教育经历

• 1985.9-1989.7 ，西安交通大学，应用力学专业，士/ B.Sc.

• 1992.9-1995.4 ，西安交通大学，固体力学专业，硕士/ M.Phil.

• 1995.5-1998.8 ，同济大学，固体力学专业，博士/Ph.D.

工作经历

• 2000.9-2001.9，澳大利亚悉尼大学，机电工程系，博士后

• 2011.6-2011.9，美国UIUC大学，工学院，访问学者

• 1998.9-至今，同济大学，航空航天与力学学院，教授

• 2017.12-至今，南通中集太平洋海洋工程有限公司，副总工程师

主要研究方向

1.新能源器件力学行为研究

• 课题组长期从事新能源器件力学行为研究，涉及领域有：

• 锂离子电池：为了实现锂离子电池的高容量、长寿命与快速充电，开展了锂电池电极材料扩散/反应/变形耦合本构模型及其应用研究，通过电极结构设计与充电策略优化避免电极材料的力、化学退化。

• 质子交换膜燃料电池：为了解决燃料电池汽车低温快速启动中涉及的高度非线性多场耦合问题，基于耦合刚度法及自洽理论等方法建立控制方程，并通过同步辐射等实验方法进行验证，为燃料电池设计以及低温启动控制提供科学理论依据。

• 利用石墨烯膜特性开发的物理电池：对自支撑石墨烯膜产生的镜面屈曲、突跳现象进行分析以及对其中碳原子反常分布、反常扩散现象进行研究，为基于石墨烯薄膜开发的新型“物理热电池”提供理论基础。

2.航空发动机适航技术研究

• 航空发动机零部件适航技术研究，涉及领域有：

• 航空发动机机匣包容性适航验证技术：通过实验建立高温高应变率下的金属本构模型，开展高温下的高速冲击实验及数值仿真进行对比分析，为金属机匣包容性适航验证提供依据。

• 航空符合材料发动机风扇叶片抗冲击适航验证技术：通过实验获取风扇叶片复合材料力学性能参数，建立率相关本构模型，开展平板高速冲击试验和数值仿真分析，为风扇叶片抗外物冲击的适航验证提供帮助。

• 激光增材制造质量控制研究：为了提高增材制造件力学性能，对激光增材制造过程中的缺陷、开裂与变形等力学问题展开研究，探究工艺参数对成形件力学性能的影响水平，优化工艺流程。

3.通用CAE分析软件中复杂问题求解

• 本课题组针对科研与工程设计及应用中遇到的本构问题、大变形问题、接触分析、热机耦合问题分析、动力学分析等不同类型的复杂问题，利用CAE分析软件设计解决方案并进行校核评估。

主讲课程

• 《通用CAE分析软件中复杂问题解法及案例》

• 《无边界工程师》

• 《数值模拟导论》

• 《力学史与方法论》

代表性论文

锂离子电池：

1. Yong Li, Kai Zhang, Bailin Zheng, and Fuqian Yang, Effect of local velocity on diffusion-induced stress in large-deformation electrodes of lithium-ion batteries, Journal of Power Sources, 319: 168-177 (2016).

2. Zhang K, Li Y, Wang F, Zheng B*, Yang F*. Stress effect on self-limiting lithiation in silicon-nanowire electrode. Applied Physics Express, 2019, 12(4).

3. Zhang K, Li Yong, Wang F, Zheng B*, Yang F*. A phase-field study of the effect of local deformation velocity on lithiation-induced stress in wire-like structures. Journal of Physics D Applied Physics, 2019, 52(14).

4. Zhang Kai, Li Yong, Wang Feng , Zheng Bailin*, Yang Fuqian*, Lu Dong. An analytical model for lithiation-induced concurrent plastic flow and phase transformation in a cylindrical silicon electrode. International Journal of Solids and Structures, 202(1): 87-98 (2020).

5. Zhang Kai, Chen Jie, Li Yong , Liu Dashun*, Zheng Bailin*, Kai Yue. Rate-dependent lithiation-induced failure modes of a cylindrical core-shell electrode. Results in Physics, 16, 103018(2020).

6. Zhang Kai, Zhang Yuwei, Zhou Janwu , Li Yong, Kai Yue, Zheng Bailin*, Yang Fuqian*, Kai Yue. A stress-based charging protocol for silicon anode in lithium-ion battery: theoretical and experimental studies. Journal of Energy Storage, 32, 101765(2020).

7. Zhang Kai, Zheng Bailin*, Yang Fuqian*, Li Yong. Analysis of a cylindrical silicon electrode with a pre-existing crack: path-independent -integral. International Journal of Mechanical Sciences, 177(1),105602(2020).

8. Zhang Yuwei, Zhan Siyuan, Zhang Kai*, Zheng Bailin*, Lyu Liangxinbu. Buckling behavior of a wire-like electrode with a concentration-dependent elastic modulus based on a deformed configuration. European Journal of Mechanics - A/Solids, 104111(2020).

9. Feng Wang, Kai Zhang*, Bailin Zheng* , A developed expression of chemical potential for fast deformation in nanoparticle electrodes of lithium ion batteries, Nanoscale Research Letters, 14, 10 (2019).

10. Yong Li, Kai Zhang, Bailin Zheng* and Fuqian Yang*, Shear-lag model of diffusion-induced buckling of core-shell nanowires, Journal of Physics D: Applied Physics, 49, 285602 (2016).