V energetiki, transportu in tudi v najmanjših elektronskih napravah je uporaba polnilnih baterij že močno razširjena. Pričakovanja glede zmogljivosti polnilnih baterij so v večini vezana na njihovo kapaciteto, razpoložljivo moč in pričakovano življenjsko dobo. Ker je slednja močno odvisna od postopnega kemičnega staranja, kot tudi mehanskega utrujanja notranje strukture baterije, je napoved razpoložljive dobe trajanje pred dejansko uporabo baterije precej zahtevna in še ne povsem splošno utemeljena. Zmanjšanje zmogljivosti baterije je tesno povezano z njeno zgodovino uporabe, ki je navadno značilna uporabniku, kot tudi vrsti naprave. Tako zmanjšanje je težko simulirati oz. napovedati. Zanesljivo napovedovanje razpoložljive dobe trajanja litijevih baterij zato ostaja pomembna raziskovalna tematika. V tem članku smo pokazali, da je mogoče zmanjševanje zmogljivosti baterije precej dobro zasledovati z računsko simulacijo, ki temelji na vpeljanem konceptu poškodbenega parametra - kot ga poznamo na področju modeliranja termo-mehanske zdržljivosti gradiv. Poškodbeni parameter tudi v tem primeru računamo za vsako obremenitveno točko, pri čemer smo za preračun baterij razvili nov »makroskopski« histerezni baterijski model, ki temelji na poškodbenem operatorju. Histerezni model sestavljajo konstitutivni elementi vzmeti in drsniki, s katerimi lahko simuliramo kompleksne povezave med obremenitvijo baterije s podatki o njeni zdržljivosti. Parametri konstitutivnih elementov vzmeti in drsnikov so individualno kalibrirani na lastnosti litij-nikelj-mangan-kobalt (NMC) oksidnih baterij; model pa omogoča kalibracijo parametrov tudi za ostale kemijsko primerljive polnilne baterije. Podatki o zdržljivosti so pridobljeni s testiranjem ob natančni kontroli toplotne in ciklične električne obremenitve npr. polnilni in praznilni tok.
COBISS.SI-ID: 35666179
Med pomembnimi raziskovalnimi izzivi vezanimi na litijeve baterije (LIB) ostaja razvoj celovite metodologije za modeliranje odziva polnilnih baterij. V članku je predstavljena metoda, ki omogoča modeliranje splošnih stanj napetosti-električni naboj (U-Q) litijevih baterij, obremenjenih s spreminjajočo toplotno in električno obremenitvijo. Podan je natančen opis razvitega femenološkega makroskopskega modela, ki temelji na mehanističnem principu Prandtlovega histereznega operatorja in analogiji med fizikalnima veličinama sila-napetost. Opisan je tudi celoten postopek priprave potrebnih vhodnih podatkov za kalibracijo modela. Validacija je opravljena z eksperimenti z vgnezdenimi obremenitvenimi cikli električnega toka pri dveh temperaturah in eksperimenti s spremenljivim poljubnim električnim tokom. Z istimi vhodnimi podatki je bil vzporedno kalibriran tudi Theveninov model ekvivalentnega vezja prvega reda, s katerim smo primerjali naše napovedi.
COBISS.SI-ID: 16771099
V prispevku je predstavljena metoda za izračun disipirane energije med cikličnim obremenjevanjem na osnovi Prandtl-Ishlinskiijevih operatorjev. Disipirana deformacijska energija se neprekinjeno računa med obremenjevanjem, glavna prednost metode pa je neodvisnost od velikosti koraka obremenitve. Energijski model Prandtl-Ishlinskii se uporablja z reološkim modelom magnezijeve zlitine AZ31, s katerim simuliramo kompleksen odziv materiala, kadar je izpostavljen poljubni enoosni obremenitvi pri sobni temperaturi. Pristop daje hitro in natančno oceno disipirane deformacijske energije, ki se lahko nato uporabi za oceno dobe trajanja zaradi utrujanja magnezijevih zlitin.
COBISS.SI-ID: 22466563
Magnezij je ena najlažjih kovin za izdelavo mehanskih komponent. Uporablja se za izdelavo različnih lahkih odlitkov, uporaba plošč iz magnezijeve pločevine pa je manj razširjena. Za to sta dva razloga: (i) slaba preoblikovalnost pri sobni temperaturi; in (ii) nezadostni podatki o zdržljivosti, zlasti pri dinamičnem obremenjevanju. V tem članku je predstavljen inovativen pristop k napovedovanju življenjske dobe magnezijeve zlitine AZ31. Temelji na energijskem pristopu, ki povezuje gostoto deformacijske energije z dobo trajanja zaradi utrujanja. Jedro predstavljene metodologije je celovit nov model za simulacijo natezno-tlačnih obremenitvenih poti, ki omogoča izračun gostote deformacijske energije zaprtih histereznih zank. Model je univerzalen in tako primeren za poljubne amplitude specifičnih deformacij. Parametri materiala se določijo z več malocikličnimi preizkusi obremenjevanja. Predstavljen pristop je ovrednoten s primeri zgodovine spremenljivega obremenjevanja.
COBISS.SI-ID: 16894235
Pri oblikovanju izdelkov se poudarek vse bolj usmerja v optimizacijo in povečanje učinkovitosti razvojnega procesa. To je mogoče doseči z naprednimi numeričnimi orodji, vendar te metode zahtevajo natančno poznavanje lastnosti materiala. Ena od teh je dinamično obnašanje materiala. Raziskava je neposredno povezana s podjetjem, ki je razvilo vitke lesene nosilce, ki se uporabljajo v industriji za izdelavo oken večjih dimenzij (višine nad 3 m). Za utrujanje lesenih nosilcev je bilo razvito štiri točkovno upogibno pnevmatsko preskuševališče. V tem prispevku je podrobno opisana celotna konstrukcija in sestavni deli preskuševališča. Na podlagi izvedenih poskusov dinamične trdnosti je bila določena Woehlerjeva krivulja, ki je potreben podatek za nadaljnjo numerično simulacijo procesa utrujanja lesenih nosilcev. Poznavanje odziva lesa na dinamične obremenitve je zelo pomembno pri napovedovanju pričakovane življenjske dobe lesa.
COBISS.SI-ID: 36773379