微孔结构对多孔材料细观力学特性的影响

摘要

在三维孔隙材料如泡沫材料中,胞孔的形状及大小并非完全均匀,因此借助二维均匀化方法来讨论胞孔形状及大小对多孔材料性能的影响.在线弹性范围内,根据均匀化理论,基于虚位移原理,结合有限元方法推导出二维周期性结构的均匀化的有限元格式.取具有不同孔洞形状的正方形胞元作为周期性结构的代表胞元,将三维孔隙材料简化为截面上具有规则孔洞的二维结构,来计算不同微孔形状及大小下的等效弹性常数;比较分析了微孔结构对多孔材料等效弹性常数的影响.计算结果分析表明,多孔材料的等效弹性参数不仅取决于微孔结构的数量,而且对微孔结构的形状也有一定程度的敏感,同时对基体材料的泊松比的变化敏感与否也与微孔结构有关.