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界面效应对纳米多孔材料宏观弹塑性力学性能的影响

2021-04-27马连华周靖博曹亚阔

河北大学学报(自然科学版) 2021年2期
关键词:界面有限元模型

马连华,周靖博,曹亚阔

(1.河北大学 质量技术监督学院,河北 保定 071002;2.河北大学 建筑工程学院,河北 保定 071002)

纳米多孔材料通常是由固体基体和嵌入其中的多个纳米尺度孔构成(孔径一般在100 nm以下).纳米多孔材料由于孔洞界面处的原子晶格结构不同,导致其拥有与基体不同的弹性和张力(称为界面弹性和界面张力).众多学者对此进行了研究,Duan等[1-4]基于Eshelby理论,建立了一个纳米尺度下的细观力学模型,用以研究非均匀材料的界面效应.Feng等[5]利用单胞细观力学模型理论,研究了表面应力与张力对纳米多孔材料有效弹性力学性能的影响.Soyarslan等[6]对多孔金进行数值模拟以研究力学参数对界面效应的影响.

纳米多孔材料在荷载作用下会使孔洞界面上的原子密度和数量发生改变,界面具有明显不同于基体的弹性性质.Zhang等[7]通过考虑界面效应,发展了基于二阶应力矩的细观力学模型,得到了纳米多孔材料的宏观屈服面函数以及单轴载荷下屈服强度表达式,研究了界面残余应力和界面弹性对纳米多孔材料的宏观弹塑性性能的影响.Dormieux等[8]建立了含球形孔洞的纳孔材料非线性均匀化模型,并得到了屈服强度显式表达式.Monchiet等[9]采用极限分析法分析了含界面应力的椭球孔洞对纳米多孔材料宏观屈服强度的影响.Brach等[10]采用分子动力学方法,分别对含长椭球和扁椭球以及球形孔洞的多孔材料宏观力学性能进行了研究,并重点研究了孔洞形状的……

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