泡沫铝特性仿真分析方法一

泡沫铝在制备过程中会不确定地产生各种缺陷，比如发泡或凝固过程中孔壁的收缩、裂纹、褶皱等，重力的影响会使上下孔隙率不同、壁厚不均匀等。缺陷的存在会导致泡沫铝的刚度和强度下降，而且这些缺陷都是随机出现的，也即泡沫铝的真实结构排列具有典型的非周期性、非均匀性和无序性，泡沫铝的试验往往具有不可重复性，每次的试验结果因结构的不同而有略微区别，故泡沫铝的特性仿真分析成为验证泡沫铝结构参数与性能的重要方法。
泡沫铝的力学性能除了依赖于铝材的相关参数，还与其微观结构(如相对密度、孔穴大小、孔穴形态)密切相关。如HANGAI等认为闭孔泡沫铝的弹性模量、屈服强度随相对密度的增大而增大，吸能能力也随之增强，致密化应变随相对密度的增大而降低。田杰等认为孔径对泡沫铝的弹性变形和弹性模量没有影响，但对其屈服强度是否具有影响取决于泡沫铝基体材料，如果基体材料为弹塑性材料没有影响、脆性材料则有影响；JEON等通过试验发现泡沫金属的屈服强度与孔径大小成反比；而曹晓卿等的试验发现泡沫铝的孔径越大，其弹性模量与塑性模量越小、屈服强度越大、吸能效率越高，但当相对密度超过32%后，塑性压溃强度随孔径的增大而降低。陈哲等发现闭孔泡沫铝的孔穴类型(如孔穴形状、缺陷等)对其屈服强度也有影响，但不如孔隙率等因素影响显著。由此可以发现，泡沫铝微观结构的不同，对其力学性能具有显著影响，如何模拟泡沫铝的微观结构以便真实地反映宏观性能成为有限元模型研究的重要问题。