泡沫铝压缩模拟

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn#泡沫铝压缩性能数值模拟**陈鹏，孙雨果（哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨150080）5摘要：闭孔泡沫铝是一种结构复杂的多孔材料，在数值模拟过程中如何对其进行有效地建模是当前学者们的研究热点。目前，人们对泡沫铝的建模主要分为两个方面，一是均匀化建模，二是利用单胞结构进行周期性建模，但是泡沫铝本身不是连续均匀材料，并且也不存在周期性，因此传统的建模方法存在一定的局限性。为了解决泡沫铝建模的难题，本文将采用CT断层扫描的手段对泡沫铝的真实结构进行建模，然后利用Rapidform、HYPERMESH及10ABAQUS对模型进行处理、

2、网格划分及压缩有限元计算，模拟结果与实验结果吻合较好。结果表明利用CT扫描的方法对泡沫铝进行建模然后进行有限元计算是一种有效的模拟方法。关键词：泡沫铝；CT扫描；压缩模拟中图分类号：TB383.415thesimulationofaluminumfoam'scompressionChenPeng,SunYuguo(SchoolofAstronautics,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150080)Abstract:Asclosed-cellaluminumfoamisakindofporousmaterialwithcomplexstruct

3、ure,so20peoplepaymuchattentiononhowtomakeanefficientmodelinthesimulation.Inthecurrent,therearetwomethodstomakeamodel,modellingwithhomogeneousmaterialandmodellingwithperiodicstructure,whilealuminumfoamisneitherhomogeneousnorperiodic,sotherearesomelimitationsinthesemethods.Tosolvetheproblem,thisthe

4、siswillmakearealmodelofthealuminumfoamwiththerelativedensityof0.17byusingthemethodofCTscanning.The25scanningmodelismodified、meshed、analyzedbyusingthesoftwareofRapidform、HYPERMESHandABAQUS,andfinallyweobtainthepropertyofthealumimumfoam'scompression,theresultsofthesimulationagreewiththeexperimentwe

5、ll.TheresultsshowthatitisanefficientmethodtomakeamodelofaluminumfoambyusingCTscanning.Keywords:aluminumfoam;CTscanning;simulationofcompression300引言金属泡沫重量轻，在力学、声学、电磁学方面性能优越，并且能够吸能，隔热，因此近几年来受到学者们的广泛关注；而泡沫铝作为金属泡沫中的一员，其力学性质同样优越。当前人们对于泡沫铝的研究主要集中在实验研究方面，数值方面的研究较少。泡沫铝内部结构35不规则，在数值模拟过程中如何建模成为困扰人们的一大难题。针对

6、这一问题，学者们进行[1]了广泛的研究。Gibson、Ashby等人最早采用简单的立方体单元对泡沫材料的力学性能进行了研究，根据相对密度与基体屈服强度推导了泡沫铝坍塌应力表达式。SigitSantosa、[2-3]TomaszWierzbicki及Nammi等人通过构造周期性的单胞结构对泡沫铝进行建模，并用于[4]有限元分析，分析了泡沫铝材料在压缩载荷作用下破坏过程。Shulmeister等人应用三维的40Voronoi随机模型对开孔泡沫材料在大变形情况下的力学性能进行了有限元模拟。Zhang等[5]人通过对数线性回归的方法，确定了泡沫铝的分型维度，并基于分型理论构造了泡沫铝的[6]有限

7、元模型，对泡沫铝的高速冲击性能进行了研究；王录才等人把泡沫铝的胞孔假设成理基金项目：教育部高等学校博士学科点专项科研基金（No.2011230211006）作者简介：陈鹏，(1988-)，男，研究生，泡沫铝夹芯结构。通信联系人：孙雨果，(1964-)，男，教授，断裂力学、复合材料结构设计分析与评价、力热环境下多功能复合材料响应。E-mail:sunyg@hit.edu.cn-1-中国科技论文在线http://www.paper.ed