泡沫金属弹性变形尺度效应的理论与数值研究

• 作者: 刘金兴 王梦阳
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 工学
• 关键词: 泡沫金属 尺度效应 梁链网模型 应变梯度弹性理论 边界层效应
• 年，卷（期）: 2017,（10）
• 所属期刊栏目: 基本方法
• 页码范围: 35-43
• 页数: 9页
• 分类号: TB383
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.06.0448

摘要

泡沫金属的力学性能强烈依赖于内部结构.当构件特征尺寸与胞孔特征尺寸d处于相同数量级时,表现出明显的尺度效应.为了揭示这种尺度效应的力学机理,研究了泡沫金属试件的剪切和纯弯曲试验.一方面,利用应变梯度弹性理论给出解析解,其中包含了材料内禀尺寸lc这一关键模型参数.另一方面,把每段胞壁视为铁木辛柯梁,从而建立梁链网作为泡沫金属的微观力学模型.通过应变能等效原理建立应变梯度连续体和基体金属材料弹性参数之间的关系.发现,边界层的约束条件对泡沫金属的力学响应有重要影响.弯曲问题中,只有对离散模型上下表面施加恰当的附加转角约束后,应变梯度理论解与链网模型数值解才能够吻合.这为理解应变梯度理论中的非传统边界条件提供了一个直观的实例.通过数据拟合,得到了内禀尺寸lc与胞孔特征尺寸d之间的关系,与文献结论相符.