各種多孔形貌金屬樣品分析圖像顯微鏡廠商

  多孔材料的彈性范圍很小，超出這個范圍，材料就會發(fā)生屈
服、失穩(wěn)或斷裂。與實(shí)體金屬相比，泡沫金屬在靜水載荷作用下的
彈性是有限的。這種性能的微觀分析可通過模擬分析來實(shí)現(xiàn)，例如
，通過單向或多向載荷的分析可得到均勻化的應(yīng)力一應(yīng)變曲線。材
料非線性變形的開始，通?？捎脩?yīng)力空間的某一特定面表示，實(shí)體
金屬的Mises屈服面就是一例。類似地，泡沫金屬的屈服面可從微
觀生一析出發(fā)，通過在宏觀應(yīng)力空間中，監(jiān)測加載路徑對材料的影
響而得。分析時，會產(chǎn)生線性偏差，其主要原因是孔壁或孔棱的局
部屈服(常在孔壁與孔棱之間交替進(jìn)行)或孔壁或孔棱的局部彈性屈
曲。實(shí)際上，非線性變形是由于大多數(shù)孔的屈服所引起的，而微觀
尺度的屈服只有在結(jié)構(gòu)高度規(guī)則排列時才起重要作用，并將高度規(guī)
律排列結(jié)構(gòu)的屈服面視為“一般的屈服面”。如果僅考慮塑性屈服
的開始，那么彈性解的疊加是可行的，并且在確定宏觀各向同性材
料的屈服面時，宏觀應(yīng)力空間的每一方向就只需計算一次。
  當(dāng)沿給定路徑加載時，可用以上概念跟蹤屈服面的變化。操作
時，施加載荷增量，求得新屈服面的值后，應(yīng)完全卸載，疊加彈性
解的步驟可重復(fù)進(jìn)行。然而，應(yīng)注意線彈性疊加只能用于小變形分
析。在多孔金屬材料中，幾何非線性(例如由于孔壁的明顯彎曲所
造成的)甚至可能在屈服前就已出現(xiàn)。

  隨著泡沫所受壓應(yīng)力的逐漸增加，載荷將達(dá)到使孔壁首次坍
塌的值。在泡沫金屬中，初始的單孔坍塌可擴(kuò)展為坍塌區(qū)，并在應(yīng)
力變化不大的情況下發(fā)生，這便是應(yīng)力一應(yīng)變曲線上所謂的平臺區(qū)
。當(dāng)大多數(shù)孔壁被消耗掉后，平臺區(qū)結(jié)束，泡沫的致密化就開始了
。在壓應(yīng)力幾乎不變的條件下，泡沫金屬產(chǎn)生大量壓縮應(yīng)變的積累
，這一重要特性可用于吸收沖擊能量。人們已對材料在單向受載時
的各種多孔形貌及各種缺陷進(jìn)行了研究。一般受載情況下，初始
坍塌時的應(yīng)力狀態(tài)形成了初始屈服面(稱之為坍塌面)。為準(zhǔn)確地評
估坍塌面，需沿單一的加載路徑進(jìn)行完全的非線性分析。
  泡沫金屬結(jié)構(gòu)斷裂模擬的研究報道很少，但斷裂卻是泡沫金屬
在宏觀拉伸作用下的主要失效機(jī)制。鑲嵌孔模型是研究理想多孔金
屬斷裂行為的有效方法

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