关于泡沫弹性行为中尺寸效应的符号问题
摘要：泡沫材料由于其良好的刚度和强度重量比，在轻量化工程中得到了广泛应用。然而，在许多应用中，如结构弯曲或拉伸，宏观结构与泡沫的细观结构（如细胞尺寸）之间的尺度分离相对较弱，泡沫的机械性质似乎与尺寸相关。对于某些基本泡沫测试，观察到正向和负向的尺寸效应，即材料的柔韧性或刚度要么比较大的试件预期的更好，要么更差。进行足够小的试件测试具有挑战性，因为必须避免细胞墙的损坏或加载装置的干扰。相应地，文献中相应数据的数量相对较低，结果部分相互矛盾。 为了避免样品制备或轴承的问题，本研究使用了真实中密度陶瓷泡沫的CT数据进行虚拟试验。从生成的体素数据中“剪切”了不同尺寸的样品。随后，通过有限单元法进行自由振动分析，直接“测量”每个虚拟样本的表观弹性性质，从而避免了加载应用或轴承的干扰。结果显示每个样品尺寸的表观模量有很大的散布，但在所有研究的基本变形模态（弯曲、扭转、单轴）中都存在明显的负尺寸效应。最后，将结果与现有文献中的实验数据进行定性和定量比较，得出了共同趋势和未解决的问题。
作者：Stephan Kirchhof and Alfons Ams and Geralf H"utter
论文ID：2301.04910
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2023-01-13