金屬-氣體共晶定向凝固技術(shù)可以制備出一種氣孔呈圓柱狀定向分布于金屬基體中的規(guī)則多孔金屬。這種規(guī)則多孔金屬不僅具有傳統(tǒng)多孔金屬密度低、高剛度、減震吸音等性能特點,還具有傳統(tǒng)多孔金屬所不具備的性能優(yōu)勢,如小的應(yīng)力集中、各向異性等,因而引起了學(xué)界的廣泛關(guān)注。對于規(guī)則多孔金屬的力學(xué)性能,學(xué)界建立了很多模型進行研究,但這些模型都太理想化,會帶來很大的誤差。有鑒于此,本文以金屬-氣體共晶定向凝固技術(shù)制備的規(guī)則多孔銅的力學(xué)性能為研究對像,采用逆向工程技術(shù)重構(gòu)出規(guī)則多孔銅的三維形貌,并將三維形貌轉(zhuǎn)化為有限元模型進行仿真。探討了氣孔形貌、氣孔分布和加載方向?qū)σ?guī)則多孔銅力學(xué)性能的影響,并將仿真結(jié)果與理想模型仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)進行了對比,增強說服力。研究表明:逆向重構(gòu)模型仿真數(shù)據(jù)比理想模型仿真數(shù)據(jù)更吻合真實情況。對于拉伸仿真,在頸縮發(fā)生之前和相同應(yīng)變的情況下,逆向模型所預(yù)測的應(yīng)力值與實驗數(shù)據(jù)幾乎相等,而理想模型所預(yù)測的應(yīng)力值比實驗數(shù)據(jù)小了10%。對于壓縮仿真,逆向重構(gòu)模型壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線與實驗數(shù)據(jù)吻合良好,而理想模型壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線在應(yīng)變達到0.25后誤差急劇增大。不同的氣孔形貌對規(guī)則多孔銅力學(xué)性能的影...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 多孔金屬材料概述
    1.2 規(guī)則多孔金屬材料概述
    1.3 規(guī)則多孔金屬材料力學(xué)性能研究現(xiàn)狀
    1.4 規(guī)則多孔金屬材料仿真研究進展
    1.5 研究背景及內(nèi)容
        1.5.1 研究背景
        1.5.2 研究內(nèi)容
第二章 有限元理論及軟件概述
    2.1 有限元法非線性分析基本理論
        2.1.1 狀態(tài)非線性
        2.1.2 材料非線性
        2.1.3 幾何非線性
    2.2 逆向工程相關(guān)軟件概述
    2.3 Hypermesh軟件概述
    2.4 ANSYS系列軟件概述
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于理想模型的有限元仿真
    3.1 理想模型的建立
        3.1.1 理想CAD模型的建立
        3.1.2 網(wǎng)格的劃分
    3.2 材料特性設(shè)置
        3.2.1 材料拉伸特性設(shè)置
        3.2.2 材料壓縮特性設(shè)置
    3.3 邊界條件和載荷的設(shè)定
    3.4 基于理想模型的拉伸性能分析
    3.5 基于理想模型的壓縮性能分析
    3.6 本章小節(jié)
第四章 基于逆向工程的有限元仿真
    4.1 材料的制備
    4.2 規(guī)則多孔銅三角面片模型的構(gòu)建
        4.2.1 獲取虛擬圖片
        4.2.2 構(gòu)建面片模型
        4.2.3 修潔面片模型
    4.3 CAD模型的創(chuàng)建
        4.3.1 逆向重構(gòu)CAD模型的創(chuàng)建
        4.3.2 氣孔形貌CAD模型的建立
    4.4 逆向重構(gòu)和氣孔形貌CAD模型的修復(fù)
    4.5 逆向重構(gòu)CAD模型網(wǎng)格劃分
    4.6 氣孔形貌模型網(wǎng)格劃分
    4.7 材料特性設(shè)置
    4.8 加載條件和邊界條件設(shè)置
    4.9 氣孔形貌對力學(xué)性能的影響
        4.9.1 氣孔形貌對拉伸性能的影響
        4.9.2 氣孔形貌對壓縮性能的影響
    4.10 基于逆向重構(gòu)模型的力學(xué)性能仿真
        4.10.1 基于逆向重構(gòu)模型的拉伸性能分析
        4.10.2 基于逆向重構(gòu)模型的壓縮性能分析
    4.11 理想和逆向重構(gòu)模型的對比
    4.12 各向異性機理
    4.13 本章小節(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄 攻讀碩士期間研究成果目錄



本文編號：3739465