闭孔泡沫金属几种不同建模方法的对比性研究

郭亚周¹，刘小川¹，白春玉¹，郑志军²，王计真¹

1. 中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室2. 中国科学技术大学中国科学院材料力学行为与设计重点实验室

摘 要：为研究闭孔泡沫金属的单轴压缩性能,通过三种不同的建模方法,分别建立二维随机胞元、三维Kelvin和三维Voronoi泡沫金属细观模型。基于LS-DYNA软件分析三种不同建模方法表征下闭孔泡沫金属压缩力学性能的差异性,研究三种建模方法下泡沫金属的变形模式、应力应变响应变化规律。结果表明:二维随机模型更适合泡沫金属的压缩规律性研究,而三维模型则更适合泡沫金属压缩响应的预测与优化研究;二维随机胞元模型受其平面几何和网格的限制大多数情况下只能模拟孔隙率较低的闭孔泡沫金属,而Kelvin模型和Voronoi模型则能够较好地模拟孔隙率高的闭孔泡沫金属;相比于Kelvin模型和二维随机胞元模型,Voronoi模型内部结构更趋真实合理,能够更好地表征闭孔泡沫金属的压缩力学性能。

关键词：闭孔泡沫金属;二维随机胞元模型;Kelvin模型;Voronoi模型;压缩力学性能;