金屬泡沫材料隨機模型的力學(xué)分析.pdf

1、金屬泡沫材料是一種由金屬和氣體組成的新型非均勻低密度復(fù)合材料，在工業(yè)工程的各個領(lǐng)域，如超輕結(jié)構(gòu)、吸能材料、熱控制材料、吸聲材料等，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本文采用三維Voronoi閉孔模型模擬了閉孔金屬泡沫材料的微觀結(jié)構(gòu)，并結(jié)合有限元計算分析了閉孔金屬泡沫材料的力學(xué)性能。主要內(nèi)容包括：三維Voronoi閉孔模型的構(gòu)造，閉孔金屬泡沫材料的線彈性性能分析和在單軸壓縮載荷作用下的彈塑性響應(yīng)分析。基于三維Voronoi圖算法，構(gòu)建了能夠有效模擬

2、閉孔金屬泡沫材料的三維Voronoi閉孔模型，并定義了與有限元計算有關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用三維Voronoi閉孔模型模擬了閉孔金屬泡沫材料的宏觀線彈性力學(xué)性能。計算結(jié)果表明，閉孔金屬泡沫材料具有近似的各向同性特性。當(dāng)相對密度較低且在孔棱體積分?jǐn)?shù)較大的范圍內(nèi)，采用Voronoi閉孔模型計算的彈性模量與采用交錯立方體模型的分析結(jié)果接近。隨相對密度的增加和孔棱體積分?jǐn)?shù)的減小，交錯立方體模型的結(jié)果要高于Voronoi閉孔模型。閉孔金屬泡沫材料的彈性

3、模量隨微結(jié)構(gòu)缺陷程度的增加而減小。根據(jù)計算結(jié)果，文中給出了歸一化的彈性模量與相對密度和孔棱體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系式，以及彈性模量與微結(jié)構(gòu)缺陷的關(guān)系式。采用三維Voronoi閉孔模型模擬了閉孔金屬泡沫材料在單軸壓縮載荷作用下的彈塑性響應(yīng)。分析了閉孔金屬泡沫材料在壓縮載荷下的變形機理。計算結(jié)果表明，金屬泡沫材料的平臺應(yīng)力隨相對密度的增加而增加，隨孔棱體積分?jǐn)?shù)的增加而減小，平臺應(yīng)力的大小對于微結(jié)構(gòu)缺陷并不敏感。由于平臺應(yīng)力的大小能夠影響閉孔金屬泡沫材