热流模式相关联。根据晶粒大小将其分为位于打印层内的大柱状晶粒和位于连续层之间界面的小等轴晶粒。原位拉伸实验的加载方向垂直于或沿打印方向进行，并展示不同的变形机制。对每个晶粒的平均变形的统计分析表明，对于沿构建方向的拉伸载荷，小晶粒的变形小于大晶粒。此外，HR-DIC 与 EBSD 图相结合显示，在没有单个或成簇的小晶粒的情况下，应变局部化位于层间界面处。对于沿打印方向的拉伸载荷，应变局部化存在