不同球形空隙排列固体材料的弹性性质
材料科学
2016-11-11 v1
摘要
本工作中，使用有限元模拟计算并比较了含球形空隙材料的线弹性性质。重点在于具有等尺寸球形空空隙（空孔）的均匀固体材料。空隙排列在晶体晶格上（SC、BCC、FCC 和 HCP 结构）或随机排列，并且可以重叠以产生连通空隙。以此方式，覆盖了 0.00 至 0.95 空隙率的整个范围，包括闭孔和开孔结构。针对每种空隙排列和不同空隙率，计算了完整的刚度张量。由此推导了不同取向下的杨氏模量和泊松比。特别注意的是评估和降低该方法的数值不确定性。通过这种方式，对不同空隙结构进行了可靠的定量比较。除其他外，本工作表明，尽管 FCC 在 (1 1 1) 晶面与 HCP 在 (0 0 0 1) 晶面的结构非常相似，但前者的杨氏模量不同于后者。对于给定的空隙率，SC 根据方向提供最高和最低的杨氏模量。对于 BCC，在临界空隙率处发现了弹性行为的转变，涉及杨氏模量最大化的方向。对于某些晶体空隙排列和某些方向，发现了介于 0 和 1 之间的泊松比，包括超出各向同性材料界限的值。为了后续研究，补充材料中提供了一定范围空隙排列和空隙率的完整刚度张量。
引用
@article{arxiv.1611.03419,
title = {Elastic properties of solid material with various arrangements of spherical voids},
author = {Sascha Heitkam and Wiebke Drenckhan and Thomas Titscher and Denis Weaire and Daniel Christopher Kreuter and David Hajnal and Frederic Piechon and Jochen Froehlich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1611.03419},
year = {2016}
}