不規(guī)則度對二維隨機Voronoi微米及納米級窩峰模型彈性性能的影響.pdf

1、蜂窩材料作為一種新型的工程材料，近些年得到了顯著的發(fā)展，廣泛的激起了學術界極大的研究興趣。卓越的物理及力學特性，使蜂窩材料兼具獨特的結構和功能屬性，作為一種新型的工程材料，蜂窩材料卓越的能量吸收，吸聲，隔熱等特性被廣泛的應用在車輛工程機械工程、建筑、醫(yī)學及生物工程等諸多領域。蜂窩材料的孔洞結構賦予了多孔材料卓越的力學性能，大大的增強了其工程應用潛力及拓寬了其應用范圍。
　　蜂窩材料的力學性能極大程度上依賴于其微觀結構特征，例如相對

2、密度，蜂窩模型的不規(guī)則度，孔壁厚度的不均勻性等。盡管在對宏孔蜂窩材料的研究已經(jīng)日趨成熟，其研究成果對于微米及納米級蜂窩材料卻沒有適用價值。因為在微米范圍內(nèi)，應變梯度對其力學性能有至關重要的影響，此時經(jīng)典的連續(xù)力學理論就不能被用在這里，而在納米范圍內(nèi)，表面彈性和初始應力也會影響結構的力學性能。因此當蜂窩材料的孔壁厚度為微米及納米范圍時，其力學性能會與尺寸相關。學術界之前對于蜂窩材料的研究大都是基于線彈性階段規(guī)則蜂窩模型，并不能用來研究自然

3、界中實際存在的不規(guī)則蜂窩材料。本文研究目的是探究不規(guī)則微米及納米級蜂窩材料的力學性能，及不規(guī)則度對二維周期隨機Voronoi微米及納米級蜂窩模型的力學性能的影響。
　　本文建立了統(tǒng)一相對密度及均勻孔壁厚度的二維隨機Voronoi蜂窩材料模型。通過調(diào)整蜂窩模型的孔穴規(guī)則度，施加周期邊界條件，采用有限元法分析不規(guī)則微米及納米級蜂窩材料的彈性性能，及不規(guī)則度對二維周期隨機Voronoi微米及納米級蜂窩模型的彈性性能的影響進行研究。采用均

4、勻化思想，對不同規(guī)則度的二維隨機周期Voronoi蜂窩模型的等效楊氏模量和泊松比的進行求解。通過對計算結果的比較和分析，得出了孔穴不規(guī)則度對微米級二維周期隨機周期Voronoi蜂窩模型的彈性性能的影響。結果表明，對相對密度為0.01，孔壁厚度統(tǒng)一的周期隨機二維Voronoi微米級蜂窩材料模型，其等效楊氏模量隨著模型不規(guī)則度的提高而增大，也就是說，蜂窩模型越不規(guī)則，其等效楊氏模量越大。而均勻化模型的泊松比隨著模型不規(guī)則度的變化，影響較小并