胞孔孔径对泡沫铝压缩力学性能影响的仿真研究

摘要

为研究胞孔孔径对泡沫铝压缩力学性能的影响，使用基于Voronoi模型的ABAQUS泡沫铝建模插件建立了三维实体泡沫铝模型。根据泡沫铝孔隙率关于胞孔数量及平均壁厚的响应面模型，建立了三种孔隙率（90%、80%、70%）下具有不同胞孔孔径的泡沫铝模型。使用ABAQUS有限元仿真软件进行准静态压缩仿真，对比分析了胞孔孔径对泡沫铝压缩力学性能的影响。在考虑胞孔孔径的影响下，对现有泡沫铝单轴压缩刚塑性硬化模型（R-PH模型）进行了修正。结果表明，相同孔隙率下，具有较小胞孔孔径的泡沫铝在压缩过程中各阶段的应力值更大，其单位体积吸能量增大，最大吸能效率降低，吸能能力减弱，致密应变及平台应力增加；在低孔隙率的泡沫铝中，胞孔孔径对泡沫铝平台应力影响显著；考虑胞孔孔径的修正R-PH模型能很好地预测不同孔隙率及胞孔孔径的泡沫铝的压缩力学行为。