泡沫材料微结构设计与弹性性能分析
泡沫材料本构模型
泡沫材料本构模型引言：泡沫材料是一种由气体相和固体相组成的复合材料，其特点是具有轻质、隔热、吸音等优良性能。
为了研究和预测泡沫材料的力学性能，科学家们提出了各种不同的本构模型。
本文将介绍几种常用的泡沫材料本构模型及其特点。
一、线性弹性模型线性弹性模型是最简单也是最常用的泡沫材料本构模型之一。
该模型假设泡沫材料的应力与应变之间存在线性关系，并且满足胡克定律。
根据胡克定律，泡沫材料的应力与应变之间的关系可以用弹性模量来描述。
这种模型适用于小应变范围内的泡沫材料，并且对应力和应变之间的关系进行了简化处理。
二、非线性弹性模型非线性弹性模型是一种更为复杂的泡沫材料本构模型。
相比于线性弹性模型，非线性弹性模型考虑了泡沫材料在大应变范围内的非线性特性。
常见的非线性弹性模型包括Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型等。
这些模型基于实验数据，通过引入不同的参数来描述泡沫材料的应力和应变之间的关系。
非线性弹性模型适用于大应变范围内的泡沫材料的力学行为分析。
三、塑性模型塑性模型是一种更加复杂的泡沫材料本构模型。
塑性模型假设泡沫材料在加载过程中会发生塑性变形，并且材料的应力与应变之间存在非线性关系。
常用的塑性模型包括Mohr-Coulomb塑性模型、Drucker-Prager塑性模型等。
这些模型通过引入塑性应变和塑性势函数来描述泡沫材料的非弹性行为。
塑性模型适用于泡沫材料在加载过程中发生明显塑性变形的情况。
四、损伤模型损伤模型是一种考虑泡沫材料损伤效应的本构模型。
泡沫材料在受力过程中可能会发生损伤，导致强度和刚度的降低。
损伤模型通过引入损伤变量来描述泡沫材料的损伤行为。
常见的损伤模型包括弹性损伤模型、弹塑性损伤模型等。
这些模型可以定量地描述泡沫材料在受力过程中的损伤演化规律。
五、粘弹性模型粘弹性模型是一种综合考虑泡沫材料弹性和粘性特性的本构模型。
泡沫材料在加载过程中既存在弹性变形，也存在粘性变形。
聚乙烯泡沫塑料研究报告
聚乙烯泡沫塑料研究报告聚乙烯泡沫塑料（PolyethyleneFoam，简称PEF）是一种抗压强度高、保温隔热性能优越的保护材料。
它也被广泛应用于防护、保护、保鲜、避震、减少传输损耗等领域。
本文的目的是分析聚乙烯泡沫塑料的物理性能、化学性能、表面性能、加工性能、强度性能以及不同应用场合下的适合性，为未来的应用提供参考。
一、物理性能聚乙烯泡沫塑料的通用物理性能有：密度（Density）、抗拉强度（Tensile Strength）、抗压强度（Compressive Strength）、冲击强度（Impact Strength）、耐折性（Flexural Strength）、断裂伸长率（Tear Strength）等。
聚乙烯泡沫塑料的密度一般在12-200kg/m3之间，其中，12-25kg/m3的密度被称为低密度聚乙烯泡沫塑料，25-100kg/m3的密度被称为中密度聚乙烯泡沫塑料，100-200kg/m3的密度被称为高密度聚乙烯泡沫塑料。
聚乙烯泡沫塑料的抗拉强度、抗压强度、冲击强度和耐折性一般在1.0-25.0MPa之间，而断裂伸长率则根据不同的密度，在30-200之间波动。
二、化学性能聚乙烯泡沫塑料的化学特性主要是耐温性和耐腐蚀性，它具有很高的耐热性，耐温范围达到100-125℃，耐腐蚀性也有较高的程度，能够耐受大多数水溶液体，包括酸性和碱性。
聚乙烯泡沫塑料的机械性能会随着温度的升高而降低，在高温下可能会导致其失去强度，从而影响其使用寿命。
三、表面性能聚乙烯泡沫塑料的表面性能很重要，因为它是一种复合材料，具有光滑、有光泽、防滑和阻燃等特性，它可以防止灰尘和污染物进入，也不易积灰。
四、加工性能聚乙烯泡沫塑料具有良好的加工性能，可以用多种方式进行加工，包括截剪、折弯、冲压成型、注射成型、电热成型等。
这也是为什么聚乙烯泡沫塑料被广泛应用于其他制品的原因。
五、强度性能聚乙烯泡沫塑料的强度性能良好，它的抗压强度高，能够承受20-150kPa的压力，而其抗冲击强度也可以达到50-200J/m2。
聚氨酯泡沫材料动态力学性能
聚氨酯泡沫材料动态力学性能聚氨酯泡沫材料是一种具有轻质、高强度、耐冲击性和隔热性能的材料，广泛应用于建筑、交通、包装、家具和电子等领域。
其动态力学性能是指在动态载荷下，聚氨酯泡沫材料的变形、振动和震动等行为。
以下将详细介绍聚氨酯泡沫材料的动态力学性能。
首先是聚氨酯泡沫材料的压缩性能。
在受到压缩力作用时，聚氨酯泡沫材料具有良好的吸能能力，能够吸收并分散压力，减缓外部力对其他部件的冲击。
此外，聚氨酯泡沫材料的回弹性能也很好，在外部力解除后能够恢复原状，不易变形。
其次是聚氨酯泡沫材料的振动性能。
聚氨酯泡沫材料的密度较低，结构松散，因此具有较好的吸振性能。
在受到外部振动力作用时，聚氨酯泡沫材料能够吸收和分散振动能量，减少振动的传递和传播，保护其他部件不受振动影响。
这使得聚氨酯泡沫材料在防震降噪领域有着广泛的应用。
再次是聚氨酯泡沫材料的冲击性能。
聚氨酯泡沫材料具有较高的强度和韧性，能够在受到冲击力作用时发挥良好的耐冲击性能。
聚氨酯泡沫材料的结构松散，能够缓冲和分散冲击能量，减少外部冲击对其他部件的损害。
因此，聚氨酯泡沫材料常被用作包装材料、防护材料和保险材料等，能够有效保护产品不受损坏。
此外，聚氨酯泡沫材料还具有良好的隔热性能。
其结构中含有大量的气孔，这些气孔具有良好的隔热性能，能够减少热量的传导。
聚氨酯泡沫材料的热导率较低，能够有效防止热量传递，保持温度的稳定性。
因此，聚氨酯泡沫材料在建筑和冷链运输等领域有着广泛的应用。
除了上述动态力学性能外，聚氨酯泡沫材料还具有良好的耐化学性能、耐水性能和耐老化性能。
聚氨酯泡沫材料能够在酸、碱、溶剂等恶劣环境条件下保持稳定性能，并且不易受水分、湿度和紫外线等因素的影响，保持较长的使用寿命。
总结起来，聚氨酯泡沫材料具有优异的动态力学性能，包括压缩性能、振动性能、冲击性能和隔热性能等。
这些性能使得聚氨酯泡沫材料在多个领域有着广泛的应用前景，如建筑领域的隔热材料、交通领域的减震材料、包装领域的缓冲材料等。
新型节能泡沫墙材的设计与研究
实验中确定的泡沫混凝土制备工艺如图 １ 。以松香
和毛 发 为 主要 原 料 制备 出松香 皂 泡 沫剂 和 毛发 蛋 白质
１买验 部 分 １ 原材料 ． １
研 究所 用原 料有 普通 硅酸 盐水 泥 ， 为细 骨料 的河 作 砂 以及 自制 的泡沫 剂 等 ， 见表 ｌ 详 。其 中， 水泥 为湖 南坪 塘 镇 望城 县 太 平 水泥 厂 生 产 的太 平 牌 ４ ．Ｒ普 通硅 酸 ２５ 盐水 泥 。 本实 验采 用泡 沫剂 有松 香皂 泡沫 剂和 毛发 蛋 白
质型 泡沫 剂 。
表 １实 验 用 原 材 料
型 泡沫 剂 ， 复配 了一 些 外加 剂 ， 高其 发 泡 和稳 泡 能 并 提 力 ， 终 确 定 浓 度 为 １％ 最 ０ 的松香 皂 复 合 泡沫 剂 、 浓度 为
１％ ０ 的毛 发 蛋 白质 型 泡 沫剂 用 作泡 沫 混凝 土 的发泡 剂 。
２ ｉ， ｍ ｎ 待泡 沫达 到最 多 时停 止搅 拌 。 样制 作采用 现浇 。 试
பைடு நூலகம்
原料 普通硅酸盐 松香皂 白质 蛋 十二烷基 十二烷 名 称 水 泥 河砂 沫 剂 沫 齐 明胶 苯磺 酸 钠 基 硫 酸 泡 泡 【 （Ａ ） 钠 （Ｄ ） Ｌ Ｓ Ｓ Ｓ
标 号 、 ４ ５ ２ 自制 自制 工 业 级 ０ ０ 工 业 级 ２ ０目 性 状 ≥９ ．％
９ ℃水 浴继 续加 热 ２ ５个 小 时 ， ０ ． 即得 松 香皂泡 沫 剂 。
图 ｉ 泡 沫混凝 土制备 工 艺流程
一
７ — ７
研 究与探讨
广东建材 ２１ 年第 １期 ０１ １
装到搅拌机上， 搅拌 ３ｉ， 先 ｍ ｎ 再将 制 备 好 的泡 沫 加 入 ， 度 出现 了一 定 的增加 并趋于 稳 定 ， 抗折 强度 也均 …现 其 这 搅 拌 ２ ｍ ｎ 最 后将 物 料倒 入 标准 成 型模 具 中 ， 平 ， 了 明显 的增 加 ， 是 由 于毛 发蛋 白质 型泡 沫剂 产 乍 的气 ￣３ ｉ ； 捣
PMI泡沫材料研究
PMI泡沫材料研究一、PMI泡沫材料简介聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫是一种交联型硬质结构型泡沫材料，具有100%的闭孔结构，其均匀交联的孔壁结构可赋予其突出的结构稳定性和优异的力学性能。
其主分子链为C-C链，分子侧链含有酰亚胺结构的泡沫塑料，可由多种方法制造。
该泡沫塑料是目前强度和刚度最高的耐热泡沫塑料（180～240℃），能够满足中高温、高压固化和预浸料工艺要求。
与各种类型树脂之间具有良好的兼容性，适合作为高性能夹层结构中的芯层材料使用，可以取代蜂窝结构，而且各向同性，容易经过机械加工成为各种形状复杂的截面形状，并且不含任何氟利昂，属于环保型材料，防火性能达到FAR 25.853和AITM等有关标准，代表着高性能聚合物结构泡沫塑料的最新发展领域。
PMI泡沫首先是由德国Schrder博士在1961年发明的，由德国Rohm(罗姆)和Hass股份有限公司于1966年在德国Darmstadt首先研制成功并实现商品化。
目前PMI泡沫已被广泛地应用在航天、航空、军工、船舶、汽车、铁路机车制造、雷达、天线等领域。
PMI泡沫具有下列性能：1、100%的闭孔结构，且各向同性。
2、耐热性能好，热变形温度为180～240℃。
3、优异的力学性能，比强度高、比模量高，在各种泡沫中是最高的。
4、面接触，具有很好的压缩蠕变性能。
5、可高温热压罐成型（180～230℃、0.5～0.7MPa），可真空包加热成型（180～230℃，几个Pa），还可熔融注射成型，实现泡沫夹层与预浸料的一次性共固化。
6、不含氟里昂和卤素。
7、良好的防火性能，无毒、低烟。
8、和各种树脂体系的相容性好。
9、优良的介电性能：介电常数1.05～1.13，损耗角正切在(1～18)×10-3。
在2～26 GHz 的频率范围内，其介电常数和介电损耗的变化很小，表现出很好的宽频稳定性，使之非常适于雷达及天线罩的制造。
10、没有铝蜂窝夹层结构的面板-蜂窝界面的湿热腐蚀。
新型环氧树脂泡沫塑料制备及其性能研究
可用于特殊场合的保温隔热材料、 轻质高强复合夹 芯板和电工绝缘材料等 ， 弥补 了传统保温材料防火 性 能差 、 污染环 境 及 适 用范 围窄 等 缺 陷 ， 建 筑 、 在 交 通、 工业及 国防等 领 域具 有 广 阔 的应用 前 景 Ｌ 。 目 ３ Ｊ 前， 所能查 到的 Ｅ Ｐ泡沫塑料 供应商 只有 Ｈ ｓ 和 ｙｌ ｏ Ｓｃｍｎ两 家公 司 ， 内外 对 Ｅ ｉｏ ｉ 国 Ｐ泡 沫 塑料 的报 道 多
不到 ８７ｃ １ ２ ｍ＿处环氧基的特征峰 。所得的 Ｅ Ｐ泡沫塑料为闭孔结构 ， 泡孔均 匀， 密度最低可达 ０ １ ／ｍ ， ． ４ｇｃ 玻璃 化转
变 温度 为 １ ７Ｃ， 始 分 解 温 度 为 ３２ ５ 。 ０￣ 起 ５．℃
关键词
环氧树脂
泡沫 （ Ｐ 树脂 泡沫塑 料具 有力 学 性 能好 、 水 Ｅ） 耐
乳化 剂 ：Ｐ一１ ， Ｏ ０ 天津 市光 复精 细化 工研究 所 。
１２ 主要 设备 、 器 ． 仪
烘箱 ：Ｂ ０ 型 ， Ｚ １１ 淄博仪表厂；
差示 扫 描 量 热 （ Ｓ 仪 ： Ｅ Ｚ Ｃ —Ｄ Ｃ ０ Ｄ Ｃ） Ｎ Ｔ Ｓ Ｈ Ｓ ２４
型 ， 国耐驰 公 司 ； 德
扫 描 电子显 微 镜 （ Ｅ ： Ｕ Ｎ Ａ ０ Ｓ Ｍ） Ｑ Ａ Ｔ ２ ０型 ， 兰 荷
和分 解 温度 ； 压缩 强度 按 Ｇ ／ ８ ３— ０ ８测试 ， 样 尺 寸 Ｂ Ｔ８ １ ２ ０ 试 为 ５ ｍ × ５ｍ ×１ ｎ， ０ｍ ５ ｍ ７Ｉ 加载 速度 为 ２ｍｍ ｍｉ， ｎ ／ ｎ
笔者 以双 酚 Ａ 型 Ｅ Ｐ为 基 体 ， 用 预 聚 工 艺 制 采
备了 Ｅ Ｐ泡沫塑料 ， 对其微观结构 、 力学性能等进行 了表 征 和分析 。
泡沫材料微观结构与性能研究
泡沫材料微观结构与性能研究泡沫材料是一种获得广泛应用的轻质材料，它由空气和固体物质组成。
其各项物理性能表现取决于其微观结构和组成，因此，研究泡沫材料的微观结构与性能是十分重要的。
本文将从泡沫材料的制备、微观结构和性能三个方面，对泡沫材料的相关研究进行探讨。
一、泡沫材料的制备泡沫材料的制备主要由物理和化学两种方法。
其中，物理方法是通过高温或高压将固态材料强制成形，或通过气流、发泡剂和粘结剂将材料体积扩大为泡沫状。
而化学方法则是通过化学反应产生气体，使材料在反应物质的作用下由糊状变为泡沫状。
此外，还有一种结构相对简单的泡沫材料，即泡沫塑料，它是将塑料在高温下加压使之结晶或是以吸附物增强泡沫性能等方法得到的。
目前常用的泡沫材料制备方法包括EPS法、EPP法、EPE法等。
EPS法是以聚苯乙烯为原料，在氧和氢的存在下，以发泡剂为催化剂和硬化剂，经高压与高温反应而制得。
EPP法同样以聚苯乙烯为原料，经在不同气氛、不同温度和不同沸点下混合、发泡、膨胀、硬化等多道工序，制备而成。
EPE法是以聚乙烯为原料，通过挤压泡沫制造机制备而成。
二、泡沫材料的微观结构泡沫材料的微观结构由固体部分和孔隙两部分组成。
其中，固体部分由基质和增强剂组成，基质是主要的固体成分，增强剂则是用来增强固体部分机械强度的材料。
而孔隙则是由内部气泡构成的，其大小和大小分布决定了泡沫材料的吸噪和保温等性能。
根据泡沫材料孔隙大小，可以将其分为微泡和泡沫两种类型。
微泡材料的孔隙在10微米以下，具有优异的吸噪能力，泡沫材料则孔隙在50微米以上，具有更高的保温性能。
此外，泡沫材料的孔隙大小和分布与其制备方法及质量有关。
三、泡沫材料的性能泡沫材料具有轻质、便于加工和造型、优秀的隔音和保温性能等一系列特点，因此在建筑、航空、汽车等方面得到了广泛应用。
例如，泡沫材料用于建筑中的隔音、隔热，航空用于较弱部位防撞，汽车中用于减小噪声的传递等。
在泡沫材料的性能中，将其划分为物理、化学、力学等多个部分可得到更为详细的性能描述。
聚酰亚胺泡沫材料结构与性能研究
聚酰亚胺泡沫材料结构与性能研究廖冲凌云;马贵钰;李仲晓【摘要】聚酰亚胺泡沫具有优异的性能,如低密度、优良的阻燃性能、化学及耐热稳定性等.高性能的聚酰亚胺泡沫材料在航空航天领域需求量很大.本文研究一种简便的耐高温聚酰亚胺泡沫复合材料的制备方法.首先,以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为合成单体,合成聚酰亚胺前驱体-聚酰亚胺酸(PAA).加入三乙胺制成了水溶性前驱体聚酰亚胺酸盐(PAS),再加入炭黑混合得到稳定的分散液,最后经冷冻干燥法和高温亚胺化制得炭黑-聚酰亚胺复合泡沫材料.利用透射电镜(SEM)研究炭黑含量对聚酰亚胺微观结构的影响.对复合泡沫材料的密度和吸油性能进行了测试,结果表明:聚酰亚胺-炭黑复合泡沫材料具有低密度、小孔径和良好的吸油性等性能.热分析结果表明,该种材料具有优秀的耐高温性能.冷冻干燥法是一种制备聚酰亚胺-炭黑复合泡沫材料的有效方法,能够得到具有高质量细胞状微结构和优秀综合性能的泡沫材料.【期刊名称】《北京印刷学院学报》【年(卷),期】2016(024)006【总页数】5页(P22-26)【关键词】聚酰胺酸盐;聚酰亚胺-炭黑复合泡沫材料;冷冻干燥法【作者】廖冲凌云;马贵钰;李仲晓【作者单位】北京印刷学院印刷与包装工程学院,北京102600;北京印刷学院印刷与包装工程学院,北京102600;北京印刷学院印刷与包装工程学院,北京102600【正文语种】中文【中图分类】TQ323.7;TB484聚酰亚胺(PI)是主链上含有酰亚胺环(—CO—NH—CO—)的一类聚合物，具有许多优秀的性能。
它不仅具有良好的热稳定性能，还具有优异的物理机械性能、超高的力学性能、介电性能、绝缘性能及突出的耐辐射性能。
因此，聚酰亚胺广泛应用于航空航天、汽车、微电子以及船舶运输等领域[1-10]。
不同于传统的泡沫材料，聚酰亚胺泡沫材料的玻璃化转变温度(Tg)和分解温度(Td)分别在200℃和500℃以上。
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点的空间位置与权值 大 小 影 响 ， 因此对权值点集的空 间位置与权值大小分 布 参 数 进 行 定 量 控 制 ， 可以产生 符合实际材料微结构几何特征要求的 Ｌ 完 ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ图 ， ｇ 成模型拟合过程 。 模型拟合是通过 球 填 充 过 程 来 实 现 ， 用以控制胞 体形状及胞体的体积 分 布 ， 达到给定真实泡沫材料微 结构特征的要求 。 球填充是在指定容积内填充一定体 积分数的球体 ， 球 体 之 间 互 不 重 叠。球 填 充 可 以 由 多
泡沫材料微结构设计与弹性性能分析
３ ９
泡沫材料微结构设计与 弹性性能分析
Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｅ ｒ ｔ Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｆ ｏ ａ ｍ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｐ ｙ ｙ
９］ ， 种算法实现 ， 本研究采用集合重排算法来实现 ［ 其适
ｗ ｉ 为点 ｐ 到 权 值 点 Ｐ ｉ 的 幂 距 离。将 到 点 Ｐ ｉ 的幂距
离小于等于到其他任意权值点的幂距离所构成的集合 称为 点 Ｐｉ 关 联 的 Ｌ 所有非空单胞构成 ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ单 胞， ｇ Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ图 。 其单胞的数学定义如下 ： ｇ ｄ ２ Ｃ（ ｗ ｘ∈Ｒ ｘ， ＝ ∪｛ ｜ｄ（ ｐ ｐ ｉ， ｉ） ｉ） － ｗ ｉ ≤
２ 定义 Ｌ＝ｄ（ 权值 ｗｉ。 对于点 ｐＰ 和 Ｐ Ｐ， ｐ， ｐ ｉ∈ ｉ）－
２． １ 模型拟合 在描述泡沫材料 微 结 构 几 何 特 征 时 ， 采用基于胞 即胞体的平均体积 ｖ， 胞体 的 平 均 面 积 体特征的参数 ，
３ ／槡 。 胞体的平均面数 ｆ 和胞体形状因子 ｇ＝６槡 ｓ， ｖ ｓ π 根据 Ｌ 其特征将 受 ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ单胞的数学定义可知 ， ｇ － －
张 赋， 李旭东 （ 兰州理工大学 甘肃省有色金属新材料省部共建 ） 国家重点实验室 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ， Ｚ ＨＡＮＧ Ｆ ｕ Ｌ Ｉ Ｘ ｕ ｄ ｏ ｎ － ｇ （ ， Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｇ ａ ｎ ｓ ｕ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｎ ｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ ｕ ｓ Ｍ ｅ ｔ ａ ｌ Ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ － ｙ ｙ ， ） Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ５ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｙ ｇ ｙ
４ ０ 微结构 － 可视化演示 － 力学建模 ” 之间 “ 沟通 ” 的桥梁 ， 用于研究几何特征和分布特征对泡沫材料力学性能的
［ ５， ６］ ， 实现泡沫材料 微 结 构 的 “ 性能导向型设计” 影响 ，
０ １ ４年２期 材料工程 ／２
２ 泡沫材料微结构仿真
泡沫材料是一种 多 孔 材 料 ， 每个孔洞均可近似看 具有较好的规则性 。 在统计学意义上 ， 泡 成为多面体 ， 沫材料微结构的胞体平均面数 、 边数相对固定 ， 其面数 而 每 个 面 近 似 为 ５ 边 形， 胞体体积按对 通常 小 于 １ ４， 数正态分布或伽马分布 。 而采用随机权值点集构造的 其胞 体 形 状 不 规 则 性 强 ， 几何特征亦无 Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ图 ， ｇ 法控制 。 要模拟出更 加 符 合 真 实 泡 沫 材 料 的 微 结 构 ，
８］ 。 则需进行模型拟合 ［
为泡沫材料微结构的 可 视 化 设 计 、 细观力学响应计算 提供基础性的仿真工具 。
１ Ｌ ａ ｕ பைடு நூலகம் ｒ ｒ ｅ模型 ｇ
采用 Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ算 法 构 造 的 胞 体 结 构 在 几 何 形 貌 ｇ 和拓扑结构 上 与 某 些 材 料 微 观 组 织 结 构 十 分 相 似， 通过选定合 适 的 尺 度， 使得微结构达到统计学意义 可以获得具有与材料组织、 相结构等 上的平均性质， 各种组成物十分近似的材料微观组织结构的几何模 型。 ， 在ｄ 维空间中点集 Ｐ ＝｛ Ｐ１ （ ｗ１ ） Ｐ２ （ ｐ ｐ １， ２， ， …， ｝ ， 其中每个点 Ｐ ｗ２） Ｐ ｗｎ ） ｐ ｎ（ ｎ， ｉ 均被赋予了一个
：Ｔ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｗ ｏ ｏ ｆ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｆ ｏ ａ ｍ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｗ ｅ ｒ ｅ ｆ ｉ ｔ ｔ ｅ ｄ ｂ ｕ ｓ ｉ ｎ ｒ ａ ｎ ｄ ｏ ｍ ｏ ｆ ｒ ｏ ｕ ｓ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｙ ｇ ｇ ｐ ｐ ｇ ， ｓ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ａ ｎ ｉ ｓ ｏ ｔ ｒ ｏ ｉ ｃ ｏ ｅ ｎ ｅ ｄ ｃ ｅ ｌ ｌ ｆ ｏ ａ ｍ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ ｏ ｔ ｒ ｏ ｉ ｃ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ｃ ｅ ｌ ｌ ｆ ｏ ａ ｍ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ － － － ｐ ｐ ｐ ｐ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｂ ａ ｓ ｅ ｏ ｎ Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ Ｖ ｉ ｒ ｔ ｕ ａ ｌ Ｔ Ｐ Ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｆ ｏ ａ ｍ ｇ ｐ ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｏ ｒ ａ ｍｍ ｉ ｎ － ｙ ｇ ｇ ｇ ｇ ｙ ｐ ｇ ｇ ｏ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｃ ｏ ｍｍ ｅ ｒ ｃ ｉ ａ ｌ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ Ａ Ｂ ＡＱＵ Ｓ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｅ ｆ ｒ ｅ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ －ｐ － ｐ ｐ ｇ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｌ ｌ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｔ ｏ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｏ ｆ ｆ ｏ ａ ｍ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｒ ａ ｎ ｅ ｙ ｙ ｇ ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｕ ｓ ｈ ａ ｓ ｓ ｍ ａ ｌ ｌ ｙ ａ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｌ ｌ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｓ ｅ ｘ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｐ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ． ｙ ： ；ｍ ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｆ ｏ ａ ｍ ｍ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ ｄ ｉ ａ ｒ ａ ｍ； ｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ｕ ｓ ｇ ｇ ｙ ｓ 金属 、 高分子聚合物构成的泡沫材料在众 由陶瓷 、 多领域受到广泛重 视 ， 从 功 能 材 料 角 度， 它 具 有 减 振、 阻尼 、 吸音 、 隔音 、 隔热 、 散热 、 电磁屏蔽等物理性能 ； 从 结构材料角度 ， 它又 具 有 密 度 小 、 轻 质、 高比强度的特 点 。 泡沫材料一般分 为 两 类 ： 由筋条连接构成网状结 构的开口泡沫和以薄膜面为边界的闭口泡沫 。 通过各种算法设计实现材料微观组织结构的数字 化仿真与数值化模拟是利用计算机技术研究材料科学 的主要趋势 。Ｖ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ Ｂ ｕ ｒ ｈ ｕ ｌ ｍ ｅ ｉ ｓ ｔ ｅ ｒ最 先 以 随 ｇ和 Ｓ 机Ｖ ｏ ｒ ｏ ｎ ｏ ｉ模型的胞体结构对开孔泡沫材料微结构进 １， ２］ 。 在 统 计 学 意 义 上， 行了 仿 真 与 数 值 计 算 ［ 基于 其 胞 体 几 何 特 征、 分 Ｖ ｏ ｒ ｏ ｎ ｏ ｉ模型的泡沫材料微结 构 ， 布特征与真实泡沫材料具有一定差异 。 对此 ， Ｌ ａ ｕ ｔ ｅ ｎ － 得到了规则性 ｓ ａ ｃ ｋ 结合球填充算法构造 Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ图 ， ｇ ３］ 。 在国内 ， 更强 ， 更符合真实结构的泡沫材料微结构 ［ ［ ］ ４ 卢子兴等 针对 Ｖ ｏ ｒ ｏ ｎ ｏ ｉ模型泡沫材料的弹性性能进 行了深入的讨论 ， 而基于 Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ 模型泡沫材料微结 ｇ 采用 Ｌ 构的数值模拟还较少 。 然而 ， ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ 模型构筑 ｇ 泡沫材料微结构 ， 并以此进行细观力学响应计算能更 准确的反映泡沫材料 微 结 构 对 其 性 能 的 影 响 ， 这对泡 沫材料微结构设计具有重要意义 。 本工作针对 基 于 Ｌ ａ ｕ ｅ ｒ ｒ ｅ模 型 的 泡 沫 材 料 微 结 ｇ 构仿真与弹性性能计算展开研究 。 对泡沫材料微结构 构造 、 设计与表征的算法实现过程进行讨论 ， 并基于对 商业有限元 软 件 Ａ 开发 Ｂ ＡＱＵ Ｓ 前 处 理 的 二 次 开 发， 出一款泡沫材料微结构设计与仿真的软件 ， 搭建 “ 材料