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摘要
采用基于有限变形理论和扩散诱导应力假设的本构方程，建立了三维直角坐标下张量形式的锂离子扩散—应力耦合模型。利用有限元法，结合断裂理论中的K准则，判定裂纹的开裂。将该模型应用到柱形电极和球形电极上，在其中添加三维裂纹，研究应力强度因子与裂纹尺寸的关系；并结合材料的断裂韧性，得到了裂纹开裂的临界尺寸amin。研究发现：电极中长度超过临界尺寸的裂纹将扩展，柱形电极中沿轴向发展的裂纹将持续扩展直至贯穿，沿径向发展的裂纹将逐渐稳定不会贯穿；球形电极中的裂纹也将逐渐稳定，贯穿与否取决于电极尺寸。且该三维模型不仅仅限于轴对称情况，还适用于包含任意缺陷形式的颗粒电极，具有普遍意义。研究成果可对颗粒电极内部缺陷筛查提出优化建议。
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单位航天学院; 中山大学
