缺陷对多胞固体力学性能的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第1期暨南大学学报(自然科学版)Vo1．26No．12005年2月JoumCdofJinanuniversity(NaturalScience)Feb．20O5缺陷对多胞固体力学性能的影响张俊彦2，傅衣铭，张平2(1．湖南大学工程力学系，湖南长沙410082；2．湘潭大学基础力学与材料工程研究所，湖南湘潭411105)[摘要]研究缺陷对多胞固体材料力学性能的影响，为此类材料的设计、制备工艺提供一定的理论指导．将胞壁抽象成理想弹性波纹梁，利用连续介质力学方法，建立了同时也含胞壁弯曲和胞壁缺省缺陷的多胞材料的力学模

2、型，导出了多胞固体体积模量、剪切模最和弹性模量随缺陷、相对密度变化的表达式．胞壁弯曲和胞壁缺省对多胞固体产生极大影响，多胞材料的体积模量、剪切模量和弹性模量随胞壁弯曲程度、胞壁缺省的增加显著下降．[关键词]多胞固体；胞壁；力学性能[中图分类号]039；TB12[文献标识码]A[文章编号]1000—9965(2005)01—0026—04EffectofdefectsonmechanicalpropertiesofcellularsolidsZHANGJml—yan一，FUYi—ming，ZHANGPing2(1．DepartmentofEalgineerlngMec

3、hanics，HunanUniversity，Chmlgsha410082，China；2．InstituteofFundamentalMechmfics＆MaterialEntdneerlng，XiangtanUniversity，X~angtan411105，China)『AbstractleinfluenceofdefectsonmechanicalpropertiesofcellularsolidsiSstudiedinordertoofferingguidancefl0rd1edesignandnmnufacturetechniquesofthiskind

4、ofmaterialinsomede4~'ee．ecellwallsofcellularsolidsareconsideredintheabstractaselasticcorrugatedbeamsusingcontinuummechanics．1hemechanicalmodelcontainingbothwavycellwallandmiSSingceUwallisestablished，andexpressionsofbulkmodulus，shearmodulusandelasticmodulusvatyingwithimperfectionsandrel

5、ativedensi~arederived．1heresultsshowthatthebulkmodulus，shearmodulusandelasticmodulusdecreaseremarkablywiththeincreasingde—greeofwavyandthemissingofcellwal1．[Keywords]celularsolids；cellwalls；mechanicalproperties多胞固体是一种由相互贯通或封闭的孑L洞构成网络结构的材料，因其具有相对密度低，比强度、比表面积高，质量密度小，隔音、隔热，渗透性好等优点，在航空、航天、

6、医药和环保等诸多领域具有广泛的应用前景．[收稿日期]20O4—06—10[基金项目]国家自然科学基金(10372087．10172073)资助项目[作者简介]张俊彦(1962一)，男，教授，博士后研究方向：材料的力学性能及破坏理论(nnai1：zhangjy@xtuedu．cn)维普资讯http://www.cqvip.com第1期张俊彦等：缺陷对多胞固体力学性能的影响由于制造工艺等因素的影响，多胞材料或多或少含有缺陷，包括：质量、尺寸分布不均，胞壁弯曲、皱褶、缺省和裂纹等．缺陷对多胞材料性能的影响近年才引起研究者的注意．Si．moneLI_讨论r胞壁质量分布、弯曲

7、和皱褶对金属泡沫刚度、强度的影响；Albuquerque等l2对蜂窝材料胞壁缺省产生的影响进行了实验研究；Zhul_3j研究了胞壁不规则对二维蜂窝材料弹性性质的影响；我们的理论和实验研究表明理想模型的理论和实验结果有很大差异，多胞固体的刚度、强度的实验值远低于由理想模型算出的理论值，缺陷是主要原因之一Hj．本文建立了缺陷的理论模型，分析讨论了其对多胞固体力学性能的影响．1缺陷的影响G=三p,V15fk+9～、)㈩其中l0／p为相对密度，lD、分别为多胞固体、胞壁的密度，E为胞壁弹模，a、2wo为波纹梁两端距离、波高，A、V、，3分别为波纹梁的横截面积、体积、惯性