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申请/专利权人：四川大学

摘要：本发明公开了一种基于相场法的锂电池多孔电极中裂纹扩展路径预测方法，涉及数据处理技术领域，包括以下步骤：S1、对锂电池多孔电极的裂纹进行正则化处理，并为多孔电极构建裂纹面密度泛函；S2、根据裂纹面密度泛函，确定断裂能，确定锂电池多孔电极的总势能泛函；S3、根据锂电池多孔电极的总势能泛函，确定多孔电极的裂纹扩展模型；S4、根据锂电池多孔电极的裂纹扩展模型，生成裂纹扩展路径。本发明在预测裂纹扩展路径的同时，更容易与多种物理场相耦合，充分考虑温度场、锂离子渗流场以及固体相的弹性场之间的相互耦合作用。

主权项：1.一种基于相场法的锂电池多孔电极中裂纹扩展路径预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对锂电池多孔电极的裂纹进行正则化处理，并为多孔电极构建裂纹面密度泛函；S2、根据裂纹面密度泛函，确定断裂能，确定锂电池多孔电极的总势能泛函；S3、根据锂电池多孔电极的总势能泛函，确定多孔电极的裂纹扩展模型；S4、根据锂电池多孔电极的裂纹扩展模型，生成裂纹扩展路径；所述S1中，对锂电池多孔电极的裂纹进行正则化处理的方法为：将锂电池多孔电极划分为完整区域、裂缝区域和过渡区域，利用第一辅助变量和第二辅助变量对完整区域、裂缝区域和过渡区域进行正则化处理，具体表达式为： ； ；式中，表示第一辅助变量，表示第二辅助变量，表示与多孔电极状态区域相关的第一阈值，表示与多孔电极状态区域相关的第二阈值，表示相场变量，表示完整区域，表示裂缝区域，表示过渡区域；所述S1中，裂纹面密度泛函的表达式为： ；式中，表示反映裂纹宽度的参数，表示相场变量，表示相场梯度，表示梯度算符，表示反映损伤梯度各向异性的二阶张量；所述S2包括以下子步骤：S21、根据锂电池多孔电极的裂纹面密度泛函，确定锂电池多孔电极的断裂能；S22、确定锂电池多孔电极的体积能；S23、确定锂电池多孔电极所受的外部功；S24、根据锂电池多孔电极的断裂能、体积能和所受的外部功，确定锂电池多孔电极的总势能泛函；所述S21中，锂电池多孔电极的断裂能的计算公式为： ；式中，表示反映裂纹宽度的参数，表示相场变量，表示相场梯度，表示梯度算符，表示临界能量释放率，表示整个多孔电极材料，表示反映损伤梯度各向异性的二阶张量，表示体积；所述S22中，锂电池多孔电极的体积能的计算公式为： ；式中，表示第一拉梅弹性常数，表示第二拉梅弹性常数，表示相场变量，表示固体相弹性应变张量，表示反映拉伸变形的正应变，表示反映压缩变形的负应变，表示多孔电极的孔隙度，表示锂离子渗流体的压缩系数，表示毕奥等效应力系数，表示二阶张量的迹，表示锂离子渗流体含量，表示退化函数，表示整个多孔电极材料；所述S23中，锂电池多孔电极所受的外部功的计算公式为： ；式中，表示应力张量，表示界面外法线方向，表示体力，表示位移场，表示作用外力的边界区域，表示梯度运算，表示面积；所述S24中，锂电池多孔电极的总势能泛函的表达式为： ；其特征在于，所述S3包括以下子步骤：S31、计算锂电池多孔电极的总势能泛函关于位移场的一阶变分方程以及关于相场的一阶变分方程；S32、使关于位移场的一阶变分方程以及关于相场的一阶变分方程为零，得到力平衡方程、相场演化方程、锂离子渗流体守恒方程和热能守恒方程；S33、利用递增的拉伸弹性能量对力平衡方程、相场控制方程、锂离子渗流体质量守恒方程和能量守恒方程进行变换，生成锂电池多孔电极的裂纹扩展模型。

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