泡沫材料微结构设计与弹性性能分析

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泡沫材料本构模型

泡沫材料本构模型引言：泡沫材料是一种由气体相和固体相组成的复合材料，其特点是具有轻质、隔热、吸音等优良性能。

为了研究和预测泡沫材料的力学性能，科学家们提出了各种不同的本构模型。

本文将介绍几种常用的泡沫材料本构模型及其特点。

一、线性弹性模型线性弹性模型是最简单也是最常用的泡沫材料本构模型之一。

该模型假设泡沫材料的应力与应变之间存在线性关系，并且满足胡克定律。

根据胡克定律，泡沫材料的应力与应变之间的关系可以用弹性模量来描述。

这种模型适用于小应变范围内的泡沫材料，并且对应力和应变之间的关系进行了简化处理。

二、非线性弹性模型非线性弹性模型是一种更为复杂的泡沫材料本构模型。

相比于线性弹性模型，非线性弹性模型考虑了泡沫材料在大应变范围内的非线性特性。

常见的非线性弹性模型包括Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型等。

这些模型基于实验数据，通过引入不同的参数来描述泡沫材料的应力和应变之间的关系。

非线性弹性模型适用于大应变范围内的泡沫材料的力学行为分析。

三、塑性模型塑性模型是一种更加复杂的泡沫材料本构模型。

塑性模型假设泡沫材料在加载过程中会发生塑性变形，并且材料的应力与应变之间存在非线性关系。

常用的塑性模型包括Mohr-Coulomb塑性模型、Drucker-Prager塑性模型等。

这些模型通过引入塑性应变和塑性势函数来描述泡沫材料的非弹性行为。

塑性模型适用于泡沫材料在加载过程中发生明显塑性变形的情况。

四、损伤模型损伤模型是一种考虑泡沫材料损伤效应的本构模型。

泡沫材料在受力过程中可能会发生损伤，导致强度和刚度的降低。

损伤模型通过引入损伤变量来描述泡沫材料的损伤行为。

常见的损伤模型包括弹性损伤模型、弹塑性损伤模型等。

这些模型可以定量地描述泡沫材料在受力过程中的损伤演化规律。

五、粘弹性模型粘弹性模型是一种综合考虑泡沫材料弹性和粘性特性的本构模型。

泡沫材料在加载过程中既存在弹性变形，也存在粘性变形。

聚乙烯泡沫塑料研究报告

聚乙烯泡沫塑料研究报告聚乙烯泡沫塑料（PolyethyleneFoam，简称PEF）是一种抗压强度高、保温隔热性能优越的保护材料。

它也被广泛应用于防护、保护、保鲜、避震、减少传输损耗等领域。

本文的目的是分析聚乙烯泡沫塑料的物理性能、化学性能、表面性能、加工性能、强度性能以及不同应用场合下的适合性，为未来的应用提供参考。

一、物理性能聚乙烯泡沫塑料的通用物理性能有：密度（Density）、抗拉强度（Tensile Strength）、抗压强度（Compressive Strength）、冲击强度（Impact Strength）、耐折性（Flexural Strength）、断裂伸长率（Tear Strength）等。

聚乙烯泡沫塑料的密度一般在12-200kg/m3之间，其中，12-25kg/m3的密度被称为低密度聚乙烯泡沫塑料，25-100kg/m3的密度被称为中密度聚乙烯泡沫塑料，100-200kg/m3的密度被称为高密度聚乙烯泡沫塑料。

聚乙烯泡沫塑料的抗拉强度、抗压强度、冲击强度和耐折性一般在1.0-25.0MPa之间，而断裂伸长率则根据不同的密度，在30-200之间波动。

二、化学性能聚乙烯泡沫塑料的化学特性主要是耐温性和耐腐蚀性，它具有很高的耐热性，耐温范围达到100-125℃，耐腐蚀性也有较高的程度，能够耐受大多数水溶液体，包括酸性和碱性。

聚乙烯泡沫塑料的机械性能会随着温度的升高而降低，在高温下可能会导致其失去强度，从而影响其使用寿命。

三、表面性能聚乙烯泡沫塑料的表面性能很重要，因为它是一种复合材料，具有光滑、有光泽、防滑和阻燃等特性，它可以防止灰尘和污染物进入，也不易积灰。

四、加工性能聚乙烯泡沫塑料具有良好的加工性能，可以用多种方式进行加工，包括截剪、折弯、冲压成型、注射成型、电热成型等。

这也是为什么聚乙烯泡沫塑料被广泛应用于其他制品的原因。

五、强度性能聚乙烯泡沫塑料的强度性能良好，它的抗压强度高，能够承受20-150kPa的压力，而其抗冲击强度也可以达到50-200J/m2。

聚氨酯泡沫材料动态力学性能

聚氨酯泡沫材料动态力学性能聚氨酯泡沫材料是一种具有轻质、高强度、耐冲击性和隔热性能的材料，广泛应用于建筑、交通、包装、家具和电子等领域。

其动态力学性能是指在动态载荷下，聚氨酯泡沫材料的变形、振动和震动等行为。

以下将详细介绍聚氨酯泡沫材料的动态力学性能。

首先是聚氨酯泡沫材料的压缩性能。

在受到压缩力作用时，聚氨酯泡沫材料具有良好的吸能能力，能够吸收并分散压力，减缓外部力对其他部件的冲击。

此外，聚氨酯泡沫材料的回弹性能也很好，在外部力解除后能够恢复原状，不易变形。

其次是聚氨酯泡沫材料的振动性能。

聚氨酯泡沫材料的密度较低，结构松散，因此具有较好的吸振性能。

在受到外部振动力作用时，聚氨酯泡沫材料能够吸收和分散振动能量，减少振动的传递和传播，保护其他部件不受振动影响。

这使得聚氨酯泡沫材料在防震降噪领域有着广泛的应用。

再次是聚氨酯泡沫材料的冲击性能。

聚氨酯泡沫材料具有较高的强度和韧性，能够在受到冲击力作用时发挥良好的耐冲击性能。

聚氨酯泡沫材料的结构松散，能够缓冲和分散冲击能量，减少外部冲击对其他部件的损害。

因此，聚氨酯泡沫材料常被用作包装材料、防护材料和保险材料等，能够有效保护产品不受损坏。

此外，聚氨酯泡沫材料还具有良好的隔热性能。

其结构中含有大量的气孔，这些气孔具有良好的隔热性能，能够减少热量的传导。

聚氨酯泡沫材料的热导率较低，能够有效防止热量传递，保持温度的稳定性。

因此，聚氨酯泡沫材料在建筑和冷链运输等领域有着广泛的应用。

除了上述动态力学性能外，聚氨酯泡沫材料还具有良好的耐化学性能、耐水性能和耐老化性能。

聚氨酯泡沫材料能够在酸、碱、溶剂等恶劣环境条件下保持稳定性能，并且不易受水分、湿度和紫外线等因素的影响，保持较长的使用寿命。

总结起来，聚氨酯泡沫材料具有优异的动态力学性能，包括压缩性能、振动性能、冲击性能和隔热性能等。

这些性能使得聚氨酯泡沫材料在多个领域有着广泛的应用前景，如建筑领域的隔热材料、交通领域的减震材料、包装领域的缓冲材料等。

新型节能泡沫墙材的设计与研究

实验中确定的泡沫混凝土制备工艺如图１。以松香
和毛发为主要原料制备出松香皂泡沫剂和毛发蛋白质
１买验部分１原材料．１
研究所用原料有普通硅酸盐水泥，为细骨料的河作砂以及自制的泡沫剂等，见表ｌ详。其中，水泥为湖南坪塘镇望城县太平水泥厂生产的太平牌４．Ｒ普通硅酸２５盐水泥。本实验采用泡沫剂有松香皂泡沫剂和毛发蛋白
质型泡沫剂。
表１实验用原材料
型泡沫剂，复配了一些外加剂，高其发泡和稳泡能并提力，终确定浓度为１％最０的松香皂复合泡沫剂、浓度为
１％０的毛发蛋白质型泡沫剂用作泡沫混凝土的发泡剂。
２ｉ，ｍｎ待泡沫达到最多时停止搅拌。样制作采用现浇。试
பைடு நூலகம்
原料普通硅酸盐松香皂白质蛋十二烷基十二烷名称水泥河砂沫剂沫齐明胶苯磺酸钠基硫酸泡泡【（Ａ）钠（Ｄ）ＬＳＳＳ
标号、４５２自制自制工业级００工业级２０目性状 ≥９．％
９ ℃水浴继续加热２５个小时，０．即得松香皂泡沫剂。
图ｉ泡沫混凝土制备工艺流程
一
７ — ７
研究与探讨
广东建材２１年第１期０１１
装到搅拌机上，搅拌３ｉ，先ｍｎ再将制备好的泡沫加入，度出现了一定的增加并趋于稳定，抗折强度也均 …现其这搅拌２ｍｎ最后将物料倒入标准成型模具中，平，了明显的增加，是由于毛发蛋白质型泡沫剂产乍的气￣３ｉ；捣

PMI泡沫材料研究

PMI泡沫材料研究一、PMI泡沫材料简介聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫是一种交联型硬质结构型泡沫材料，具有100%的闭孔结构，其均匀交联的孔壁结构可赋予其突出的结构稳定性和优异的力学性能。

其主分子链为C-C链，分子侧链含有酰亚胺结构的泡沫塑料，可由多种方法制造。

该泡沫塑料是目前强度和刚度最高的耐热泡沫塑料（180～240℃），能够满足中高温、高压固化和预浸料工艺要求。

与各种类型树脂之间具有良好的兼容性，适合作为高性能夹层结构中的芯层材料使用，可以取代蜂窝结构，而且各向同性，容易经过机械加工成为各种形状复杂的截面形状，并且不含任何氟利昂，属于环保型材料，防火性能达到FAR 25.853和AITM等有关标准，代表着高性能聚合物结构泡沫塑料的最新发展领域。

PMI泡沫首先是由德国Schrder博士在1961年发明的，由德国Rohm(罗姆)和Hass股份有限公司于1966年在德国Darmstadt首先研制成功并实现商品化。

目前PMI泡沫已被广泛地应用在航天、航空、军工、船舶、汽车、铁路机车制造、雷达、天线等领域。

PMI泡沫具有下列性能：1、100%的闭孔结构，且各向同性。

2、耐热性能好，热变形温度为180～240℃。

3、优异的力学性能，比强度高、比模量高，在各种泡沫中是最高的。

4、面接触，具有很好的压缩蠕变性能。

5、可高温热压罐成型（180～230℃、0.5～0.7MPa），可真空包加热成型（180～230℃，几个Pa），还可熔融注射成型，实现泡沫夹层与预浸料的一次性共固化。

6、不含氟里昂和卤素。

7、良好的防火性能，无毒、低烟。

8、和各种树脂体系的相容性好。

9、优良的介电性能：介电常数1.05～1.13，损耗角正切在(1～18)×10-3。

在2～26 GHz 的频率范围内，其介电常数和介电损耗的变化很小，表现出很好的宽频稳定性，使之非常适于雷达及天线罩的制造。

10、没有铝蜂窝夹层结构的面板-蜂窝界面的湿热腐蚀。

新型环氧树脂泡沫塑料制备及其性能研究

可用于特殊场合的保温隔热材料、轻质高强复合夹芯板和电工绝缘材料等，弥补了传统保温材料防火性能差、污染环境及适用范围窄等缺陷，建筑、在交通、工业及国防等领域具有广阔的应用前景Ｌ。目３Ｊ前，所能查到的ＥＰ泡沫塑料供应商只有Ｈｓ和ｙｌｏＳｃｍｎ两家公司，内外对Ｅｉｏｉ国Ｐ泡沫塑料的报道多
不到８７ｃ１２ｍ＿处环氧基的特征峰。所得的ＥＰ泡沫塑料为闭孔结构，泡孔均匀，密度最低可达０１／ｍ，．４ｇｃ玻璃化转
变温度为１７Ｃ，始分解温度为３２５。０￣起５．℃
关键词
环氧树脂
泡沫（Ｐ树脂泡沫塑料具有力学性能好、水Ｅ）耐
乳化剂：Ｐ一１，Ｏ０天津市光复精细化工研究所。
１２主要设备、器．仪
烘箱：Ｂ０型，Ｚ１１淄博仪表厂；
差示扫描量热（Ｓ仪：ＥＺＣ —ＤＣ０ＤＣ）ＮＴＳＨＳ２４
型，国耐驰公司；德
扫描电子显微镜（Ｅ：ＵＮＡ０ＳＭ）ＱＡＴ２０型，兰荷
和分解温度；压缩强度按Ｇ／８３— ０８测试，样尺寸ＢＴ８１２０试为５ｍ × ５ｍ ×１ｎ，０ｍ５ｍ７Ｉ加载速度为２ｍｍｍｉ，ｎ／ｎ
笔者以双酚Ａ型ＥＰ为基体，用预聚工艺制采
备了ＥＰ泡沫塑料，对其微观结构、力学性能等进行了表征和分析。

泡沫材料微观结构与性能研究

泡沫材料微观结构与性能研究泡沫材料是一种获得广泛应用的轻质材料，它由空气和固体物质组成。

其各项物理性能表现取决于其微观结构和组成，因此，研究泡沫材料的微观结构与性能是十分重要的。

本文将从泡沫材料的制备、微观结构和性能三个方面，对泡沫材料的相关研究进行探讨。

一、泡沫材料的制备泡沫材料的制备主要由物理和化学两种方法。

其中，物理方法是通过高温或高压将固态材料强制成形，或通过气流、发泡剂和粘结剂将材料体积扩大为泡沫状。

而化学方法则是通过化学反应产生气体，使材料在反应物质的作用下由糊状变为泡沫状。

此外，还有一种结构相对简单的泡沫材料，即泡沫塑料，它是将塑料在高温下加压使之结晶或是以吸附物增强泡沫性能等方法得到的。

目前常用的泡沫材料制备方法包括EPS法、EPP法、EPE法等。

EPS法是以聚苯乙烯为原料，在氧和氢的存在下，以发泡剂为催化剂和硬化剂，经高压与高温反应而制得。

EPP法同样以聚苯乙烯为原料，经在不同气氛、不同温度和不同沸点下混合、发泡、膨胀、硬化等多道工序，制备而成。

EPE法是以聚乙烯为原料，通过挤压泡沫制造机制备而成。

二、泡沫材料的微观结构泡沫材料的微观结构由固体部分和孔隙两部分组成。

其中，固体部分由基质和增强剂组成，基质是主要的固体成分，增强剂则是用来增强固体部分机械强度的材料。

而孔隙则是由内部气泡构成的，其大小和大小分布决定了泡沫材料的吸噪和保温等性能。

根据泡沫材料孔隙大小，可以将其分为微泡和泡沫两种类型。

微泡材料的孔隙在10微米以下，具有优异的吸噪能力，泡沫材料则孔隙在50微米以上，具有更高的保温性能。

此外，泡沫材料的孔隙大小和分布与其制备方法及质量有关。

三、泡沫材料的性能泡沫材料具有轻质、便于加工和造型、优秀的隔音和保温性能等一系列特点，因此在建筑、航空、汽车等方面得到了广泛应用。

例如，泡沫材料用于建筑中的隔音、隔热，航空用于较弱部位防撞，汽车中用于减小噪声的传递等。

在泡沫材料的性能中，将其划分为物理、化学、力学等多个部分可得到更为详细的性能描述。

聚酰亚胺泡沫材料结构与性能研究

聚酰亚胺泡沫材料结构与性能研究廖冲凌云;马贵钰;李仲晓【摘要】聚酰亚胺泡沫具有优异的性能,如低密度、优良的阻燃性能、化学及耐热稳定性等.高性能的聚酰亚胺泡沫材料在航空航天领域需求量很大.本文研究一种简便的耐高温聚酰亚胺泡沫复合材料的制备方法.首先,以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为合成单体,合成聚酰亚胺前驱体-聚酰亚胺酸(PAA).加入三乙胺制成了水溶性前驱体聚酰亚胺酸盐(PAS),再加入炭黑混合得到稳定的分散液,最后经冷冻干燥法和高温亚胺化制得炭黑-聚酰亚胺复合泡沫材料.利用透射电镜(SEM)研究炭黑含量对聚酰亚胺微观结构的影响.对复合泡沫材料的密度和吸油性能进行了测试,结果表明:聚酰亚胺-炭黑复合泡沫材料具有低密度、小孔径和良好的吸油性等性能.热分析结果表明,该种材料具有优秀的耐高温性能.冷冻干燥法是一种制备聚酰亚胺-炭黑复合泡沫材料的有效方法,能够得到具有高质量细胞状微结构和优秀综合性能的泡沫材料.【期刊名称】《北京印刷学院学报》【年(卷),期】2016(024)006【总页数】5页(P22-26)【关键词】聚酰胺酸盐;聚酰亚胺-炭黑复合泡沫材料;冷冻干燥法【作者】廖冲凌云;马贵钰;李仲晓【作者单位】北京印刷学院印刷与包装工程学院,北京102600;北京印刷学院印刷与包装工程学院,北京102600;北京印刷学院印刷与包装工程学院,北京102600【正文语种】中文【中图分类】TQ323.7;TB484聚酰亚胺(PI)是主链上含有酰亚胺环(—CO—NH—CO—)的一类聚合物，具有许多优秀的性能。

它不仅具有良好的热稳定性能，还具有优异的物理机械性能、超高的力学性能、介电性能、绝缘性能及突出的耐辐射性能。

因此，聚酰亚胺广泛应用于航空航天、汽车、微电子以及船舶运输等领域[1-10]。

不同于传统的泡沫材料，聚酰亚胺泡沫材料的玻璃化转变温度(Tg)和分解温度(Td)分别在200℃和500℃以上。

泡沫橡胶类材料有限变形粘弹性本构模型_陈玉

198
橡胶工业
2017年第64卷
z
y x
200 μm
图3 十四面体单元模型
（a）放大70倍
述十四面体单元在2个水平正方形面上的压缩行
为进行了系统分析。他们假定细观结构的36根支
柱有着同样的拓扑形态和材料性能，并考虑了单
元的所有可能变形机制，得出单元的荷载（P）与位
方程（14）的两边与粘性模量无关的两项起主要作
用。在这种情况下，略去次要项，并对方程两边关
于时间进行积分，可得
f
=
619AL4
+
300IL2 + 374. 384IA
4^1
+
ysh IL2 @
v Es0
（15）
此时，泡沫橡胶类材料的力学性质退化成弹性本
构关系，与泡沫橡胶类材料弹性理论相适应，其
1, 2, g, n
ysh
IL
（5）
η为粘性模量，联立式（3）—（5）消去 d0 ～ dn 得到关
图2 一种泡沫橡胶的重复单元
于P和d 的表达式如下：
/ / d
do k
=
; 19AL3
+
300IL + 374. 4^1 96Es0 IA
+
yshIL
+
n k=1
19AL3
+
300IL + 374. 4^1 96Esk IA
过去，人们对泡沫微观结构的描述以及单元尺寸度量中确定弹性性能和开闭孔泡沫材料强度进行过大量的尝试，这些尝试要求选择一个合适的有代表性的细观单元来模拟泡沫的微观结构。 [11] 泡沫橡胶类材料由于其拓扑敏感性，力学行为依赖于胞体的微结构形态、泡沫相对密度以及基体材料的性能，因此需要选择合适的细观模型表达泡沫橡胶类材料的微结构特征。一种泡沫橡胶的电子扫描显微镜（SEM）照片见图1[12]。

硬质聚氨酯泡沫塑料本构关系的研究

硬质聚氨酯泡沫塑料本构关系的研究1. 引言硬质聚氨酯泡沫塑料是一种常用的绝缘材料和填充材料，具有轻质、耐热、隔热、隔音等特点，在建筑、交通工具和包装领域得到广泛应用。

然而，对于硬质聚氨酯泡沫塑料的本构关系，即应力-应变关系的研究，对于了解其力学性能至关重要。

本文将从宏观力学模型和微观结构层面，对硬质聚氨酯泡沫塑料本构关系进行深入探讨。

2. 宏观力学模型在宏观尺度上，硬质聚氨酯泡沫塑料的本构关系主要通过应力-应变曲线来描述，其中包括线性弹性阶段、屈服阶段和断裂阶段。

在应力小于比屈服强度时，硬质聚氨酯泡沫塑料呈线性弹性，应变与应力成正比；当应力逐渐增大超过比屈服强度时，材料将出现塑性变形，应力较缓慢地继续增加；最终在应力达到最大值时，硬质聚氨酯泡沫塑料将发生断裂。

通过对宏观力学模型的研究，可以更好地理解硬质聚氨酯泡沫塑料在受力过程中的力学性能。

3. 微观结构层面在微观尺度上，硬质聚氨酯泡沫塑料的本构关系受其内部细胞结构和界面相互作用影响。

硬质聚氨酯泡沫塑料的微观结构呈现闭孔结构，孔隙间充满气体，形成有效的隔热和隔音效果。

然而，由于泡沫塑料的微观结构不规则性，使得其在受力时呈现出复杂的本构关系。

研究表明，泡沫塑料的微观结构对其力学性能具有显著影响，如细胞大小、壁厚度、连通性等都会对泡沫塑料的变形行为和强度产生影响。

4. 总结与展望硬质聚氨酯泡沫塑料的本构关系是一个复杂而重要的研究课题。

在宏观力学模型和微观结构层面，硬质聚氨酯泡沫塑料都表现出了多变的力学性能，其本构关系受多种因素影响。

未来的研究可以从提高泡沫塑料的力学性能、优化微观结构设计等方面进行深入探讨，以提高泡沫塑料的应用性能和推动其在新领域的应用。

个人观点与理解在我看来，硬质聚氨酯泡沫塑料的本构关系研究是一个非常值得深入探讨的课题。

了解其力学性能，可以为材料工程领域的发展提供重要参考，也有助于解决在具体应用领域中可能出现的问题。

通过对泡沫塑料的本构关系进行深入研究，还有助于推动材料设计和制备技术的发展，为新材料的研发奠定基础。

PMI泡沫材料研究

其主分子链为C-C链，分子侧链含有酰亚胺结构的泡沫塑料，可由多种方法制造。

该泡沫塑料是目前强度和刚度最高的耐热泡沫塑料（180～240℃），能够满足中高温、高压固化和预浸料工艺要求。

PMI泡沫首先是由德国Schrder博士在1961年发明的，由德国Rohm(罗姆)和Hass股份有限公司于1966年在德国Darmstadt首先研制成功并实现商品化。

目前PMI泡沫已被广泛地应用在航天、航空、军工、船舶、汽车、铁路机车制造、雷达、天线等领域。

PMI泡沫具有下列性能：1、100%的闭孔结构，且各向同性。

2、耐热性能好，热变形温度为180～240℃。

3、优异的力学性能，比强度高、比模量高，在各种泡沫中是最高的。

4、面接触，具有很好的压缩蠕变性能。

6、不含氟里昂和卤素。

7、良好的防火性能，无毒、低烟。

8、和各种树脂体系的相容性好。

9、优良的介电性能：介电常数1.05～1.13，损耗角正切在(1～18)×10-3。

在2～26 GHz 的频率范围内，其介电常数和介电损耗的变化很小，表现出很好的宽频稳定性，使之非常适于雷达及天线罩的制造。

10、没有铝蜂窝夹层结构的面板-蜂窝界面的湿热腐蚀。

聚氨酯_环氧树脂泡沫材料的制备及性能研究_张文博

等。其中纤维增强易造成制品中存在气
８］，微粒增强易泡及后处理过程中泡沫不稳定的现象［
引起发泡体系黏度迅速增加，导致发泡困难。相比之
７］）采用聚合物互穿网络增强（如环氧树脂［技术更下，
１］。业、包装行业、造船工业等领域得到了广泛应用［
硬质聚氨酯泡沫虽有一定的强度，但有些场合下不能完全满足工程上的要求，因此人们对硬质聚氨酯
０１２年６月２
中国塑料
·２３ ·
泡沫材料的增强作了很多研究。通常增强硬质聚氨酯泡沫的方法有纤维增强合物增强
／ＳｔｕｄｏｎＰｒｅａｒａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｅｒｔｉｅｓｏｆＰｏｌｕｒｅｔｈａｎｅＥｏｘＲｅｓｉｎＦｏａｍｙｐｐｙｐｙ
１２２，，ＺＨＡＮＧＷｅｎｂｏＳＨＥＷｅｎｌｉＤＯＮＧＷｅｉｘｉｎｇ，２１＊ＺＨＡＮＧＹｕｅｆａｎＤｅｚｈｅｎｇ，ＷＵ
：／ＡｂｓｔｒａｃｔＰｏｌｕｒｅｔｈａｎｅｅｏｘｒｅｓｉｎｆｏａｍｗａｓｒｅａｒｅｄｂａｏｎｅｓｔｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｃｃｌｏｈｅｘａｎｅａｎｄｙｐｙｐｐｙｐｙ，，ｗａｔｅｒａｓｔｈｅｆｏａｍｉｎａｅｎｔｓ．Ｕｎｉｖｅｒｓａｌｔｅｓｔｉｎｍａｃｈｉｎｅｔｈｅｒｍｏｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｓｉｓａｎｄｏｔｉｃａｌ－ｇｇｇｇｙｐ，，ｍｉｃｒｏｓｃｏｅｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｏｅｒｔｔｈｅｒｍａｌｒｏｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｃｅｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｐｐｐｙｐｐ，，Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｏｌｅｔｈｌｅｎｅｌｃｏｌａｎｄｅｏｘｒｅｓｉｎｏｎｔｈｅａａｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｅｃｈａｎｉｃａｌｒｏｅｒｔｎｄｐｙｙｇｙｐｙｐｐｙｍｐｐｙａ，ｓｔａｂｉｌｉｔｏｆｔｈｅｆｏａｍｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｂｏｔｈｔｈｅｒｍａｌｏｌｅｔｈｌｅｎｅｌｃｏｌｙｇｐｙｙｇｙｃｏｍｒｅｓｓｉｖｅａｎｄｉｍａｃｔｓｔｒｅｎｔｈｓｏｆｔｈｅｆｏａｍｓｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｗｈｅｎｃｏｎｔｅｎｔｓｐｐｇ，ｏｆｗｅｒｅ３０ｐｈｒｂｏｔｈｃｏｍｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｔｈａｎｄｉｍａｃｔｓｔｒｅｎｔｈａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｏｌｅｔｈｌｅｎｅｌｃｏｌｐｇｐｇｐｙｙｇｙｂｅｓｔｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｏｆｔｈｅｆｏａｍｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｈｅｎａｄｄｉｎｅｏｘｒｅｓｉｎｔｏｔｈｅｓｓｔｅｍ．Ｗｈｅｎｙｇｐｙｙ，ｔｅｏｘｒｏｅｒｔｉｅｓｒｅｓｉｎｗａｓ１５～２０ｐｈｒｈｅｏｖｅｒａｌｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｏｆｔｈｅｆｏａｍｓｗｅｒｅｔｈｅｂｅｓｔ．ｐｙｐｐ／／Ｍａｘｉｍｕｍｃｏｍｒｅｓｓｉｖｅａｎｄｉｍａｃｔｓｔｒｅｎｔｈｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｗｈｅｎｔｈｅｃｃｌｏｈｅｘａｎｅｗａｔｅｒｗａｓ１０１．ｐｐｇｙ：；；；Ｋｅｗｏｒｄｓｏｌｕｒｅｔｈａｎｅｅｏｘｒｅｓｉｎｏｌｅｔｈｌｅｎｅｌｃｏｌｆｏａｍ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｏｅｒｔｐｙｐｙｐｙｙｇｙｐｐｙｙ胶黏剂等，其中聚氨酯泡沫材料具有相对密度小、比强度高等特点，是聚氨酯制品中重要的一部分。在聚氨酯泡沫产品中，硬质聚氨酯泡沫材料以其优良的力学性能、声学性能、电学性能、耐化学性能等，在保温行

泡沫塑料的微观结构与性能

型］Ｗｅｉ．ｈｌ、ａｅＰｅａｒｎ模型和ＧｉｓｎＡｓｂ。ｂｏ．ｈｙ立体模型］。
的泡孔排列和泡壁形状，即使同一种泡沫塑料也具有不同的
泡孔形状和泡孔尺寸，且泡孔形状也并非完全是对称结而
菱形十二面体模型由Ｐａａ提出，为泡沫是由形状ｌｅｕｔ认
泡沫塑料从微观结构上可以分为闭孔泡沫和开孔泡沫两类。闭孔泡沫中泡孔之间相互独立且泡孔间由泡壁隔离，
因此有很好的力学性能。开孔泡沫中泡孔之间相互贯通且
有很多支架，具有更好的能量吸收性能。泡沫塑料主要是通
塑料的发展。Ｇｂｏ．ｓｂ立体模型的不足之处是泡孑单ｉｎＡｈｙｓＬ
公式，并在很多泡沫材料中得到了应用。
球形泡彳Ｌ
ｏｏ
临界池孔多嘶体泡扎
真实聚合物泡沫的泡孑结构往往存在着各种缺陷，Ｌ主
要有不规则的泡孔形状、不一致的泡棱横截面及泡孔破裂等，这些缺陷都会对泡沫的宏观性能产生不同程度的影响。Ｈ．Ｚｕ等研究了开孔泡沫中不规则的泡孔形状对Ｘ．ｈ泡沫压缩性能的影响。结果表明，高度不规则的泡沫比相对
１泡沫塑料的微观结构
沫的泡孔单元是由１条泡棱构成的立方体结构，构单２而结元由１个泡孔单元和１条连接棱构成。这种结构模型使开２孔泡沫的微观结构最简单化，以通过微观结构参数简单方可
便地计算宏观力学性能，是泡沫材料中一种极有影响力的理论模型。在开孔立体模型的基础上，ｂｏＧｉｓｎ和Ａｈｙ又建ｓｂ立了包含完整泡壁的闭孔泡沫立体模型，进一步推动了泡沫

基于微结构模型的开孔泡沫橡胶力学性能分析

６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｆｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ）
Hale Waihona Puke ｉｏｒｉｓａｎｌａｙｓｅｄｂｙＧｉｂｓｏｎ－－Ａｓｈｂｙｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｓｔｒａｉｎｅｎｅｒｇｙｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅｕｂｒｂｅｒ・－ｌｉｋｅｍａｔｅ－－
ｐａｃｔｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｄａｔａｏｒｆｔｈｅｎｅｗｍｏｄｅｌｉｓｉｔｆｔｅｄａｎｄｔｈｅｕｎｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｉｓ
Ｊｕｎｅ２０１３
基于微结构模型的开孔泡沫橡胶力学性能分析
郭辉胡文军陶俊林雷劲松
（１．西南科技大学土木工程学院四川绵阳６２１０１０；２．中国工程物理研究院四川绵阳６２１９００）
ｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．
．

聚乙烯泡沫塑料研究报告

聚乙烯泡沫塑料研究报告聚乙烯（PE）泡沫塑料是一种常见的塑料制品，它由聚乙烯聚合物和发泡剂组成。

聚乙烯泡沫塑料具有良好的保温性能，轻质的特征，优异的韧性，耐撕裂，耐化学性和耐uv性等优势。

这使得它成为重要的包装材料，广泛用于产品保护、隔热、隔音、以及各种特殊用途等。

随着此类塑料的普及，对聚乙烯泡沫塑料的研究也在不断发展。

聚乙烯泡沫塑料具有独特的性能，能够在一定条件下保持其结构和性能，为其它类型塑料制品提供不同的优势。

本报告旨在了解聚乙烯泡沫塑料的研究状况，并探讨其它利用该材料的可能性。

聚乙烯泡沫塑料的制备聚乙烯泡沫塑料可以采用传统的熔融发泡法制备，也可以采用固态发泡法制备。

在熔融发泡法中，原料经过加热和混合，使发泡剂挥发，产生小气泡，从而形成弹性聚乙烯泡沫塑料块，并通过压制成型。

相比之下，固态发泡法的原料可以更容易被塑料产业接受，容易控制，且可以减少成本。

聚乙烯泡沫塑料的特性聚乙烯泡沫塑料具有良好的耐热性能，质量轻，高强度和耐腐蚀性等优点。

此外它的保温性能特别好，除平常的保温性能外，还能适应室内温度较低的环境，使用起来更安全可靠。

聚乙烯泡沫塑料的应用聚乙烯泡沫塑料具有许多独特的特性，为其它类型塑料制品提供不同的优势，能够应用于各种特殊用途。

聚乙烯泡沫塑料普遍应用于物流包装。

由于它具有良好的保温性能和轻质的特征，所以在运输中能够有效地保护物品不受损坏，大大提高了运输的安全性。

此外，聚乙烯泡沫塑料还可以用于建筑行业，用于制作夹层和隔热材料。

聚乙烯泡沫塑料的耐腐蚀性和隔音的性能使其可以在复杂的环境中使用，使其在建筑工程中有很大的优势。

聚乙烯泡沫塑料的研究正是由于聚乙烯泡沫塑料具有上述众多优势，使其成为当前研究的热门话题，许多学者正在努力探索新的应用。

首先，许多学者正在努力改善聚乙烯泡沫塑料的制备工艺。

目前的技术在很大程度上依赖于熔融发泡和固态发泡，这两种方法都有一定的局限性，新的工艺可以更有效地提高制品性能。

泡沫材料结构与性能关系研究与开发

泡沫材料结构与性能关系研究与开发泡沫材料是一种非常常见的材料，在各个领域都有广泛的应用。

从包装材料到建筑材料，从隔音材料到保温材料，泡沫材料的用途多种多样。

然而，为了满足不同领域的需求，泡沫材料的结构和性能需要进行研究和开发。

首先，我们需要了解泡沫材料的结构对其性能的影响。

泡沫材料是通过将气体注入液体或固体中形成气泡而制成的。

泡沫材料的主要组成是基体和气泡。

基体可以是液体或固体，可以提供机械支持和稳定性，而气泡则提供轻质和良好的吸能性能。

所以，泡沫材料的结构包括了基体的类型和形状以及气泡的大小和分布等。

泡沫材料的结构对其性能有着直接的影响。

例如，如果泡沫材料的基体是强度较低的材料，那么整体的强度也会较低。

而气泡的大小和分布则会影响泡沫材料的密度、吸能性能和隔热性能等。

较小的气泡可以提供更高的表面积和较高的储能能力，从而增加了泡沫材料的吸能性能。

而较大的气泡则可以降低泡沫材料的密度，使其更轻便，适用于一些需要轻质材料的应用领域。

然后，我们需要对泡沫材料的性能进行研究和开发。

泡沫材料的性能包括了力学性能、隔热性能、吸能性能等。

力学性能是指材料在受力时的变形能力和抗拉强度等。

隔热性能是指材料对热传导的抵抗能力，可以用于保温材料和隔音材料的研发。

吸能性能是指材料对冲击能量的吸收能力，可以用于防护材料和缓冲材料的开发。

对于泡沫材料的力学性能研究，我们可以通过对泡沫材料的压缩测试和拉伸测试等实验来评估其强度和变形能力。

这些测试可以帮助我们了解泡沫材料在不同应力下的力学行为，并且可以通过调整泡沫材料的结构来改善其力学性能。

对于隔热性能的研究，我们可以通过测量泡沫材料的热导率来评估其隔热性能。

热导率越低，说明泡沫材料对热传导的阻碍能力越强，从而具有更好的隔热性能。

同时，我们也可以通过改变泡沫材料的结构来提高其隔热性能，例如增加气泡的分布密度或者改变气泡的大小等。

吸能性能的研究对于泡沫材料的安全应用非常重要。

我们可以通过冲击试验来评估泡沫材料的吸能性能。

聚氨酯泡沫材料的物理化学性质研究

聚氨酯泡沫材料的物理化学性质研究一、简介聚氨酯泡沫材料概述聚氨酯泡沫材料，又称“PU泡沫材料”，是一种常见的塑料材料，具有较优异的绝热和吸音性能，常用于建筑、交通工具、电子电器等领域。

其泡沫结构能够隔绝外界声音和温度，减少能量的流失，具有良好的环保性能，因此备受人们青睐。

二、物理化学性质聚氨酯泡沫材料主要物理化学性质1. 密度：聚氨酯泡沫材料具有低密度的特点，可根据需要控制泡沫的密度，从而达到不同需求的性能。

2. 导热性：聚氨酯泡沫材料的导热系数较低，具有良好的绝热性能，能减少能量的流失。

3. 吸音性：聚氨酯泡沫材料具有良好的吸音声学特性，可吸收声音波能并减少声学干扰。

4. 稳定性：聚氨酯泡沫材料具有较好的稳定性，能够长时间保持其性能。

5. 机械性能：聚氨酯泡沫材料具有较好的机械性能，可根据需要进行强度调整，尤其适合作为轻质材料。

三、应用领域聚氨酯泡沫材料的主要应用领域1. 建筑领域：聚氨酯泡沫材料被广泛应用于建筑领域，主要用于建筑保温、隔音等方面，减少能量和声音的流失，提高建筑的舒适度。

2. 交通运输领域：聚氨酯泡沫材料可用于汽车、火车、船舶等交通工具的制造、保温和隔音材料。

3. 冷链物流领域：聚氨酯泡沫材料作为保温材料，可应用于冷链物流领域，维护冻品、冷鲜食品等货物的质量。

4. 电子电器领域：聚氨酯泡沫材料可用于电子电器领域中的隔热、吸音和补强材料。

四、研究进展聚氨酯泡沫材料的研究进展1. 研究结构和性能：近年来，有研究者通过多种方法研究了聚氨酯泡沫材料的结构和性能，其中包括原位聚合、反应挤出和发泡技术等。

2. 研究制备反应动力学：研究者通过对聚氨酯泡沫材料的反应动力学进行深入研究，探索泡沫材料的反应机理，优化材料的制备工艺。

3. 研究功能化改性：一些研究者将聚氨酯泡沫材料进行功能化改性，增强材料的耐老化性和性能。

4. 研究其它改性途径：还有研究者将聚氨酯泡沫材料与其它材料进行复合，以实现多种性能的综合。

发泡聚苯乙烯缓冲性能分析方法-包装工程毕业设计

发泡聚苯乙烯缓冲性能分析方法-包装工程毕业设计xx理工学院毕业设计(论文)开题报告(含文献综述、外文翻译)题目发泡聚苯乙烯缓冲性能分析方法姓名xx学号3120614033专业班级12包装工程1班指导教师xx学院机电与能源工程学院完成日期2016年3月5日目录目录 (I)文献综述 (1)1. 引言 (1)2. 聚苯乙烯泡沫(EPS)的定义、性能 (1)2.1聚苯乙烯泡沫(EPS)的定义 (1)2.2聚苯乙烯泡沫(EPS)的性能 (1)2.2.1 聚苯乙烯泡沫的化学性能 (2)2.2.2 聚苯乙烯泡沫的物理性能 (2)3. 聚苯乙烯泡沫(EPS)的发展和应用 (3)3.1聚苯乙烯泡沫(EPS)的发展 (3)3.2聚苯乙烯泡沫(EPS)的应用 (3)3.2.1 聚苯乙烯泡沫（EPS）的具体应用 (3)3.2.2 苯乙烯泡沫（EPS）产品废弃物的具体应用 (4)4. 聚苯乙烯泡沫(EPS)的国内外的研究现状 (4)4.1聚苯乙烯泡沫(EPS)的国内研究现状 (4)4.2聚苯乙烯泡沫(EPS)的国外研究现状 (6)5. 总结 (7)参考文献 (8)开题报告 (10)1. 研究意义 (10)2. 研究背景 (10)3. 主要研究工作 (14)3.1研究内容 (14)3.2研究重点与难点 (14)3.2.1 编辑求解EPS缓冲曲线程序 (14)3.2.2 编辑求解EPS单自由度缓冲作用下衬垫设计 (15)3.2.3 编辑求解EPS二自由度缓冲作用下易损件的加速度响应程序 (15)4. 研究方法与实施进度计划 (15)参考文献 (17)外文翻译和原稿 (19)文献综述发泡聚苯乙烯缓冲性能分析方法1. 引言聚苯乙烯泡沫是一种轻型高分子聚合物。

它是采用聚苯乙烯树脂加入发泡剂，同时加热进行软化，产生气体，形成一种硬质闭孔结构的泡沫塑料。

EPS泡沫是一种热塑性材料，白色珠状颗粒，每立方米体积内含有300-600万个独立密闭气泡，内含空气的体积为98%以上,相对密度1.05，由于空气的热传导性很小，且又被封闭于泡沫塑料中而不能对流，所以EPS是一种隔热保温性能非常优良的材料。

聚苯乙烯发泡塑料的本构关系模型及参数识别的研究

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比较复杂，在隔振缓冲包装设计中一般用试验得到数据来描述泡沫塑料材料的隔振缓冲性能，这种动态数据不便应用于包装结构设计和计算，无法进行隔振缓冲包装的优化设计。因此，建立泡沫塑料材料的力学性能模型，对于评价和揭示泡沫塑料材料的隔振缓冲性能规律，开展包装结构的动力分析计算和优化设计，具有十分重要的意义。
因此建立泡沫塑料材料的力学性能模型对于评价和揭示泡沫塑料材料的隔振缓冲性能规律开展包装结构的动力分析计算和优化设计具有十分重要的意材料的性能测试和分析11材料缓冲特性泡沫塑料材料主要包含聚苯乙烯eps聚丙烯epp和聚乙烯epe等三种低密度发泡塑料这是一种典型多孔的隔振缓冲材料无论在动态还是静态加载条件下其变形都经历弹性变形段屈服平台段和压紧破坏段等三个阶段
A Study on the Constitutive Model and Parameter Identification of Polystyrene Plastic Foam
Li LianJin Ma ChunXue Ji HongWei
(School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Commerce, Tianjin300134, China)
3 3
后的试件的应力—应变关系曲线如图3所示。由图可见，不同密度的聚苯乙烯发泡塑料材料在相同压缩速率下的应力—应变曲线表现出相同的趋势，但高密度试件的刚度比低密度试件的刚度大，其承载能力高于低密度试件。
和11.025kg/m 的聚苯乙烯发泡塑料材料试件各9 个，在DWD-20E微机控制电子式万能试验机上进行压缩实验，压缩速度为12mm /min。平均处理
1.2 试件和试验

泡沫的杨氏模量

泡沫的杨氏模量泡沫是一种轻质多孔材料，由于其松散的结构和几乎不存在的内应力，使其模量较低。

杨氏模量是一个材料刚度的度量，即材料受力时弹性变形的程度与力的大小之比。

材料的杨氏模量与其密度和结构有关，因此泡沫的杨氏模量相对较低。

下面我们将详细介绍泡沫的杨氏模量以及其与密度和结构之间的关系。

泡沫的杨氏模量在材料力学中，杨氏模量通常用来描述线弹性材料的抗弯刚度或弹性模量。

它的单位是帕斯卡（Pa），或牛顿每平方米（N/m²）。

在考虑泡沫的杨氏模量时，需要考虑它的结构和密度。

泡沫材料通常是由一系列孔隙和壁组成的多孔材料。

杨氏模量取决于泡沫壁的强度和泡沫内部的几何分布。

具有许多小孔隙的泡沫通常比具有少量大孔隙的泡沫具有更高的杨氏模量。

单层泡沫的杨氏模量可以在大约0.1 千帕到10 千帕之间变化。

然而，许多泡沫材料都是多孔材料，这些材料通常具有更低的杨氏模量。

一些常见的泡沫材料的杨氏模量如下：- 聚氨酯泡沫：5千帕- 聚苯乙烯泡沫：0.1千帕至4千帕- 聚乙烯泡沫：1千帕至10千帕- 聚丙烯泡沫：1千帕至3千帕- 乙烯-丙烯共聚泡沫：0.4千帕至1.5千帕- 聚偏二氯乙烯泡沫：4千帕- 聚碳酸酯泡沫：1千帕至2千帕这些数字表明，泡沫材料通常具有比传统材料低得多的杨氏模量，这些传统材料包括金属、木材和玻璃等。

因此，在某些应用中，泡沫材料可能不合适，而需要更高的杨氏模量。

密度与泡沫的杨氏模量泡沫材料的密度越低，其杨氏模量通常越低。

这是因为低密度泡沫通常包含更多的空隙和较薄的壁，这些因素都可以导致泡沫材料的杨氏模量降低。

这也是为什么低密度泡沫通常更柔软并且更容易弯曲或压缩的原因。

结构对泡沫的杨氏模量的影响泡沫材料的结构对它的杨氏模量也有很大的影响。

例如，在许多泡沫材料中，孔隙的几何形状和分布可以显著影响材料的杨氏模量。

更小的孔隙通常可以防止泡沫挤压，这有助于保持其强度和刚度。

此外，泡沫的结构也可以通过使用不同的泡沫发泡剂或通过更改其硬化条件来调整。

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摘要：采用球填充算法对两组真实泡沫材料微结构进行模型拟合，分别获得基于Ｌａｕｅｒｒｅ模型的各向异性开孔泡沫材ｇ，同时结合Ｌ开发了泡沫材料微结构的料与各向同性闭孔泡沫材料的微结构；ａｕｅｒｒｅ算法编程与有限元软件ＡＢＡＱＵＳｇ。最后讨论了低密度范围内，仿真软件Ｖ不同胞体体积变异系数与基体相对密度对泡沫结构相对弹性模量的ｉｒｔｕａｌＴＰＳ其数值分析结果表明，泡沫材料的相对弹性模量随体积变异系数变化较小，与相对密度呈幂指数关系。影响，关键词：泡沫材料；材料微结构；弹性模量Ｌａｕｅｒｒｅ图；ｇ：／．ｉｓｓｎ．１００１ｄｏｉ１０．３９６９４３８１．２０１４．０２．００８－ｊ（）中图分类号：ＴＢ３４文献标识码：Ａ文章编号：１００１４３８１２０１４０２００３９０６－－－
点的空间位置与权值大小影响，因此对权值点集的空间位置与权值大小分布参数进行定量控制，可以产生符合实际材料微结构几何特征要求的Ｌ完ａｕｅｒｒｅ图，ｇ成模型拟合过程。模型拟合是通过球填充过程来实现，用以控制胞体形状及胞体的体积分布，达到给定真实泡沫材料微结构特征的要求。球填充是在指定容积内填充一定体积分数的球体，球体之间互不重叠。球填充可以由多
泡沫材料微结构设计与弹性性能分析
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泡沫材料微结构设计与弹性性能分析
ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＤｅｓｉｎａｎｄＥｌａｓｔｉｃｇＰｒｏｅｒｔＡｎａｌｓｉｓｏｆＦｏａｍＭａｔｅｒｉａｌｐｙｙ
９］，种算法实现，本研究采用集合重排算法来实现［其适
ｗｉ为点ｐ到权值点Ｐｉ的幂距离。将到点Ｐｉ的幂距
离小于等于到其他任意权值点的幂距离所构成的集合称为点Ｐｉ关联的Ｌ所有非空单胞构成ａｕｅｒｒｅ单胞，ｇＬａｕｅｒｒｅ图。其单胞的数学定义如下：ｇｄ２Ｃ（ｗｘ∈Ｒｘ，＝ ∪｛｜ｄ（ｐｐｉ，ｉ）ｉ）－ｗｉ ≤
２定义Ｌ＝ｄ（权值ｗｉ。对于点ｐＰ和ＰＰ，ｐ，ｐｉ∈ ｉ）－
２．１模型拟合在描述泡沫材料微结构几何特征时，采用基于胞即胞体的平均体积ｖ，胞体的平均面积体特征的参数，
３／槡。胞体的平均面数ｆ和胞体形状因子ｇ＝６槡ｓ，ｖｓ π 根据Ｌ其特征将受ａｕｅｒｒｅ单胞的数学定义可知，ｇ－－
张赋，李旭东（兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建）国家重点实验室，兰州７３００５０，ＺＨＡＮＧＦｕＬＩＸｕｄｏｎ－ｇ（，ＳｔａｔｅＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒｏｆＧａｎｓｕＡｄｖａｎｃｅｄＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ－ｙｙ，）ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏＬａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａｙｇｙ
４０微结构－可视化演示－力学建模 ” 之间 “ 沟通 ” 的桥梁，用于研究几何特征和分布特征对泡沫材料力学性能的
［５，６］，实现泡沫材料微结构的 “ 性能导向型设计” 影响，
０１４年２期材料工程／２
２泡沫材料微结构仿真
泡沫材料是一种多孔材料，每个孔洞均可近似看具有较好的规则性。在统计学意义上，泡成为多面体，沫材料微结构的胞体平均面数、边数相对固定，其面数而每个面近似为５边形，胞体体积按对通常小于１４，数正态分布或伽马分布。而采用随机权值点集构造的其胞体形状不规则性强，几何特征亦无Ｌａｕｅｒｒｅ图，ｇ法控制。要模拟出更加符合真实泡沫材料的微结构，
８］。则需进行模型拟合［
为泡沫材料微结构的可视化设计、细观力学响应计算提供基础性的仿真工具。
１Ｌａｕ பைடு நூலகம் ｒｒｅ模型ｇ
采用Ｌａｕｅｒｒｅ算法构造的胞体结构在几何形貌ｇ和拓扑结构上与某些材料微观组织结构十分相似，通过选定合适的尺度，使得微结构达到统计学意义可以获得具有与材料组织、相结构等上的平均性质，各种组成物十分近似的材料微观组织结构的几何模型。，在ｄ维空间中点集Ｐ＝｛Ｐ１（ｗ１）Ｐ２（ｐｐ１，２，， …，｝，其中每个点Ｐｗ２）Ｐｗｎ）ｐｎ（ｎ，ｉ均被赋予了一个
：ＴＡｂｓｔｒａｃｔｗｏｏｆｒｅａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｏａｍｍａｔｅｒｉａｌｗｅｒｅｆｉｔｔｅｄｂｕｓｉｎｒａｎｄｏｍｏｆｒｏｕｓａｃｋｉｎｙｇｇｐｐｇ，ｓｈｅｒｅｓａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆａｎｉｓｏｔｒｏｉｃｏｅｎｅｄｃｅｌｌｆｏａｍａｎｄｉｓｏｔｒｏｉｃｃｌｏｓｅｄｃｅｌｌｆｏａｍｍｉｃｒｏ－－－ｐｐｐｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｏｎＬａｕｅｒｒｅｍｏｄｅｌｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＴｈｅＶｉｒｔｕａｌＴＰＳｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｅｄｆｏｒｆｏａｍｇｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｂｉｎｔｅｒａｔｉｎｔｈｅｏｆＬａｕｅｒｒｅａｌｏｒｉｔｈｍａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｄｅｖｅｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｒｏｒａｍｍｉｎ－ｙｇｇｇｇｙｐｇｇｏｍｅｎｔｏｆｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅＡＢＡＱＵＳｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｅｆｒｅｒｏｃｅｓｓｉｎ．Ｔｈｅ－ｐ－ｐｐｇｆｉｃｉｅｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｖｏｌｕｍｅａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｄｅｎｓｉｔｔｏｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｅｏｆｆｏａｍｍａｔｅｒｉａｌｉｎｄｅｎｓｉｔｒａｎｅｙｙｇｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｈａｓｓｍａｌｌｙａｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｖｏｌｕｍｅａｎｄｈａｓｅｘｏｎｅｎｔｉａｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｗｉｔｈｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｐｄｅｎｓｉｔ．ｙ：；ｍ；ＫｅｗｏｒｄｆｏａｍｍａｔｅｒｉａｌａｔｅｒｉａｌｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＬａｕｅｒｒｅｄｉａｒａｍ；ｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｇｇｙｓ金属、高分子聚合物构成的泡沫材料在众由陶瓷、多领域受到广泛重视，从功能材料角度，它具有减振、阻尼、吸音、隔音、隔热、散热、电磁屏蔽等物理性能；从结构材料角度，它又具有密度小、轻质、高比强度的特点。泡沫材料一般分为两类：由筋条连接构成网状结构的开口泡沫和以薄膜面为边界的闭口泡沫。通过各种算法设计实现材料微观组织结构的数字化仿真与数值化模拟是利用计算机技术研究材料科学的主要趋势。ＶａｎｄｅｒＢｕｒｈｕｌｍｅｉｓｔｅｒ最先以随ｇ和Ｓ机Ｖｏｒｏｎｏｉ模型的胞体结构对开孔泡沫材料微结构进１，２］。在统计学意义上，行了仿真与数值计算［基于其胞体几何特征、分Ｖｏｒｏｎｏｉ模型的泡沫材料微结构，布特征与真实泡沫材料具有一定差异。对此，Ｌａｕｔｅｎ－得到了规则性ｓａｃｋ结合球填充算法构造Ｌａｕｅｒｒｅ图，ｇ３］。在国内，更强，更符合真实结构的泡沫材料微结构［［］４卢子兴等针对Ｖｏｒｏｎｏｉ模型泡沫材料的弹性性能进行了深入的讨论，而基于Ｌａｕｅｒｒｅ模型泡沫材料微结ｇ采用Ｌ构的数值模拟还较少。然而，ａｕｅｒｒｅ模型构筑ｇ泡沫材料微结构，并以此进行细观力学响应计算能更准确的反映泡沫材料微结构对其性能的影响，这对泡沫材料微结构设计具有重要意义。本工作针对基于Ｌａｕｅｒｒｅ模型的泡沫材料微结ｇ构仿真与弹性性能计算展开研究。对泡沫材料微结构构造、设计与表征的算法实现过程进行讨论，并基于对商业有限元软件Ａ开发ＢＡＱＵＳ前处理的二次开发，出一款泡沫材料微结构设计与仿真的软件，搭建 “ 材料