压缩载荷下不同微观结构浮力材料力学特性研究

摘要

基于多次夹杂方法,给出含不同规格微珠的浮力材料有效弹性模量微分计算公式;以生产批次微珠内外径之比平均值为基准,提出不同规格微珠数量确定的简化方法;考虑微珠壁厚、体积分数、大小等因素,提出微珠破坏准则;通过构建三维细观单胞模型进行数值分析,研究不同微观结构(微珠体积占比、外径、壁厚)对浮力材料有效弹性模量的影响;针对微珠微观结构,设置不同单一变量,分析不同变量对浮力材料压缩强度的影响。分析结果表明:数值分析能够有效分析浮力材料的有效弹性模量,压缩强度与试验结果相契合。通过试验和数值分析较好地验证了破坏准则。本文可为高性能全海深浮力材料的优化设计和研制以及安全使用提供理论依据。