罗 耿，赵剑南，陈轶嵩

（1. 长安大学 汽车学院，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）

泡沫金属具有比强度高、比刚度高等优异的力学性能[1]，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]，近年来被设计成各类防护和吸能结构，广泛地应用于航空航天、建筑和车辆等领域。

由于大多数泡沫金属采用发泡法制备，造成其随机分布且复杂的细观结构，对泡沫金属的数值研究工作带来了很大的难度。早期，由于技术手段的限制，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]，如二维的蜂窝六边形，以及三维的立方体模型[4]，但是以上两种模型过于简单，无法准确地模拟泡沫金属的变形特征和力学特性。随后，研究人员尝试通过复制一个相对复杂的几何胞体来构建相对真实的模型，由此八面体[5]、十二面体、十四面体[6]等模型陆续被建立起来。上述这些细观有限元模型均是周期性的单胞模型，即胞元的分布是有规律的，而非随机的。而真实的泡沫金属的细观结构则是随机分布的，胞元尺寸基本呈正态分布，所以上述单胞模型不能准确地反映泡沫金属的真实细观结构，以至于不能准确地模拟泡沫金属的实际力学性能。目前的泡沫金属3D 细观随机分布有限元模型主要有两种：Voronoi 有限元模型，以及基于CT 扫描图像建模的三维细观有限元模型[7-8]。Voronoi 模型的建模过程与泡沫的发泡制备过程类似，在很多文献中被用来表征泡沫金属的细观结构。……