不規(guī)則度對(duì)二維隨機(jī)Voronoi微米及納米級(jí)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(xué)術(shù)界極大的研究興趣。卓越的物理及力學(xué)特性，使蜂窩材料兼具獨(dú)特的結(jié)構(gòu)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(yīng)用在車輛工程機(jī)械工程、建筑、醫(yī)學(xué)及生物工程等諸多領(lǐng)域。蜂窩材料的孔洞結(jié)構(gòu)賦予了多孔材料卓越的力學(xué)性能，大大的增強(qiáng)了其工程應(yīng)用潛力及拓寬了其應(yīng)用范圍。
　　蜂窩材料的力學(xué)性能極大程度上依賴于其微觀結(jié)構(gòu)特征，例如相對(duì)

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(duì)宏孔蜂窩材料的研究已經(jīng)日趨成熟，其研究成果對(duì)于微米及納米級(jí)蜂窩材料卻沒有適用價(jià)值。因?yàn)樵谖⒚追秶鷥?nèi)，應(yīng)變梯度對(duì)其力學(xué)性能有至關(guān)重要的影響，此時(shí)經(jīng)典的連續(xù)力學(xué)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(yīng)力也會(huì)影響結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。因此當(dāng)蜂窩材料的孔壁厚度為微米及納米范圍時(shí)，其力學(xué)性能會(huì)與尺寸相關(guān)。學(xué)術(shù)界之前對(duì)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(lái)研究自然

3、界中實(shí)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(jí)蜂窩材料的力學(xué)性能，及不規(guī)則度對(duì)二維周期隨機(jī)Voronoi微米及納米級(jí)蜂窩模型的力學(xué)性能的影響。
　　本文建立了統(tǒng)一相對(duì)密度及均勻孔壁厚度的二維隨機(jī)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(jí)蜂窩材料的彈性性能，及不規(guī)則度對(duì)二維周期隨機(jī)Voronoi微米及納米級(jí)蜂窩模型的彈性性能的影響進(jìn)行研究。采用均

4、勻化思想，對(duì)不同規(guī)則度的二維隨機(jī)周期Voronoi蜂窩模型的等效楊氏模量和泊松比的進(jìn)行求解。通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的比較和分析，得出了孔穴不規(guī)則度對(duì)微米級(jí)二維周期隨機(jī)周期Voronoi蜂窩模型的彈性性能的影響。結(jié)果表明，對(duì)相對(duì)密度為0.01，孔壁厚度統(tǒng)一的周期隨機(jī)二維Voronoi微米級(jí)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(shuō)，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