本文選題：多孔泡沫材料　切入點(diǎn)：彈性模量　出處：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：多孔泡沫材料是一種由形成孔穴的棱邊和壁面的固體桿或固體板所構(gòu)成新型功能材料。相對于常規(guī)材料而言,多孔泡沫材料具有表觀密度低、比表面積大、比強(qiáng)度高、耐高溫等特點(diǎn)。航空航天、汽車工業(yè)、電子科技等行業(yè)的迅猛發(fā)展,對材料提出更多的要求,包括優(yōu)良的熱性能,良好的機(jī)械性能、減震、吸能等。多孔泡沫材料與常規(guī)材料相比,可以更好的滿足這些要求,適應(yīng)未來的發(fā)展,因此對其性能的研究尤為重要。與連續(xù)介質(zhì)相比,多孔泡沫材料包含大量孔隙�？紫兜拇嬖趯�(dǎo)致預(yù)測多孔泡沫材料性能變得復(fù)雜。目前大部分對泡沫材料性能的研究僅考慮孔隙率對于材料性能的影響。但實(shí)際的多孔材料大多是非均質(zhì)的,孔隙結(jié)構(gòu)的隨機(jī)性、非周期性也會(huì)影響材料性能。本文用數(shù)值模擬的方法對非均質(zhì)泡沫材料的線彈性壓縮過程及導(dǎo)熱過程進(jìn)行模擬,研究孔隙結(jié)構(gòu)對泡沫材料彈性力學(xué)性能及導(dǎo)熱性能的影響。本文主要研究內(nèi)容包括:建立多孔泡沫材料三維模型�；诿嫘牧⒎襟w單元分別建立了D-R非均質(zhì)模型和D-C-R非均質(zhì)模型。分別定義了兩種模型的孔隙均勻度,用孔隙均勻度來表征多孔泡沫材料的結(jié)構(gòu)隨機(jī)性。彈性力學(xué)性能方面,運(yùn)用Auto CAD建立大量的D-R模型,采用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行線彈性壓縮過程的模擬分析,計(jì)算材料的相對彈性模量。結(jié)果表明相對彈性模量同時(shí)受孔隙率和孔隙均勻度的影響。隨著孔隙均勻度的減小,材料隨機(jī)性增大,相對彈性模量減小。提出了非均質(zhì)多孔泡沫材料相對彈性模量的預(yù)測式。導(dǎo)熱性能方面,運(yùn)用Auto CAD建立大量的D-C-R模型,導(dǎo)入有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行導(dǎo)熱過程的數(shù)值模擬,計(jì)算材料的相對有效導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果表明相對有效導(dǎo)熱系數(shù)不僅與孔隙率有關(guān),還受孔隙均勻度的影響。隨著孔隙均勻度的減小,材料隨機(jī)性增大,材料導(dǎo)熱性能增強(qiáng),相對有效導(dǎo)熱系數(shù)增大。建立了非均質(zhì)多孔泡沫材料相對有效導(dǎo)熱系數(shù)預(yù)測式。本文做大量非均質(zhì)泡沫導(dǎo)熱過程和線彈性壓縮過程的模擬,為非均質(zhì)多孔泡沫的研究提供參考經(jīng)驗(yàn)。
[Abstract]:Porous foam material is a new type of functional material consisting of solid rods or solid plates forming holes in edges and walls. Compared with conventional materials, porous foam materials have low apparent density, large specific surface area and high specific strength. The rapid development of aerospace, automobile, electronics and other industries, put forward more requirements for materials, including excellent thermal performance, good mechanical performance, shock absorption, Compared with conventional materials, porous foam materials can better meet these requirements and adapt to future development, so the study of their properties is particularly important. Porous foam materials contain a large number of pores. The existence of pores makes predicting the properties of porous foam materials more complicated. At present, most researches on the properties of foam materials only consider the effect of porosity on the properties of materials. Porous materials are mostly heterogeneous, The randomness and non-periodicity of pore structure also affect the properties of materials. In this paper, the linear elastic compression process and thermal conductivity process of heterogeneous foam materials are simulated by numerical simulation. The effect of pore structure on the elastic and thermal properties of foam materials is studied. The main contents of this paper are as follows: the three-dimensional model of porous foam material is established. The D-R heterogeneous model is established based on the surface cube element. And D-C-R heterogeneous model. The porosity uniformity of the two models is defined respectively. The porosity uniformity is used to characterize the structural randomness of porous foams. In terms of elastic mechanical properties, a large number of D-R models are established by Auto CAD, and the linear elastic compression process is simulated and analyzed by the finite element analysis software ANSYS. The results show that the relative modulus of elasticity is affected by both porosity and porosity uniformity. With the decrease of porosity, the randomness of the material increases. The relative elastic modulus is reduced. The prediction formula of relative elastic modulus of heterogeneous porous foams is proposed. In terms of thermal conductivity, a large number of D-C-R models are established by using Auto CAD, and the numerical simulation of the thermal conductivity process is carried out by introducing the finite element analysis software ANSYS. The results show that the relative effective thermal conductivity is not only related to porosity, but also affected by pore uniformity. With the decrease of porosity, the randomness of materials increases and the thermal conductivity of materials increases. The prediction formula of relative effective thermal conductivity of heterogeneous porous foams is established. In this paper, a large number of heat conduction processes and linear elastic compression processes of heterogeneous foams are simulated. It provides reference experience for the study of heterogeneous porous foam.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB34

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本文編號：1580397