Micro-structural motivated phenomenological modelling of metal foams: experiments and modelling
Micro-structural motivated phenomenological modelling of metal foams: experiments and modelling
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金属泡沫的微观结构驱动唯象建模：实验和建模
DOI：
10.1007/s00419-014-0942-y
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发表时间：
2015
影响因子：
2.8
通讯作者：
S. Diebels
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
A. Jung;T. Grammes;S. Diebels
泡沫金属等多孔材料是一种仿生材料，在轻质建筑或动能吸收方面显示出巨大的应用潜力。这种多孔材料表现出复杂的微观结构，这对宏观的全局性质有很大的影响。在非弹性应变条件下，多孔材料表现出以变形带表示的局部变形。使用金属泡沫的工程要求材料模型能够正确地描述材料的行为，即使在不同的载荷情况下也是如此。在这项工作中，发展了一种新的建模方法，它从现象学的角度考虑由几个弹簧组成的代表性体积单元的微结构效应。对该模型进行了实验验证，并在卸载循环的准静态压缩试验中对其微观结构激励参数进行了实验识别。利用数字图像相关性，可以将微观结构变形与整体宏观应力-应变行为联系起来，局部评估了样品前表面的应力-应变行为。
Cellular materials like metal foams are bio-inspired materials which exhibit great potential for application in lightweight construction or as kinetic energy absorber. Such cellular materials show a complex micro-structure which significantly affects the macroscopic global properties. Cellular materials exhibit localised deformation expressed in deformation bands under inelastic strain conditions. Engineering with metal foams requires material models which describe the material behaviour properly even for different load cases. In this work, a new modelling approach has been developed which phenomenologically accounts for micro-structural effects by a representative volume element made of several springs. The model is experimentally validated, and its micro-structural motivated parameters are experimentally identified in quasi-static compression tests with unloading cycles. Using digital image correlation, it was possible to connect the micro-structural deformation with the global macroscopic stress–strain behaviour, evaluated locally for the front surface of the specimens.
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