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锌离子结构电池的进步-LECCE
电源存储技术已成为整个清洁能源系统的关键方面，该系统从根本上基于电池。在过去的几十年中，电池的创新改变了我们使用便携式设备的生活方式的外观。最近，电动车辆使人们朝着没有化石燃料的有前途的清洁世界迈进。然而，将这种电池的重量和/或体积最小化是关键的设计驱动力，在过去的十年中，已经提出了在结构零件内部移动电能的想法并命名为结构电池（SBS），其中结构元件也应充当电能累积器。迄今为止，由于其可接受的性能，迄今为止的结构电池的工作主要涉及锂离子电池。但是，采用锂离子电池必须面对锂在地球上的有限可用性以及在其制造和使用过程中的安全性。这些问题鼓励研究人员寻求不提出其缺点的替代电池系统。Zn-ION结构电池是锂时代锂离子电池的有前途的替代品。锌是地球上最丰富的元素之一，可以以低价找到。基于锌的电池也有可能使用低成本的生产程序，因为它们不需要特定的干室条件，这意味着能够在空中运行，从而可以进行大规模组装。讨论了构建Zn-Ion结构电池的困难。尽管Zn-Ion电池具有许多优势，但Zn-Ion结构电池的开发仍处于早期阶段（低技术准备水平，TRL），并且需要进行其他研究。本综述旨在简要描述材料和AR插条设计中的当前突破，以及对基于锌的结构电池采用的解决方案的性能和局限性的批判性评估。这是对这些电池的第一次完整检查，它提供了该技术的概述，目的是促进未来的结构电池化学研究。
具有自增强自适应性能的分级多孔钢整体结构
铁是一种丰富的化学元素，自古以来就以钢和铸铁的形式用于制造工具、器皿和武器。[1,2] 钢铁目前每年的产量为 1.4 亿吨，是人类文明中最广泛利用的材料之一。[1] 如此高的产量和当前加工技术的高碳足迹，使钢铁成为现代社会减少材料对环境影响的首选材料。[3] 虽然全世界的大部分钢铁生产都用于制造致密的建筑结构元件，但人们也在探索将多孔铁块用于催化、[4] 储能、[5] 组织再生 [6] 和结构应用。[7] 对环境影响较小的轻质结构的需求日益增长，人们对此类多孔金属以及它们对旨在更有效地利用自然资源的非物质化战略的潜在贡献的兴趣日益浓厚。海绵铁是通过将矿石在熔点以下直接还原而获得的，是多孔金属最早的例子之一。[8] 由于其强度相对较低，这种多孔铁在过去被用作制造致密结构的前体。多孔金属的低强度源于众所周知的材料强度和相对密度之间的权衡。[9] 根据 Gibson-Ashby 分析模型的预测，[10] 多孔和胞状结构的强度和刚度与固相相对密度 (φ) 呈幂律关系：P∼φm，其中 P 是关注的属性，m 是缩放指数。重要的是，高度多孔的大型结构（φ<0.20）通常表现出的刚度和承载能力远低于这种简单分析模型的预期水平。 [11] 事实上，实验和计算研究表明，当材料的相对密度接近其渗透阈值时，只有一小部分固相能有效地增加多孔结构的刚度。[12,13] 这是因为在多孔网络结构整体变形过程中存在未受载荷的悬挂元素。[14]
航空航天工业中的聚合物复合材料
聚合物复合材料由于其出色的强度和耐用性（相对于重量而言）而越来越多地用于航空航天应用。本书的修订版总结了航空航天结构复合材料部件的设计、制造和性能方面的最新研究和发展。它详细讨论了传统和先进聚合物复合材料的设计、建模和分析，深入了解了机械性能和长期性能，例如强度、刚度、冲击、抗爆和疲劳。本书还包含有关飞机特定主题的附加章节，例如雷击保护、损伤容限和适航性。第一部分包括关于 2D 和 3D 编织复合材料的建模、结构和行为的章节；用于复合材料和部件的制造工艺；层压板的屈曲和抗压强度；以及复合材料的制造缺陷。第二部分讨论了复合材料在航空航天结构设计中的性能，包括以下章节：结构元件刚度和强度建模；单轴和多轴载荷下的疲劳；断裂力学；冲击强度；耐撞性；螺栓接头设计和失效分析；航空航天复合材料对温度和湿度的响应；爆炸响应；修复；损伤的无损评估；结构健康监测 (SHM)；适航性；以及认证。人们普遍认为，设计耐损伤结构的当前做法是利用复合材料的异质性，并配置材料，使其能够承受某些类型的损伤并自然阻止其传播。然而，这是一种被动方法，因此它有其自身的局限性。另一方面，复合材料的 SHM 技术的发展是一项新兴技术，它似乎可以通过确保早期检测和监测损坏来提供提高可靠性和安全性的方法。预测能力也正在出现，这些能力能够估计具有已知损坏状态的复合结构的残余刚度和强度。如果我们首先开发并协同结合新功能，以实现在役损伤检测和表征、健康监测和结构预测，那么设计抗损伤和耐损伤复合结构的新策略可能会成为可能。贯穿这些的线索确保飞机系统的结构可靠性将大大增强对其安全性的信心，降低过早出现故障的概率，并降低运行和维护成本。
应用 – 车身 – 车身结构
直到 20 世纪 60 年代初，世界上几乎所有汽车都采用了车身框架概念。最初的框架由木材（通常是白蜡木）制成，但钢制梯形框架在 20 世纪 30 年代变得普遍。如今，框架设计仅用于轻型卡车和全尺寸 SUV。框架看起来像一个梯子，两个纵向轨道由几个横向和横向支撑连接。纵向构件是主要的受力构件。它们承受由加速和制动引起的负载和纵向力。横向和横向构件提供对横向力的抵抗力并增加扭转刚度。卡车上使用框架是因为其整体强度和承受重量的能力。框架设计的缺点是它通常很重，并且由于它是二维结构，因此需要提高扭转车身刚度。此外，框架往往会占用大量宝贵的空间并迫使重心上升。车身框架车辆的安全性也会受到影响，因为轨道在撞击下不会变形；也就是说，更多的撞击能量被传递到座舱和另一辆车上。大多数小型车型在 20 世纪 60 年代改用了单体式结构，但这一趋势早在 20 世纪 30 年代就已开始，比如欧宝奥林匹亚。如今，单体式设计是迄今为止占主导地位的车身概念。福特维多利亚皇冠（2011 年停产）是最后一款采用车架一体式概念的乘用车。单体式设计是一种利用外部蒙皮支撑部分或大部分负载的结构技术（与车架一体式概念相反，后者的车架仅用“装饰性”车身面板覆盖）。在这种情况下，整体式底盘是所有机械部件都连接的主要结构元件。但也有“半单体式”变体，例如大众平台概念，其中包括由压制板制成的轻质独立底盘。在这种情况下，底盘和车身外壳都用于提供必要的结构强度。
工程断裂力学 - DORA 4RI
纤维金属层压板 (FML) 是一大类组合粘合结构，由粘合有纤维增强聚合物层的薄金属板组成 [1]。FML 的混合概念因其出色的抗疲劳性以及抗冲击、耐腐蚀等其他优异的机械特性而闻名。FML 的一种变体 Glare 由交替粘合在一起的薄铝板和玻璃纤维环氧层制成，已在空客 A380 上大规模用作机身蒙皮和尾翼前缘蒙皮材料。与单片金属板相比，FML 的优异疲劳性能归因于完整纤维在疲劳裂纹尖端后提供的桥接机制，如图所示。1。抗疲劳纤维保持完整，并抑制金属层中裂纹的张开，从而使载荷从开裂的金属层转移到桥接纤维。这种桥接机制显著增强了金属层对疲劳裂纹扩展的抵抗力，因为它降低了裂纹尖端的应力严重程度。同时，由于开裂的金属层和桥接纤维之间以剪切形式循环传递载荷，在复合材料/金属界面处发生分层，这是 FML 中的一种伴随失效机制 [2] 。FML 中显著改善的抗疲劳性和失效机制非常具有代表性，是广泛应用于各个工程领域的一般组合胶接结构中的代表。组合粘合结构提供的定制裂纹延迟功能通常用于航空航天工业的安全关键结构 [4,5] 。冗余负载路径和损伤阻止功能，例如机身撕裂带、疲劳裂纹延迟器 [6,7] 和裂纹阻止器 [8] ，最好通过粘合剂粘合到蒙皮板上，以减缓疲劳裂纹扩展，并允许定期检查以检测疲劳裂纹。组合结构的这些功能与适航法规推荐的损伤容限设计理念相得益彰。通常采用粘合技术而不是机械紧固来向蒙皮板添加额外的负载路径，以避免与紧固过程相关的应力集中和高成本 [5] 。粘合剂粘接解决方案还提供了隔离特定结构元件损坏的机会 [5] 。此外，含有裂纹的薄壁金属飞机结构通常通过将复合材料补片粘合到
65 寄生电容对精度的影响...
UDC 621.317.727.1 https://doi.org/10.20998/2074-272X.2025.1.09 YO Haran，YO Trotsenko，OR Protsenko，MM Dixit 寄生电容对高压分压器刻度转换精度的影响目的。这项工作的目的是确定寄生电容对高压分压器刻度转换精度的影响。分析减少这种影响的可能性是高压测量的一个紧迫问题，特别是在输入电压的高频范围内。方法。在 100 Hz 至 1 MHz 范围内的正弦交流电条件下，在 QUCS 电路模拟器软件中对分压器等效电路进行了数学建模，考虑了寄生电容和电感。利用FEMM软件，采用有限元法模拟分压器高压臂采用电容分级绝缘模块中电容电流的密度分布。结果。计算结果表明，寄生电容电流百分比随屏蔽盘外半径与它们之间距离的比值而呈指数下降。但即使屏蔽盘外半径为3m左右，电容电流仍然占分压器测量电路中流动总电流的1%左右。建议不增加外半径，而是在屏蔽盘之间采用高压电容分级绝缘。结果发现，当寄生电容值变化时，大范围电压变换的误差稳定，并建议用同类型的高压模块来制造分压器的高压臂。独创性。获得了分压器尺度变换精度对其高压臂结构元件几何参数比值的依赖关系的建模结果。提出的解决方案是改变分压器高压臂的设计，这显著降低了其尺度变换误差对接地表面上结构元件寄生电容的显著变化的依赖性。实用价值。分压器高压臂特性的数学建模结果使得可以设计相同类型的高压模块用于批量生产，以便现场组装任何标称电压的宽带分压器，从而有可能集成到智能电网系统中。参考文献23，表1，图8。关键词：高压分压器、寄生电容、尺度变换精度。 В роботі розглянуто вплив будови високовольтного плеча подільника напруги на його характеристики.为了确保减少结构元件的寄生电容对有源部分的集总元件和外部物体的影响，已经研究了屏蔽集总元件的方法。通过数学建模确定了高压臂结构元件几何参数配比对高频区电压缩放误差的影响。根据建模结果，选择了利用多层电容式绝缘对分压器有源部分的集总元件进行屏蔽的方法，保证了宽频率范围内缩放电压转换误差的稳定性。高压臂结构的拟议变化使我们能够切换到分压器的模块化结构并进行其批量生产。圣经。 23、表。 1，图。 8. 关键词：高压分压器，寄生电容，刻度转换精度。问题定义。高压分压器是微电子和高压测试和研究实验室中常见的大型电压转换器。然而，这些电气设备在电力工业中，特别是在高压电气设备中没有得到广泛的应用，因为它们的结构不允许摆脱许多缺点，这些缺点使它们作为宽带大型高压转换器集成到模拟或数字变电站中变得复杂[1]。例如，在实验室条件下，对于高压分压器，在很宽的频率范围内获得了0.1量级的大范围电压转换误差，但是这种分压器结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体会严重影响其高压臂的寄生电容。此类物体上的寄生电容会显著影响高频下大规模电压转换的精度。此外，高压臂的集总元件的复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，根据客户的特定任务生产高压分压器使建立此类设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著提高电能质量指标的测定、高压设施过程的安全性和自动化程度的可能性。由于这些和其他原因，高压分压器尚未被用作大规模高压根据建模结果，选择了利用多层电容式绝缘对分压器有源部分的集总元件进行屏蔽的方法，保证了宽频率范围内缩放电压转换误差的稳定性。高压臂结构的拟议变化使我们能够切换到分压器的模块化结构并进行其批量生产。圣经。 23、表。 1，图。 8. 关键词：高压分压器，寄生电容，刻度转换精度。问题定义。高压分压器是微电子和高压测试和研究实验室中常见的大型电压转换器。然而，这些电气设备在电力工业中，特别是在高压电气设备中没有得到广泛的应用，因为它们的结构不允许摆脱许多缺点，这些缺点使它们作为宽带大型高压转换器集成到模拟或数字变电站中变得复杂[1]。例如，在实验室条件下，对于高压分压器，在很宽的频率范围内获得了0.1量级的大范围电压转换误差，但是这种分压器结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体会严重影响其高压臂的寄生电容。此类物体上的寄生电容会显著影响高频下大规模电压转换的精度。此外，高压臂的集总元件的复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，根据客户的特定任务生产高压分压器使建立此类设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著提高电能质量指标的测定、高压设施过程的安全性和自动化程度的可能性。由于这些和其他原因，高压分压器尚未被用作大规模高压根据建模结果，选择了利用多层电容式绝缘对分压器有源部分的集总元件进行屏蔽的方法，保证了宽频率范围内缩放电压转换误差的稳定性。高压臂结构的拟议变化使我们能够切换到分压器的模块化结构并进行其批量生产。圣经。 23、表。 1，图。 8. 关键词：高压分压器，寄生电容，刻度转换精度。问题定义。高压分压器是微电子和高压测试和研究实验室中常见的大型电压转换器。然而，这些电气设备在电力工业中，特别是在高压电气设备中没有得到广泛的应用，因为它们的结构不允许摆脱许多缺点，这些缺点使它们作为宽带大型高压转换器集成到模拟或数字变电站中变得复杂[1]。例如，在实验室条件下，对于高压分压器，在很宽的频率范围内获得了0.1量级的大范围电压转换误差，但是这种分压器结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体会严重影响其高压臂的寄生电容。此类物体上的寄生电容会显著影响高频下大规模电压转换的精度。此外，高压臂的集总元件的复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，根据客户的特定任务生产高压分压器使建立此类设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著提高电能质量指标的测定、高压设施过程的安全性和自动化程度的可能性。由于这些和其他原因，高压分压器尚未被用作大规模高压这些电气设备并未广泛应用于电力工业，特别是高压电气设备，因为它们的结构存在许多缺点，使得它们难以作为宽带大规模高压转换器集成到模拟或数字变电站中 [1]。例如，在实验室条件下，高压分压器在很宽频率范围内的大规模电压转换误差约为 0.1，但这种分压器的结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体，会显著影响其高压臂的寄生电容。这些物体上的寄生电容会显著影响高频大规模电压转换的精度。此外，高压臂集总元件复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，为客户的特定任务生产高压分配器使建立这种设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著改善电能质量指标的确定、高压设施的安全性和自动化的可能性。由于这些原因和其他原因，高压分配器尚未被用作大规模高压设备。这些电气设备并未广泛应用于电力工业，特别是高压电气设备，因为它们的结构存在许多缺点，使得它们难以作为宽带大规模高压转换器集成到模拟或数字变电站中 [1]。例如，在实验室条件下，高压分压器在很宽频率范围内的大规模电压转换误差约为 0.1，但这种分压器的结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体，会显著影响其高压臂的寄生电容。这些物体上的寄生电容会显著影响高频大规模电压转换的精度。此外，高压臂集总元件复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，为客户的特定任务生产高压分配器使建立这种设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著改善电能质量指标的确定、高压设施的安全性和自动化的可能性。由于这些原因和其他原因，高压分配器尚未被用作大规模高压设备。高压分压器尚未被用作大规模高压高压分压器尚未被用作大规模高压