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(gè)范圍，材料就會(huì)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(guò)模擬分析來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如
，通過(guò)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(guò)在宏觀應(yīng)力空間中，監(jiān)測(cè)加載路徑對(duì)材料的影
響而得。分析時(shí)，會(huì)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(shí)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(shí)，宏觀應(yīng)力空間的每一方向就只需計(jì)算一次。
  當(dāng)沿給定路徑加載時(shí)，可用以上概念跟蹤屈服面的變化。操作
時(shí)，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(tái)區(qū)
。當(dāng)大多數(shù)孔壁被消耗掉后，平臺(tái)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(duì)材料在單向受載時(shí)
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(shí)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(píng)
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(bào)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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