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用于结构-性能关系的闭孔泡沫微观结构的特殊建模。 (英语) Zbl 1472.74061号

小结:在开孔泡沫形成过程中,除气体压力外,相关驱动力来自表面张力,它控制着拓扑的面积最小化。因此,Surface Evolver软件专门开发用于在给定各种约束条件(如气泡体积)的情况下通过最小化液体表面的能量来塑造液体表面,从而可以计算非常逼真的平衡泡沫微观结构模型。然而,当考虑非平衡泡沫(致密泡沫)或闭孔泡沫的形成(相邻单元之间的薄膜较厚)时,一个更完整的模型必须考虑整个膨胀过程,并包括悬浮液的粘性流动,悬浮液最终会凝固,形成泡沫的固相。由于问题规模太大,并且尽管进行了多次尝试,但仍存在将发泡过程知识整合到数学公式中的重大挑战,因此尚未对这种情况进行计算研究。在建立结构-性能关系的持续努力中,详细介绍了一个特殊模型,以生成数值闭孔泡沫微结构,该微结构与中高孔隙度范围内的真实微结构相似。受化学发泡剂制造过程物理描述的启发,提出了一种考虑温度对物理材料特性影响的动态方法。它允许同时考虑细胞的成核、细胞通过气体膨胀的生长以及生长细胞之间的相互作用。将孔隙率范围在少数到95%之间的大量生成微观结构与实际聚合物闭孔泡沫进行比较,后者的微观结构是通过高空间分辨率的X射线显微成像确定的。然后将这些结构用作模板,生成真实的有限元模型并研究其力学性能。

MSC公司:

74层10 流固相互作用(包括气动和水弹性、孔隙度等)
74K99型 薄体、结构
74M25型 固体微观力学
74S05号 有限元方法在固体力学问题中的应用

软件:

曲面演化器
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全文: 内政部

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