不规则陶瓷泡沫在压缩下的失效模式：基于图像的新支柱分割策略
软凝聚态物质
2025-09-10 v1 应用物理
摘要
本工作研究了不规则陶瓷泡沫在单轴压缩载荷下微观结构的失效模式。该泡沫材料采用直接发泡法制造，其微观结构中均匀分布着多分散的孔隙。材料的有效应力-应变曲线和宏观强度与 Gibson-Ashby 模型（假设规则微观结构）的预测存在显著差异。本工作的目标是确定其原因。本工作建立在一个图像分割算法之上，该算法利用骨架化方法后接几何剪枝策略来分离泡沫微观结构中的支柱。在本工作中，我们提出了一种由基于物理的显著性度量定义的新剪枝策略，用于识别导致材料宏观失效的支柱。支柱中的应力通过有限元仿真进行计算，然后用于确定其失效模式。这也揭示了支柱取向与其失效模式之间的关系。随着载荷增加，各失效模式所耗散的能量表明存在两种主导模式，它们与 Gibson-Ashby 模型中报告的弯曲失效不同。这些失效模式为混合压缩-拉伸和纯压缩。
引用
@article{arxiv.2506.10860,
title = {Failure modes of irregular ceramic foam under compression: Development of a new image based strut segmentation strategy},
author = {Vinit Vijay Deshpande and Romana Piat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.10860},
year = {2025}
}