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泡沫材料双模量弹性性质的细观力学分析及其梁结构的稳定性

李战莉  
【摘要】: 随着现代飞行器技术的发展,轻质、抗冲击的材料在飞行器结构上的运用愈来愈多,其中,应用最为广泛的就是泡沫材料。由于具有丰富的细观结构,泡沫材料的力学行为十分复杂,也吸引了众多从事力学与材料科学研究的学者的注意力,越来越多的研究成果正在出现。 本文研究泡沫材料的等效弹性性质及其对结构(以梁为例)稳定性的影响,着重探讨了泡沫材料的拉压双模量效应。首先,文中通过大量的试验及有限元建模计算,证实了泡沫材料在拉伸与压缩时具有不同的弹性模量,即存在双模量效应。然后,建立了一种新的泡沫材料细观力学模型。在此模型的基础上,推导了泡沫材料拉伸和压缩等效弹性模量公式。本文还提出了一种拉压状态的判断依据-迹应力判据,并与目前文献常用的主应力判据做了比较,所得到的结果表明,基于迹应力判据的拉压双模量弹性本构方程与理性力学的本构公理系统相一致,其表述形式更为简洁、合理。这是一个探索性的工作,目前未见诸于文献报道。最后,通过数值计算得到了拉压双模量简支Euler梁的屈曲载荷,分析了拉压双弹性模量对屈曲载荷的影响,指出了存在的问题以及今后的研究方向。


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