[发明专利]二维多孔材料的动态压缩力学性能参数的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于二维多孔材料力学性能分析技术领域，涉及一种二维多孔材料的动态压缩力学性能参数的计算方法。

背景技术

尽管二维多孔材料的种类和构型有多种，但是沿共异面方向施加动态压缩载荷时都会表现出类似的力学性能。描述二维多孔材料动态压缩力学性能的参数有初始应变、初始峰应力、密实化应变、动态峰应力。准确的确定这些力学参数，对于分析和评价二维多孔材料动态压缩力学性能，进而评价其能量吸收和缓冲性能具有极其重要的实际应用价值。

目前，用来分析和评价二维多孔材料动态压缩力学性能的方法是试验法。在动态压缩试验设备上，上压板以一定的速度压缩二维多孔材料样品，使其被压实经历完整的线弹性、屈服、平台和密实化的变形过程。通过试验可以得到最终的应力应变曲线，对应力应变曲线进行进一步处理，可以得到各动态压缩力学性能参数。弹性变形阶段的末端点对应初始峰应力和初始应变，可以很容易的确定。密实化应变是在平台区变形末到密实化变形开始前的区域内，任意拾取一个关键点来近似确定。这样不能精确确定密实化应变，有人利用如下公式来计算密实化应变：ε_D＝1-1.4ρ^*/ρ_S，其中，ρ^*为二维多孔材料的密度，ρ_S为其壁材的密度。密实化应变不仅与结构参数有关，而且还与动态压缩载荷的速度有关，该公式并没有考虑加载速度。后来有人提出了如下公式来计算多孔材料的密实化应变：式中，t是动态压缩载荷的加载时间。随着压缩速度的增加，不仅平台区的应力值越来越大，而且应力波动幅度不断增加。结果导致其在实际确定二维多孔材料密实化应变时，变得非常困难，甚至不能使用。得到初始应变和密实化应变后，利用如下公式便可以得到动态峰应力σp=]]>1(ϵD-ϵ0)∫ϵ0ϵDσdϵ.]]>

可以看出，现有的计算方法在高速压缩载荷的条件下很难准确计算出密实化应变。由于试验设备所限，动态压缩载荷的加载速度通常很低。并且生产工艺所限，用作试验样品的二维多孔材料的尺寸范围常常有限，很难得到足够多的任意尺寸的样品来进行试验。

发明内容

本发明目的是提供一种新的二维多孔材料的动态压缩力学性能参数的计算方法，能满足高速和低速压缩载荷条件下二维多孔材料的动态压缩力学性能参数的计算，计算结果可靠，并且运算简便快捷。

本发明所采用的技术方案是，二维多孔材料的动态压缩力学性能参数的计算方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1、采用ANSYS/LS-DYNA软件，建立二维多孔材料有限元计算模型，将一定尺寸的二维多孔材料放在水平设置的上压板和固定支撑板之间，上压板和固定支撑板均为刚性材质，使上压板匀速向下运动向该二维多孔材料施加载荷；利用Belytschko类型的壳单元Shell163将二维多孔材料有限元计算模型划分网格；

启动ANSYS/LS-DYNA软件进行计算，计算完毕后通过LSPREPOSTD软件对计算结果进行后处理，得到二维多孔材料的压缩力时间曲线F-T、位移时间曲线u-T、动能时间曲线K-T、内能时间曲线U-T和总能量吸收时间曲线E-T；