基于Voronoi随机模型研究多孔材料的动态特性

摘要

利用随机Voronoi技术生成2维随机模型,结合有限元分析方法系统研究多孔材料在x1—x2平面内冲击载荷作用下的动态特性。模型包含胞孔形状的不规则性和孔壁厚度的不均匀性,以及孔壁的随机不完整性。模拟结果发现,在中低速冲击时Voronoi模型并不出现如规则蜂窝模型一样的"X"和"V"形的变形,而出现几条局部随机变形带;在冲击速度比较高时,局部变形带并不明显,在冲击面端附近区域出现"I"形的变形。发现平台冲击压力和胞孔形状不规则度之间具有比较复杂的关系;很小的孔边不完整性将会造成材料强度很大的"丢失";尽管组成多孔材料的母材是理想弹—塑性材料,但应用Voronoi随机模型描述的多孔材料是一应变率敏感材料。