两种蜂窝结构有效弹性性质的数值计算

利用有限元方法模拟了规则二维类桁架和类眼形结构的杨氏模量。这些结构是用于驻极体应用的软聚合材料的理想化模型。在模拟中，改变了代表性最小单元的尺寸，从而改变了结构中胞壁的尺寸。针对系统的有效杨氏模量作为固相体积分数的函数，提出了一个以二次项为指数项的幂律表达式。数据根据体积分数划分为三个区域：低、中、高浓度。随后，将每个区域中所提幂律表达式的参数表示为结构参数（即单胞尺寸）的函数。所提出的表达式可用于预测具有类似蜂窝结构的材料中的结构/性能关系。观察到固相体积分数高于0.15的结构表现出胞壁厚度对弹性性质贡献的重要性。在高固相体积分数下，胞壁厚度是预测规则蜂窝结构有效杨氏模量最重要的因素。在较低的固相浓度下，具有类似各向异性的类眼形结构比类桁架结构产生更低的杨氏模量。将数值结果与聚丙烯实验数据进行比较，在胞壁厚度对薄壁蜂窝薄膜弹性性质的影响方面显示出良好的一致性。