مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

پیاده سازی عددی و کالیبراسیون مدل ریزصفحه برای فوم‌های فلزی سلول بسته با ساختار سلولی کروی

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 استادیار مهندسی سازه / دانشکده عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
فوم های فلزی به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی بسیار مناسب مانند نسبت سختی و مقاومت به وزن بالا، امکان جذب انرژی ناشی از برخورد و یا انفجار و قابلیت بازیافت، به سرعت در حال گسترش در کاربردهای مهندسی مانند صنایع هوافضا، خودروسازی، سازه های سبک وزن و مستهلک کننده‌ها انرژی می باشند و در هر سازه ای به کار روند این خواص را به ارمغان می‌آورند. به منظور شبیه سازی عددی این مواد می توان از روش های مختل ی استفاده نمود که از آن میان می توان به مدل دو مقیاسی ریزصفحه اشاره نمود. در این مقاله یک الگوریتم عددی کارآمد و ساده به منظور پیاده سازی مدل ریزصفحه برای شبیه سازی رفتار فوم های فلزی سلول ارائه می شود. در گام بعد و به منظور کالیبراسیون متغیرهای مدل ریزصفحه، ریزساختار فوم به صورت پوسته‌های کروی مماس بر هم به کمک روش اجزای محدود غیرخطی شبیه‌سازی شده و تحت بارگذاری های تک محوری و هیدروستاتیکی قرار می گیرد. در گام پایانی و در جهت صحه گذاری مدل ریزصفحه، نتایج دو مدل ریزصفحه و شبیهسازی ریزساختار برای یک نمونهی مکعبی تحت بارگذاری دومحوری مقایسه می شود که این مقایسه نشان می دهد علی رغم کاهش قابل توجه زمان محاسبات در شبیه سازی ریزصفحه، این روش از دقت بالای برخوردار است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical Implementation and Calibration of Microplane Model for Closed-Cell Metal Foams with Spherical Cellular Structure

نویسندگان English

Amir Souri 1
sharif shahbeyk 2
2 Assistant Professor of Structural Eng. / Faculty of Civil and Enviromental Eng., Tarbiat Modares University
چکیده English

Metal foams as a new class of materials with interesting properties such as high stiffness and strength to density ratios, capacity to absorb impact energy, and reproducibility, are rapidly growing their share in engineering applications such as aerospace, automotive industry, lightweight structures, and energy absorbers. Different numerical approaches have been already developed for the simulation of this class of materials from which the two-scale microplane model has been focused in this research. First a simple algorithm has been proposed for the numerical implementation of microplane model to simulate the mechanical behavior of closed-cell metal foams. The structure of foam is assumed to be an assembly of firmly bonded spherical shells. Next, in order to calibrate the microplane model, the mesostructure of foam has been simulated using non-linear finite element model. The FE model has been subjected to both uniaxial and hydrostatical loads and required steps for the extraction of model parameters from the results have been outlined. Finally, the results of microplane model and mesomodel have been compared for a more general biaxial loading condition. Despite tremendous reduction of computational cost, good agreement has been achieved.

کلیدواژه‌ها English

Closed-Cell Metal Foams
Microplane Model
Non-Linear Finite Element
Numerical Implementation
Mesostructure