【摘要】：多孔金屬材料作為新型功能材料具有密度低、強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性能優(yōu)良等特性,應(yīng)用前景廣闊,受到越來越多的關(guān)注。多孔材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)與隨機(jī)孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān),僅用孔隙率不足以描述真實(shí)材料的孔隙結(jié)構(gòu)。采用二維Voronoi模型,定義孔隙隨機(jī)度S和孔隙率ε作為孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù),通過調(diào)節(jié)核點(diǎn)位置偏移因子α和邊寬系數(shù)β改變模型的隨機(jī)度S和孔隙率ε,分析隨機(jī)度S和孔隙率ε對(duì)相對(duì)有效導(dǎo)熱系數(shù)k*的影響。結(jié)果表明,隨機(jī)度和孔隙率同時(shí)影響多孔泡沫材料的有效導(dǎo)熱系數(shù),當(dāng)隨機(jī)度S一定時(shí),隨著孔隙率ε增大,材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)k*減小;當(dāng)孔隙率ε一定時(shí),隨著隨機(jī)度S的增大,有效導(dǎo)熱系數(shù)k*減小。根據(jù)大樣本的有限元數(shù)值模擬結(jié)果,擬合了有效導(dǎo)熱系數(shù)由孔隙率和隨機(jī)度組成的函數(shù)表達(dá)式。
【圖文】：

要進(jìn)行邊寬處理，才能作為隨機(jī)泡沫模型進(jìn)行數(shù)值模擬分析。根據(jù)幾何關(guān)系，對(duì)于每個(gè)多邊形，，在保持其相似性的前提下，存在最大邊寬ｄｉｍａｘ，本實(shí)驗(yàn)用邊寬系數(shù)β來調(diào)節(jié)邊寬，進(jìn)而建立二維Ｖｏｒｏｎｏｉ隨機(jī)泡沫模型。第ｉ個(gè)Ｖｏｒｏｎｏｉ多邊形的邊寬計(jì)算式為：Ｗｉ＝β·ｄｉｍａｘ（ｉ＝１，２…ｎ）（９）１．４建立二維Ｖｏｒｏｎｏｉ隨機(jī)模型應(yīng)用ＭＡＴＬＡＢ和ＡＮＳＹＳ－ＡＰＤＬ建立二維Ｖｏｒｏｎｏｉ隨機(jī)泡沫模型，建模流程見圖１。圖１建模流程圖Ｆｉｇ．１Ｍｏｄｅｌｉｎｇｆｌｏｗｃｈａｒｔ建模詳細(xì)步驟為：（１）在ＭＡＴＬＡＢ中，以均質(zhì)模型的核點(diǎn)坐標(biāo)（ｘ０，ｙ０）為初始點(diǎn)，調(diào)節(jié)α取值，根據(jù)式（７）和式（８），在３０×３０區(qū)域內(nèi)生成９００個(gè)核點(diǎn)的ｘ－ｙ坐標(biāo)；（２）應(yīng)用Ｖｏｒｏｎｏｉ函數(shù)根據(jù)核點(diǎn)分布，得到原始二維Ｖｏｒｏｎｏｉ圖形數(shù)據(jù)；（３）對(duì)所選取的１０×１０Ｖｏｒｏｎｏｉ多邊形調(diào)節(jié)β取值，進(jìn)行邊寬處理，將處理后的新多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入ＡＮＳＹＳ－ＡＰＤＬ建模，并進(jìn)行導(dǎo)熱數(shù)值模擬。為了方便加載邊界條件，在模型左右兩端各加一個(gè)寬度ｌ＝５ａ的夾板，圖２為網(wǎng)格化后的模型，網(wǎng)格精度為１。每個(gè)模型的孔隙率、隨機(jī)度等結(jié)構(gòu)參數(shù)經(jīng)數(shù)據(jù)后處理得到。圖２網(wǎng)格化后的模型Ｆｉｇ．２Ｍｅｓｈｅｄｍｏｄｅｌ２模型導(dǎo)熱模擬過程及結(jié)果分析·１３６·材料導(dǎo)報(bào)Ａ：綜述篇２０１７年１１月（Ａ）第３１卷第１１期

中，以均質(zhì)模型的核點(diǎn)坐標(biāo)（ｘ０，ｙ０）為初始點(diǎn)，調(diào)節(jié)α取值，根據(jù)式（７）和式（８），在３０×３０區(qū)域內(nèi)生成９００個(gè)核點(diǎn)的ｘ－ｙ坐標(biāo)；（２）應(yīng)用Ｖｏｒｏｎｏｉ函數(shù)根據(jù)核點(diǎn)分布，得到原始二維Ｖｏｒｏｎｏｉ圖形數(shù)據(jù)；（３）對(duì)所選取的１０×１０Ｖｏｒｏｎｏｉ多邊形調(diào)節(jié)β取值，進(jìn)行邊寬處理，將處理后的新多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)導(dǎo)入ＡＮＳＹＳ－ＡＰＤＬ建模，并進(jìn)行導(dǎo)熱數(shù)值模擬。為了方便加載邊界條件，在模型左右兩端各加一個(gè)寬度ｌ＝５ａ的夾板，圖２為網(wǎng)格化后的模型，網(wǎng)格精度為１。每個(gè)模型的孔隙率、隨機(jī)度等結(jié)構(gòu)參數(shù)經(jīng)數(shù)據(jù)后處理得到。圖２網(wǎng)格化后的模型Ｆｉｇ．２Ｍｅｓｈｅｄｍｏｄｅｌ２模型導(dǎo)熱模擬過程及結(jié)果分析·１３６·材料導(dǎo)報(bào)Ａ：綜述篇２０１７年１１月（Ａ）第３１卷第１１期
【作者單位】： 重慶大學(xué)低品位能源利用技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中機(jī)中聯(lián)工程有限公司;
【基金】：重慶市科技攻關(guān)計(jì)劃資助項(xiàng)目(81826) “211工程”三期建設(shè)項(xiàng)目(S-09101) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(CDJXS11140014)
【分類號(hào)】：TB383.4;TG113.223

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王錄才,于利民,王芳,李秀山;多孔泡沫金屬的研究及其前景展望[J];太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào);2002年01期

2 陳學(xué)廣,趙維民,馬彥東,胡愛文;泡沫金屬的發(fā)展現(xiàn)狀、研究與應(yīng)用[J];粉末冶金技術(shù);2002年06期

3 于英華,梁冰,李智超;多孔泡沫金屬研究現(xiàn)狀及分析[J];青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào);2003年01期

4 左孝青,孫加林;泡沫金屬制備技術(shù)研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年03期

5 劉亞俊,趙生權(quán),劉崴,陳平,湯勇;泡沫金屬制備方法及其研究概況[J];現(xiàn)代制造工程;2004年09期

6 陳文革,張強(qiáng);泡沫金屬的特點(diǎn)、應(yīng)用、制備與發(fā)展[J];粉末冶金工業(yè);2005年02期

7 史承明;王曉明;張陵;;泡沫金屬及其在建筑工程中的應(yīng)用[J];陜西理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年02期

8 李湘洲;;新型泡沫金屬一瞥[J];金屬世界;2007年01期

9 李菊香;涂善東;;多孔泡沫金屬換熱器內(nèi)部的非熱力學(xué)平衡[J];華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年02期

10 李雯霞;;多孔泡沫金屬的制備和性能[J];中國鑄造裝備與技術(shù);2009年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 楊思一;呂廣庶;;具有規(guī)則孔型的泡沫金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造方法研究[A];2004年中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2004年

2 柳暢;陳常青;沈亞鵬;;小泡沫金屬壓痕試驗(yàn)的數(shù)值模擬及其反演[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

3 鄭志軍;虞吉林;;泡沫金屬的動(dòng)態(tài)壓潰:沖擊壓縮、多尺度模擬和率敏感性[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

4 蔣家橋;黃西成;胡時(shí)勝;;泡沫金屬緩沖器的設(shè)計(jì)新方法及應(yīng)用[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2003）[C];2003年

5 李劍榮;寇東鵬;虞吉林;;具有雙重尺寸孔結(jié)構(gòu)的開孔泡沫金屬的優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2005論文摘要集（下）[C];2005年

6 穆林;韓瑤;張建;趙桂平;盧天健;;基于分形理論的泡沫金屬材料力學(xué)細(xì)觀結(jié)構(gòu)分析[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

7 高建成;劉趙淼;;泡沫金屬的力學(xué)性能研究進(jìn)展[A];北京力學(xué)會(huì)第13屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

8 蘇灝揚(yáng);許金余;呂曉聰;冷冰林;;泡沫金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能研究[A];第一屆全國工程安全與防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 沙風(fēng)煥;;泡沫金屬抗侵徹性能的理論和實(shí)驗(yàn)研究[A];第十屆全國沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

10 吳偉;呂彥玲;;泡沫鐵材料的制備及其性能的研究[A];2009年全國電子電鍍及表面處理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前4條

1 張譯中;金屬泡沫材料研究進(jìn)展[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2002年

2 中航工業(yè)制造所 侯紅亮;新型輕量化功能與結(jié)構(gòu)材料——泡沫金屬及其三明治結(jié)構(gòu)[N];中國航空?qǐng)?bào);2014年

3 石發(fā)清;制備泡末鋁工藝的研究[N];中國有色金屬報(bào);2005年

4 李有觀;制造泡沫鋁合金材料的新技術(shù)[N];中國有色金屬報(bào);2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張曉陽;多軸條件下基于細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型的泡沫金屬屈服與破壞行為研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 姬科舉;開孔泡沫金屬的功能化應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

3 王長峰;泡沫金屬的動(dòng)態(tài)壓潰模型和率敏感性分析[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

4 李科;泡沫金屬發(fā)泡過程的泡沫演化動(dòng)力學(xué)研究[D];大連理工大學(xué);2009年

5 韓春光;拉伸條件下泡沫金屬的細(xì)觀統(tǒng)計(jì)分析模型及統(tǒng)計(jì)特性研究[D];華南理工大學(xué);2011年

6 羅彥茹;泡沫SiC_p/ZL104復(fù)合材料的制備及性能研究[D];吉林大學(xué);2007年

7 周志偉;泡沫鋁合金與芳綸紙蜂窩的屈服行為研究[D];太原理工大學(xué);2013年

8 寇東鵬;細(xì)觀結(jié)構(gòu)對(duì)多孔金屬材料力學(xué)性能的影響及多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2008年

9 黃曉莉;泡沫Fe-Ni電磁屏蔽材料的設(shè)計(jì)與屏蔽機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 敬霖;強(qiáng)動(dòng)載荷作用下泡沫金屬夾芯殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)行為及其失效機(jī)理研究[D];太原理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 黃媛媛;開孔泡沫金屬微結(jié)構(gòu)強(qiáng)化傳熱性能的數(shù)值模擬研究[D];華東理工大學(xué);2015年

2 高曉莉;泡沫金屬磁流變液阻尼器的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

3 封偉民;泡沫鎂材料的制備與性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

4 郭坤山;泡沫鋼的制備與組織性能研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

5 孫猛;泡沫金屬磁流變液阻尼器的半主動(dòng)控制特性研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);2016年

6 馬宗俊;漸變孔隙率泡沫金屬吸聲性能的研究[D];華北電力大學(xué);2016年

7 劉三星;泡沫金屬?zèng)_擊動(dòng)力學(xué)性能研究[D];太原科技大學(xué);2009年

8 溫靜;泡沫金屬夾層結(jié)構(gòu)沖擊力學(xué)性能研究[D];太原理工大學(xué);2011年

9 宋強(qiáng);泡沫金屬填充薄壁金屬方筒在沖擊載荷作用下的數(shù)值模擬[D];太原理工大學(xué);2011年

10 羅紹鴻;考慮屈服和破壞的泡沫金屬本構(gòu)模型及程序?qū)崿F(xiàn)[D];華南理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2532367