泡沫材料
關注創建者：CUI10200 創建時間：2019-04-30
泡沫材料的視頻教程
ABAQUS-復合材料工程應用案例二-玻璃纖維復合材料泡沫夾層板彎曲變形損傷失效模擬
本案例詳細講解了工程上常用的玻璃纖維增強樹脂基復合材料泡沫夾層板彎曲變形損傷失效模擬，重點講解了模型部件的建模處理方法，玻璃纖維樹脂基復合材料表層的材料本構參數設置、泡沫材料的彈塑性可壓縮本構模型和板材的網格劃分技巧以及如何去調試模型的收斂性，在結果后處理中講解了模型的載荷、速度以及能量的轉化如何去分析，附件里提供模型源文件。
￥100 33分鐘 734播放
查看
ABAQUS-復合材料工程應用案例一-碳纖維復合材料泡沫夾層板落錘沖擊損傷失效模擬
本案例詳細講解了工程上常用的碳纖維增強樹脂基復合材料泡沫夾層板落錘沖擊損傷失效模擬，重點講解了模型部件的建模處理方法，碳纖維樹脂基復合材料表層的材料本構參數設置、泡沫材料的彈塑性可壓縮本構模型、沖擊體和板材的網格劃分技巧以及如何去調試模型的收斂性，在結果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉化如何去分析，附件里提供模型源文件。
￥100 27分鐘 1389播放
查看
泡沫材料的實例教程
在傳統泡沫材料中，電學性能通常不是最關鍵的性能。但是，三維石墨烯泡沫材料則截然不同，電學性能對于該材料在功能器件方面的應用尤為重要。事實上，合成三維石墨烯泡沫材料的一個重要目的就是為了繼承單層石墨烯卓越的電學性能。盡管實驗上一直嘗試研究甚至改進石墨烯泡沫材料的電學性能，但理論研究的缺乏制約了該方向的進一步發展。這一尷尬局面主要源于石墨烯泡沫材料的復雜性，如石墨烯薄片的多重自由度（層數、尺寸）以及該問題的多尺度特性（涉及到電子德布羅意波長、石墨烯薄片尺度、石墨烯薄片相互接觸的特征尺度）。
近期，中國科學院力學研究所副研究員劉峰與王超合作提出了一種理論框架，系統研究了三維石墨烯泡沫的導電性能，并在該體系中發現了電導率極大現象。在該理論框架中，導電過程被分為兩個等級。第一級，即最底層，利用介觀輸運理論結合緊束縛模型研究石墨烯薄片間的電導。第二級，通過分子動力學模擬研究三維石墨烯泡沫材料的網狀結構，并提取平均接觸面積、平均接觸點密度等幾何特征。結合這兩方面信息即可理論計算石墨烯泡沫材料的電導及電導率。該研究發現石墨烯泡沫材料存在電導率極大現象（即隨石墨烯薄片層數的增加，電導率先增大后減小），并進一步揭示了該現象的物理機制。
眾所周知，在傳統泡沫材料中，存在一個優化泡沫密度使熱絕緣能力達到最強，這源于固體中熱傳導與熱輻射之間的競爭。而該研究首次在理論上提出存在一個優化層數使三維石墨烯泡沫材料電導率達到最大，并對其物理機制進行了系統研究。該工作為優化三維石墨烯泡沫材料的導電性能提供了理論基礎，并將促進該材料在功能器件方面的應用。
進一步，該研究還分析了變形下三維石墨烯泡沫材料的導電性能。在循環加載下，電阻的變化逐漸趨于穩定，同時伴隨有滯回環的出現，這與實驗觀測定性一致。
展開 汽車座椅的舒適性很大程度上取決于座椅泡沫材料。泡沫材料憑借其獨特的物理特性，在座椅的座墊、靠背等部位廣泛應用。泡沫材料具有粘彈性，具備比較好的滯后損失，較高的壓縮比，能夠在震動時吸收能量，起到減震的作用，并且其成形性、彈性都較好。
圖1：汽車座椅結構圖
在正常行駛時，泡沫材料能夠均勻分布乘客的體重，減少振動和沖擊，提供舒適的乘坐體驗。這種特性使得乘客在長時間乘坐過程中也能保持舒適，減少疲勞感。此外，泡沫材料的高能量吸收能力在車輛碰撞等極端情況下尤為重要。它可以通過吸收和分散沖擊力，有效降低乘客所受的沖擊力，減少受傷風險。因此，準確地對泡沫材料進行建模和仿真分析，對于優化汽車座椅設計、提升車輛整體安全性具有重要意義。
MAT_083
適用于泡沫的材料模型
為了準確模擬泡沫材料在碰撞中的行為，工程師們需要依賴材料卡片（Material Card）來描述其力學特性。而在眾多材料模型中，**MAT_FU_CHANG_FOAM（MAT_083）**因其簡單易用且適用于泡沫材料的特性，成為了工程師們的首選。
MAT_083材料模型是一種一維材料定律，基于零泊松比的假設。它基于Fu Chang（1995）提出的泡沫材料統一本構方程。可以在低和中密度泡沫中模擬速率效應。MAT_083的主要優點是用戶可以直接輸入單軸壓縮的實驗結果。如果有的話，還可以直接輸入拉伸和靜水壓實驗結果。MAT_083廣泛用于可逆泡沫的建模，主要原因可能是無需定義復雜的材料參數。
0
1
EPP泡沫的材料卡片
為了更好地利用 MAT_083 對泡沫材料進行建模，眾多學者開展了相關研究。
展開 本人目前的主要工作即為基于CT的細觀泡沫模型。
如下圖為目前典型金屬泡沫模型，具體內容請查閱相關綜述。
三、LS-DYNA中的*MAT_CRUSHABLE_FOAM模型
*MAT_CRUSHABLE_FOAM可壓潰泡沫模型一般可用于模擬金屬泡沫材料，還可以用于輕質軟木等類似材料。需要輸入的參數如下：
MID ---- 材料ID
RO ---- 密度
E ---- 彈性模量
PR ---- 泊松比
LCID ---- 應力應變曲線
TSC ---- 拉伸截止應力，需為正的非零值
DAMP ---- 阻尼系數，控制應變率敏感性（.05<建議值<.50）
注1：泡沫材料的泊松比可以設為0。
注2：由于泡沫材料非常軟，極易產生負體積等錯誤，因此可以適當調整應力應變曲線，使其在密實階段密實地更快更硬一點。
展開 一、金屬泡沫材料簡介
目前常用金屬泡沫材料主要為泡沫鋁，國內的主流商業制備方法為發泡法，即在鋁或鋁合金基體中增加發泡劑，通過控制壓力來完成發泡。本文即以泡沫鋁為例進行討論。
泡沫鋁的力學性能受基體材料力學性能和細觀拓撲結構兩方面的影響，因此不同廠家生產的泡沫鋁即使相對密度相近，力學性能也各不相同。可以通過單軸壓縮實驗獲取特定泡沫鋁的宏觀力學性能。
下圖為典型的泡沫鋁壓縮應力應變曲線，其中主要分為彈性段，平臺段和密實段。長長的平臺段是這種材料的特點，也是其吸能的主要階段。
此外，彈性段只是近似彈性段，同時其斜率一般小于真實的泡沫鋁彈性模量。要獲得泡沫鋁的彈性模量，需在泡沫鋁壓縮應變在5%之內時進行卸載，卸載曲線的斜率即為彈性模量，如下圖所示。
泡沫鋁的平臺應力和密實應變的近似值可以通過應力應變曲線讀出來，也可以通過多軸實驗測得，也可以使用如下經驗公式：
其中，sigma（pl）為平臺應力；sigma（y，s）為基體屈服強度；rho為泡沫鋁密度；rho（s）為基體密度；m為系數，一般為1.5-2.0；epsilon（D）為密實應變；alpha為系數，一般為1.4-2.0。
二、有限元中的金屬泡沫模型
在有限元數值模擬中，最早出現的金屬泡沫模型為宏觀等效模型，即假設泡沫為各向同性均勻材料，通過賦予其泡沫鋁宏觀力學性能來對其進行模擬。目前LS-DYNA中的所有泡沫模型均為宏觀等效模型。
除了宏觀等效模型之外，還有細觀泡沫模型。此類模型中的泡沫胞孔由規則化幾何體或不規則幾何體表征，只需要輸入基體材料的力學參數，就可以描述細觀結構的變形行為，主要有kelvin模型，Voronoi模型，CT掃描模型等。
展開 來源：聯想（北京）有限公司 作者：張成
關鍵字：泡沫材料 發泡聚乙烯 Abaqus
仿真的準確性，很大程度上取決于材料屬性的準確性以及用何種方式添加材料屬性。在abaqus中有幾種材料屬性可以用來定義泡沫材料，本文的內容就是比較其中兩種定義方式在計算機包裝中的應用和不同。
1.概述
消費和商用級別的計算機的結構所承擔的風險主要來自于計算機在生產完成到用戶開機使用的中間過程中，也就是通常所說的運輸、存儲過程。在這個過程中，搬運人員的拋擲、摔放、人為失誤造成的整機跌落、以及運輸過程中的顛簸都是對計算機結構強度的考驗。因此，泡沫緩沖材料對計算機的結構來說就顯得十分重要。
在計算機的研發過程中，包裝的設計需要參考整機沖擊和跌落的仿真結果來優化改進。因此，仿真的準確與否就直接決定了包裝設計的可靠性。而仿真的準確性，在除去網格劃分、邊界條件施加等仿真工程師的主觀因素之外，最終要的是取決于材料屬性的準確性以及用何種方式添加材料屬性。
2.發泡聚乙烯材料
發泡聚乙烯材料，即EPE材料，也被稱作珍珠棉，它由低密度聚乙烯脂經物理發泡產生無數的獨立氣泡構成。克服了普通發泡膠易碎、變形、恢復性差的缺點。具有隔水防潮、防震、隔音、保溫、可塑性能佳、韌性強、循環再造、環保、抗撞力強等諸多優點。消費和商用級別的計算機通常使用這種材料作為主要的包裝填充材料。
2.1 發泡聚乙烯的材料特點
EPE材料屬性有別于常規的彈塑性材料，甚至有別于超彈性材料和同樣是蜂窩結構的其他金屬蜂窩材料。
展開 
泡沫材料的相關專題、標簽、搜索
泡沫材料的最新內容
</p><p><strong>內容簡介：</strong>本次報告將從以下內容詳細闡述聚氨酯泡沫材料卡片創建及標定：1. 萬華化學簡介；2. CAE材料測試和仿真分析能力介紹；3. 聚氨酯泡沫材料的模型介紹；4. 聚氨酯泡沫材料卡片的創建及標定。
動態調整的四步求解流程如下：
?
編輯
可配置時間步長 · 阻尼系數 · 摩擦接觸參數
相比傳統純幾何調整方式，動態求解的優勢十分顯著：
?
編輯
?
編輯
PART/3
座椅發泡預壓處理
座椅在乘員入座后會產生顯著的變形與預壓縮，若在碰撞仿真中忽略這一初始狀態，座椅中泡沫材料將從未變形狀態開始響應，導致接觸力和能量吸收特性嚴重失真
動態調整的四步求解流程如下：
?
編輯
可配置時間步長 · 阻尼系數 · 摩擦接觸參數
相比傳統純幾何調整方式，動態求解的優勢十分顯著：
?
編輯
?
編輯
PART/3
座椅發泡預壓處理
座椅在乘員入座后會產生顯著的變形與預壓縮，若在碰撞仿真中忽略這一初始狀態，座椅中泡沫材料將從未變形狀態開始響應，導致接觸力和能量吸收特性嚴重失真
? 材料與失效，精準復刻現實：內置 300 + 材料本構與失效準則組合，覆蓋金屬、復合材料、泡沫、橡膠、混凝土、生物材料等全品類；集成 XFEM 擴展有限元、非局部損傷、復合材料分層追蹤等模型，精準模擬金屬撕裂、玻璃破碎、電池熱失控、裝甲侵徹等復雜失效行為，為結構安全評估提供數據級支撐。
如需考慮內部泡沫材料屬性對泡沫混凝土仿真結果的影響，也可將球體圖層內容導入ABAQUS，并對內部球體賦值材料。
通過EasyCDP Mortar&ITZ插件對泡沫混凝土中的水泥砂漿部分設置混凝土損傷塑性材料。
天然木材橫向壓縮模型簡化5個月前
木材在橫向壓縮下的變形與常規泡沫材料十分相似，常常被視為橫觀各項同性材料，在簡化的二維模型中，材料直接被視為各向同性材料。我想做是一個木材材料橫向的落球沖擊仿真，為了簡化計算，我是否可以用彈性泡沫模型來模擬木材整體的力學行為，如果使用泡沫模型的話，在我主要考察橫向的變形情況下，木材各項異性的問題能否被忽視呢
橡膠鑄模、橡膠- 金屬連接件、封口材料、隔音材料、特殊輕質絕緣材料、鋼產品、結構泡沫、襯墊材料、水性清漆地面材料、紡織材料等。
（二）壓力測試設備：針對材料抗壓縮性能評估
壓力測試設備通過對試樣施加軸向壓力，模擬材料在受壓工況下的力學行為，主要檢測材料的抗壓強度、抗壓彈性模量、壓縮變形率等指標，核心適用場景包括：
建筑與建材行業：對混凝土試塊、磚塊、石材等進行壓力測試，判斷其是否滿足建筑結構的抗壓要求，避免因材料抗壓性能不足導致墻體開裂、地基沉降等問題；同時，也用于檢測保溫材料、泡沫材料的壓縮回彈性能，確保其在施工和使用過程中保持形態穩定
此時泡沫材料厚度為0.01m，重層厚度為0.0042691m。
圖7. 隔聲量優化結果
本文案例僅對材料層厚度進行了有重量約束的板件隔聲量優化，在實際問題中，也可以設置更多約束條件對更多參數進行優化。比如泡沫材料以及重層的鋪設位置、更多材料層厚度的優化、質量的優化、成本的優化、振動指標的優化、噪聲指標的優化等。
此時泡沫材料厚度為0.01m，重層厚度為0.0042691m。
圖7. 隔聲量優化結果
本文案例僅對材料層厚度進行了有重量約束的板件隔聲量優化，在實際問題中，也可以設置更多約束條件對更多參數進行優化。比如泡沫材料以及重層的鋪設位置、更多材料層厚度的優化、質量的優化、成本的優化、振動指標的優化、噪聲指標的優化等。
