多孔介质强度与退化的形态计量描述
软凝聚态物质
2021-07-01 v2
摘要
微结构几何对多孔介质行为的影响已被广泛认识，尤其在地质材料中，亦见于生物材料与工程材料。成像技术（如 X 射线微计算机断层扫描）与建模的最新进展使得以高精度捕获微结构的精确形态计量成为可能。然而，大多数现有连续介质理论仅部分考虑形态计量。我们在此提出一种统一方法，借助闵可夫斯基泛函（依据哈德维格定理）将多孔材料强度与必要且充分的微结构信息相关联。通过定性二维相场模拟，从具有广泛孔隙率与异质性的合成微结构推断出形态计量强度定律。具体而言，损伤在微结构层面通过追踪力学载荷下固-孔界面来建模。发现强度最好由形态计数的指数函数描述，从而推广了早期关于金属与陶瓷的工作。我们随后表明该关系的预测能力可扩展至真实多孔介质，包括岩石与骨骼。
引用
@article{arxiv.2106.12554,
title = {Morphometric description of strength and degradation in porous media},
author = {Alexandre Guével and Hadrien Rattez and Manolis Veveakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.12554},
year = {2021}
}