罗耿 莫端钰 王童 陈轶嵩 孙世光

（1.长安大学，西安 710064；2.湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082；3.西北工业大学，西安 710072）

主题词：泡沫金属 微结构 CT扫描 动态特性

1 前言

泡沫金属具有比强度高、比刚度高等优异的力学性能[1]，并且在压缩载荷作用下，既能承受很大的塑性变形，又能保持相对稳定的应力水平，具有良好的能量吸收特性[2]，近些年被用于设计各类防护和吸能结构，已在航空航天、建筑、车辆等领域广泛应用。

大多数泡沫金属采用发泡法制备，使其具有随机分布且复杂的细观结构，给泡沫金属数值研究工作带来了很大难度。早期，受技术手段限制，研究人员通常将胞孔结构简化为周期性排列的单胞模型[3-6]，不能准确地反映泡沫金属的真实细观结构，以致于不能准确地模拟泡沫金属的实际力学性能。目前，泡沫金属3D 细观随机分布有限元模型主要有2 种：Voronoi 有限元模型和基于CT 扫描图像建模的三维细观有限元模型[7-8]。Voronoi 模型建模过程与泡沫发泡制备过程类似，在很多文献中被用于表征泡沫金属的细观结构[9-14]。

随着计算机图像处理硬件技术的不断进步，基于CT扫描图像的泡沫金属有限元建模技术使准确模拟泡沫金属随机且复杂的细观结构成为可能。Michailidis等人[15-16]和Sun等人[17]分别建立了3D开孔和闭孔泡沫金属模型。但文献中所建立的基于CT扫描图像的有限元模型大多被用来研究泡沫金属在准静态加载条件下的力学特性，关于泡沫金属在动态载荷作用下的力学和变形特性的研究还较少。……