周期性多孔材料等效杨氏模量的尺度效应研究  

Size effects of effective Young's modulus for periodic cellular materials

作　　者：戴高明[1] 张卫红[1] 

机构地区：[1]西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,西安710072

出　　处：《中国科学（G辑）》2009年第7期955-963,共9页

基　　金：国家自然科学基金(批准号:50775184);国家重点基础研究发展计划(编号:2006CB601205);教育部博士点基金(编号:20060699006);西北工业大学博士创新基金(编号:CX200610)资助项目

摘　　要：随着航空航天与民用技术对多孔材料应用的广泛需求,对于该种轻质材料的研究达到了空前的高度.该文着重研究了周期性多孔材料等效杨氏模量的有效计算方法,在综合分析现有均匀化方法、G-A(Gibson and Ashby)细观力学方法、拉伸能量法无法反映体胞尺寸效应的基础上,提出了弯曲能量新方法,并对4种方法的预测效果进行了系统的研究,揭示了弯曲能量法的通用性、尺寸效应的预测能力以及与4种方法的内在联系与差异.以拉伸和弯曲两种力学加载模型的有限元数值计算结果以及文献给出的六边形蜂窝实测实验结果为基准,比较分析了4种方法在预测拉伸变形和弯曲挠度的计算精度.结果表明,弯曲能量法能很好地预测不同构型蜂窝单胞的等效杨氏模量及其尺寸效应,并能很好反映不同加载模式下结构变形随多孔材料体胞尺寸的变化规律包括六边形蜂窝的非单调变化趋势,而其他3种方法仅能预测体胞无限小时的极限结果.

关 键 词：周期性多孔材料 等效杨氏模量 尺寸效应 弯曲能量法 均匀化方法 G-A细观力学方法 拉伸能量法 

分 类 号：TB383.4[一般工业技术—材料科学与工程]