多孔材料的缺陷题目及蠕变性能研究

admin · 发表于昨天 22:00

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多孔材料因具有独特的力学性能而在航空航天领域中被广泛应用，所以对多孔材料力学性能的研究具有重要的理论意义和实际价值。考虑到多孔材料的缺陷、蠕变及强度等题目是工程界和学术界共同关心的课题，因此，本文主要从数值模拟和理论分析两方面探讨了不同缺陷形式对多孔材料力学性能的影响，还研究了泡沫材料的蠕变和强度题目。具体工作包括：首先，从二维多孔材料入手，数值模拟了孔洞和部分填充孔穴这两种典型缺陷分别对弹性蜂窝材料（橡胶）和弹塑性蜂窝材料（金属）的压缩变形机制以及弹性模量和屈服强度等性能参数的影响。因基体材料的力学性能不同，故由其制成的蜂窝材料具有完全不同的变形模式和破坏机制。其次，将工作进一步拓展到开孔泡沫，利用Kelvin模型模拟了开孔泡沫铝材料的压缩应力-应变曲线。通过引入弹簧单元来间接地模拟支柱的接触效应，可以得到先前模拟中没有考虑的密实化区域。然后，在此基础上引入实验中所观察到的支柱缺失、部分闭孔及曲形支柱这三类典型缺陷，详细讨论了这些缺陷对泡沫铝压缩力学行为的影响。接下来，从理论上分析了微结构对泡沫材料蠕变性能的影响，通过引入结点处的体积修正，并分别考虑弯曲和剪切变形机制的影响，研究了泡沫材料的蠕变应变率及破坏时间与相对密度的关系。最后，利用已有的模型从理论上分析了在实际的开孔泡沫材料中观察到的强度非对称性题目，结果发现不仅基体材料的拉压强度不等会引起泡沫材料的强度非对称性，而且支柱截面形状的非对称性也能导致泡沫材料的强度非对称性。并且，发现在胞体伸长方向上的强度非对称性更加明显。

多孔材料的缺陷题目及蠕变性能研究

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