大多数多孔材料微结构模型分析图像显微镜

大多数多孔材料微结构模型分析图像显微镜

  对大多数多孔材料，特别是对泡沫金属的微观力学研究都是以
离散的微结构模型为基础的。由于实际泡沫金属的高度几何复杂性
及不规则性，这种微观几何模型常被理想化。一种常用的模型是以
周期性“模型泡沫”为基础，该“模型泡沫”的热力特性可用适当
的孔单元来加以描述。另外一种模型，可把孔或孔单元隔离出来加
以研究，而不需要对整个空间体进行研究。第三种模型是几何微区
(“核”)模型，该微区镶嵌在一个较大的区域中，对该微区以外的
区域不必采用微观方法，而采用了非镶嵌区的特性(“镶嵌孔模型
”)。离散微观模拟方法通过所选几何参数的变化和控制，对力学
性能进行评估。这些模型方法在复合材料连续微观结构的模拟上已
得到了应用，可用来研究材料局部的变形力学特性，并获得均匀化
处理的宏观特性。
  分析模型和数值模型
  在多孔材料离散微观几何模型高度抽象化的条件下，可获得微
观力学机制的系统的数学表述，并得到合理的分析结果。

  总之，分析性的描述仅适用于简单的微观几何体，较复杂的几
何体需采用数值模拟进行研究，基于这种目的，有限元(FE)已成为
最有效的方法。
  以有限元为基础的蜂窝研究，可实现实际实验过程的模拟口…
。多数情况下，周期性边界条件和孔单元相结合，可研究任何有限
周期性孔结构的变形模式及变形及屈曲参数，其结果是大多数情况
下将无法采用对称的边界条件。当然，所有的模拟分析都应考虑孔
单元的复杂性及可接受的计算成本。
  采用孔单元描述时，关键是要使模型在各个方向上都具有周期
性。例如，用孔单元模型预测多孔材料的非均匀致密化过程，往往
是周期性的，并在很大程度上受所选孔单元尺寸的影响。单个裂纹
尖端(与周期性裂纹方式相反)则不能用周期性微观几何体来描述，
自由表面受至少一个方向非周期性排列的层状几何体的限制。对于
这类问题，应采用镶嵌孔模型。

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