泡沫材料的案例
力學(xué)所發(fā)現(xiàn)三維石墨烯泡沫材料中的電導(dǎo)率極大現(xiàn)象
在傳統(tǒng)泡沫材料中，電學(xué)性能通常不是最關(guān)鍵的性能。但是，三維石墨烯泡沫材料則截然不同，電學(xué)性能對(duì)于該材料在功能器件方面的應(yīng)用尤為重要。事實(shí)上，合成三維石墨烯泡沫材料的一個(gè)重要目的就是為了繼承單層石墨烯卓越的電學(xué)性能。盡管實(shí)驗(yàn)上一直嘗試研究甚至改進(jìn)石墨烯泡沫材料的電學(xué)性能，但理論研究的缺乏制約了該方向的進(jìn)一步發(fā)展。這一尷尬局面主要源于石墨烯泡沫材料的復(fù)雜性，如石墨烯薄片的多重自由度（層數(shù)、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(xué)院力學(xué)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(tǒng)研究了三維石墨烯泡沫的導(dǎo)電性能，并在該體系中發(fā)現(xiàn)了電導(dǎo)率極大現(xiàn)象。在該理論框架中，導(dǎo)電過程被分為兩個(gè)等級(jí)。第一級(jí)，即最底層，利用介觀輸運(yùn)理論結(jié)合緊束縛模型研究石墨烯薄片間的電導(dǎo)。第二級(jí)，通過分子動(dòng)力學(xué)模擬研究三維石墨烯泡沫材料的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并提取平均接觸面積、平均接觸點(diǎn)密度等幾何特征。結(jié)合這兩方面信息即可理論計(jì)算石墨烯泡沫材料的電導(dǎo)及電導(dǎo)率。該研究發(fā)現(xiàn)石墨烯泡沫材料存在電導(dǎo)率極大現(xiàn)象（即隨石墨烯薄片層數(shù)的增加，電導(dǎo)率先增大后減小），并進(jìn)一步揭示了該現(xiàn)象的物理機(jī)制。
眾所周知，在傳統(tǒng)泡沫材料中，存在一個(gè)優(yōu)化泡沫密度使熱絕緣能力達(dá)到最強(qiáng)，這源于固體中熱傳導(dǎo)與熱輻射之間的競(jìng)爭。而該研究首次在理論上提出存在一個(gè)優(yōu)化層數(shù)使三維石墨烯泡沫材料電導(dǎo)率達(dá)到最大，并對(duì)其物理機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。該工作為優(yōu)化三維石墨烯泡沫材料的導(dǎo)電性能提供了理論基礎(chǔ)，并將促進(jìn)該材料在功能器件方面的應(yīng)用。
進(jìn)一步，該研究還分析了變形下三維石墨烯泡沫材料的導(dǎo)電性能。在循環(huán)加載下，電阻的變化逐漸趨于穩(wěn)定，同時(shí)伴隨有滯回環(huán)的出現(xiàn)，這與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)定性一致。
展開 基于MAT_083材料卡片的汽車座椅泡沫特性參數(shù)擬合實(shí)驗(yàn)與對(duì)標(biāo)分析
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(dú)特的物理特性，在座椅的座墊、靠背等部位廣泛應(yīng)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(dòng)時(shí)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(jié)構(gòu)圖
在正常行駛時(shí)，泡沫材料能夠均勻分布乘客的體重，減少振動(dòng)和沖擊，提供舒適的乘坐體驗(yàn)。這種特性使得乘客在長時(shí)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(fēng)險(xiǎn)。因此，準(zhǔn)確地對(duì)泡沫材料進(jìn)行建模和仿真分析，對(duì)于優(yōu)化汽車座椅設(shè)計(jì)、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(zhǔn)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(xué)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(shè)。它基于Fu Chang（1995）提出的泡沫材料統(tǒng)一本構(gòu)方程。可以在低和中密度泡沫中模擬速率效應(yīng)。MAT_083的主要優(yōu)點(diǎn)是用戶可以直接輸入單軸壓縮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果有的話，還可以直接輸入拉伸和靜水壓實(shí)驗(yàn)結(jié)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(fù)雜的材料參數(shù)。
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EPP泡沫的材料卡片
為了更好地利用 MAT_083 對(duì)泡沫材料進(jìn)行建模，眾多學(xué)者開展了相關(guān)研究。
展開 LS-DYNA中的金屬泡沫材料
本人目前的主要工作即為基于CT的細(xì)觀泡沫模型。
如下圖為目前典型金屬泡沫模型，具體內(nèi)容請(qǐng)查閱相關(guān)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(zhì)軟木等類似材料。需要輸入的參數(shù)如下：
MID ---- 材料ID
RO ---- 密度
E ---- 彈性模量
PR ---- 泊松比
LCID ---- 應(yīng)力應(yīng)變曲線
TSC ---- 拉伸截止應(yīng)力，需為正的非零值
DAMP ---- 阻尼系數(shù)，控制應(yīng)變率敏感性（.05<建議值<.50）
注1：泡沫材料的泊松比可以設(shè)為0。
注2：由于泡沫材料非常軟，極易產(chǎn)生負(fù)體積等錯(cuò)誤，因此可以適當(dāng)調(diào)整應(yīng)力應(yīng)變曲線，使其在密實(shí)階段密實(shí)地更快更硬一點(diǎn)。
展開 LS-DYNA中的金屬泡沫材料 附LS-DYNA中文教程下載
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(nèi)的主流商業(yè)制備方法為發(fā)泡法，即在鋁或鋁合金基體中增加發(fā)泡劑，通過控制壓力來完成發(fā)泡。本文即以泡沫鋁為例進(jìn)行討論。
泡沫鋁的力學(xué)性能受基體材料力學(xué)性能和細(xì)觀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩方面的影響，因此不同廠家生產(chǎn)的泡沫鋁即使相對(duì)密度相近，力學(xué)性能也各不相同。可以通過單軸壓縮實(shí)驗(yàn)獲取特定泡沫鋁的宏觀力學(xué)性能。
下圖為典型的泡沫鋁壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線，其中主要分為彈性段，平臺(tái)段和密實(shí)段。長長的平臺(tái)段是這種材料的特點(diǎn)，也是其吸能的主要階段。
此外，彈性段只是近似彈性段，同時(shí)其斜率一般小于真實(shí)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(yīng)變?cè)?%之內(nèi)時(shí)進(jìn)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(tái)應(yīng)力和密實(shí)應(yīng)變的近似值可以通過應(yīng)力應(yīng)變曲線讀出來，也可以通過多軸實(shí)驗(yàn)測(cè)得，也可以使用如下經(jīng)驗(yàn)公式：
其中，sigma（pl）為平臺(tái)應(yīng)力；sigma（y，s）為基體屈服強(qiáng)度；rho為泡沫鋁密度；rho（s）為基體密度；m為系數(shù)，一般為1.5-2.0；epsilon（D）為密實(shí)應(yīng)變；alpha為系數(shù)，一般為1.4-2.0。
二、有限元中的金屬泡沫模型
在有限元數(shù)值模擬中，最早出現(xiàn)的金屬泡沫模型為宏觀等效模型，即假設(shè)泡沫為各向同性均勻材料，通過賦予其泡沫鋁宏觀力學(xué)性能來對(duì)其進(jìn)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(xì)觀泡沫模型。此類模型中的泡沫胞孔由規(guī)則化幾何體或不規(guī)則幾何體表征，只需要輸入基體材料的力學(xué)參數(shù)，就可以描述細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變形行為，主要有kelvin模型，Voronoi模型，CT掃描模型等。
展開 
Abaqus兩種泡沫材料在計(jì)算機(jī)仿真中的應(yīng)用比較
來源：聯(lián)想（北京）有限公司 作者：張成
關(guān)鍵字：泡沫材料 發(fā)泡聚乙烯 Abaqus
仿真的準(zhǔn)確性，很大程度上取決于材料屬性的準(zhǔn)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(nèi)容就是比較其中兩種定義方式在計(jì)算機(jī)包裝中的應(yīng)用和不同。
1.概述
消費(fèi)和商用級(jí)別的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)主要來自于計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)完成到用戶開機(jī)使用的中間過程中，也就是通常所說的運(yùn)輸、存儲(chǔ)過程。在這個(gè)過程中，搬運(yùn)人員的拋擲、摔放、人為失誤造成的整機(jī)跌落、以及運(yùn)輸過程中的顛簸都是對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的考驗(yàn)。因此，泡沫緩沖材料對(duì)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)來說就顯得十分重要。
在計(jì)算機(jī)的研發(fā)過程中，包裝的設(shè)計(jì)需要參考整機(jī)沖擊和跌落的仿真結(jié)果來優(yōu)化改進(jìn)。因此，仿真的準(zhǔn)確與否就直接決定了包裝設(shè)計(jì)的可靠性。而仿真的準(zhǔn)確性，在除去網(wǎng)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(zhǔn)確性以及用何種方式添加材料屬性。
2.發(fā)泡聚乙烯材料
發(fā)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(jīng)物理發(fā)泡產(chǎn)生無數(shù)的獨(dú)立氣泡構(gòu)成。克服了普通發(fā)泡膠易碎、變形、恢復(fù)性差的缺點(diǎn)。具有隔水防潮、防震、隔音、保溫、可塑性能佳、韌性強(qiáng)、循環(huán)再造、環(huán)保、抗撞力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。消費(fèi)和商用級(jí)別的計(jì)算機(jī)通常使用這種材料作為主要的包裝填充材料。
2.1 發(fā)泡聚乙烯的材料特點(diǎn)
EPE材料屬性有別于常規(guī)的彈塑性材料，甚至有別于超彈性材料和同樣是蜂窩結(jié)構(gòu)的其他金屬蜂窩材料。
展開 復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)常用PVC多孔泡沫材料參數(shù)
復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)常用PVC多孔泡沫材料參數(shù).pdf
電視機(jī)跌落（包裝緩沖泡沫材料） ￥10
跌落動(dòng)畫：
源模型：
完整包裝后模型：
泡沫材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線：
空中爆載荷作用下復(fù)合材料泡沫夾芯板結(jié)構(gòu)抗爆性能分析
空中爆炸載荷特點(diǎn)：
CONWEP算法模擬爆炸載荷作用時(shí)考慮了入射壓力和反射壓力的影響，通過炸點(diǎn)與目標(biāo)作用面間的相對(duì)位置、入射角度計(jì)算作用在結(jié)構(gòu)上的爆炸載荷值，其將爆炸載荷定義為：
2.2 有限元模型
物理模型：
有限元模型：
(1)模型尺寸描述：
長：0.5m,寬：0.5m,面板厚度：2mm,芯層厚度：50mm
網(wǎng)格尺寸：5mm
網(wǎng)格單元數(shù)：12萬
(2)下面板（迎爆面）：Q235鋼
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
(3)下面板（背爆面）：Q235鋼
*MAT_PLASTIC_KINEMATIC
(4)夾芯層：泡沫鋁的性能與金屬基體材料的性能密切相關(guān)，本文數(shù)值模擬中泡沫鋁基體材料均采用常見的ZL101A鋁合金。由于該合金中存在大量Al-Si共晶體而具有很好的流動(dòng)性和鑄造性能，因此適合制備泡沫鋁。泡沫鋁基體材料的本構(gòu)選擇理想彈塑性模型， Cowper -Symonds模型來描述基體材料的應(yīng)變率效應(yīng)，表達(dá)式為：
鋁合金密度ρ=2.68g/cm3，彈性模量E=70Gpa，泊松比ν=0.33，靜態(tài)屈服應(yīng)力=160MPa，應(yīng)變率相關(guān)參數(shù)取C=6500/s，P=4，其動(dòng)態(tài)屈服應(yīng)力隨應(yīng)變率變化的關(guān)系見圖，不考慮材料的失效問題。
展開 黃維院士、安眾福教授團(tuán)隊(duì)與合作者JACS：具有高力學(xué)強(qiáng)度的超長磷光泡沫材料
目前，超長有機(jī)磷光材料主要是基于有機(jī)小分子晶體、剛性的主客體摻雜材料以及聚合物材料體系。然而，這些結(jié)晶性材料脆性以及弱的加工性能極大地限制了超長有機(jī)磷光材料的實(shí)際應(yīng)用。為了克服該類材料的脆性并提高其力學(xué)強(qiáng)度，受高力學(xué)強(qiáng)度生物材料（如骨頭、木頭，等等）啟發(fā)，南京工業(yè)大學(xué)黃維院士、安眾福教授與日本理化學(xué)研究所Takuzo Aida教授、Yasuhiro Ishida教授合作，報(bào)道了一系列具有高力學(xué)強(qiáng)度的超長磷光泡沫，該泡沫的磷光壽命可達(dá)到485.8 ms。值得注意的是，質(zhì)輕的泡沫材料能夠承受4.44 MPa的壓縮強(qiáng)度。此外，泡沫的磷光發(fā)光顏色可以通過改變激發(fā)波長從藍(lán)色調(diào)控橙色。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算結(jié)果證實(shí)，超長磷光原子多重氫鍵穩(wěn)定的羰基團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅拓寬了發(fā)光泡沫的范圍，還為開發(fā)具有高力學(xué)強(qiáng)度的超長有機(jī)磷光材料奠定基礎(chǔ)。
圖1. (a) 骨骼和木材及其微觀結(jié)構(gòu)的示意圖。(b) 仿生聚合物泡沫。照片中，葉子上面是質(zhì)輕、超硬且具有長磷光壽命的明膠泡沫。
圖2. 明膠泡沫的制備和微觀結(jié)構(gòu)表征。(a) 水凝膠在253 K冰箱中冷凍的示意圖，值得注意的是冰晶各向同性生長。插圖是制備得到的明膠泡沫 (0.15 g mL-1)從正視和俯視照片。(b) 各向同性明膠泡沫(0.15 g mL-1)在低倍和高倍數(shù)放大鏡下的SEM橫截面圖。(c) 液氮冷凍水凝膠的示意圖，值得注意的是冰晶各向異性生長。插圖是制備得到的明膠泡沫(0.03 g mL-1)從正視和俯視照片。(d) 各向異性明膠泡沫(0.03 g mL-1)在低倍和高倍數(shù)放大鏡下的SEM橫截面圖。
圖3. 各向同性明膠泡沫的光物理特性和壓縮性能。
展開 《Small Methods》馬里蘭大學(xué)胡良兵: 3D 打印、高孔隙率、高強(qiáng)度石墨氣凝膠
可降解性和可回收性
圖5
在相同的測(cè)試條件下，G-CNF 泡沫與商業(yè)塑料 PS 泡沫相比的可降解性和可回收性的證明。
a) 與周圍環(huán)境中的商業(yè)塑料泡沫相比，G-CNF 泡沫的可降解性證明。b) G-CNF 泡沫的可回收性證明。c) 商業(yè)塑料 PS 泡沫不可回收性的證明。d) 商用塑料 PS 泡沫在 4 秒內(nèi)燃燒測(cè)試的數(shù)字圖像。
總結(jié)
團(tuán)隊(duì)通過 3D 打印方法開發(fā)了一種可降解、可回收且重量輕的 3D 石墨纖維素泡沫作為先進(jìn)的泡沫材料。石墨粉可以通過 CNF 直接分散成均勻穩(wěn)定的漿料，無需表面活性劑或刺激性化學(xué)品。石墨/CNF 漿料保持高表觀粘度以及良好的儲(chǔ)存和損失模量穩(wěn)定性，這使得從漿料生產(chǎn)連續(xù)長絲以構(gòu)建 3D 結(jié)構(gòu)成為可能。
印刷的 G-CNF 泡沫比商業(yè)塑料泡沫強(qiáng) 8 倍，具有 27.2 MPa 的高拉伸剛度和兩倍的強(qiáng)度，具有 2.34 MPa 的高壓縮剛度。
此外，打印的 3D G-CNF 泡沫表現(xiàn)出比商業(yè)塑料泡沫材料更好的阻燃性能，表明更好的安全性。由于石墨-CNF 復(fù)合材料中的可逆鍵合機(jī)制（即氫鍵），可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的降解性和可回收性。我們通過可逆氫鍵結(jié)合天然豐富且具有成本效益的材料（即石墨和纖維素）的策略代表了開發(fā)可回收、可降解和綠色泡沫材料以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)應(yīng)用的有希望的方向。
參考文獻(xiàn)：
doi.org/10.1002/smtd.202001188
版權(quán)聲明：「
高分子材料科學(xué)
」旨在分享學(xué)習(xí)交流高分子聚合物材料學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。上述僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。商業(yè)轉(zhuǎn)載，投稿，薦稿或合作請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系編輯。感謝各位關(guān)注！
展開 基于LS-DYNA非金屬材料培訓(xùn)（英語）
從1992-1997，Paul 為FAT (德國汽車工業(yè)研究聯(lián)合會(huì)) 中的“側(cè)碰假人”工作組提供咨詢，1996-2006，為FAT 中的“泡沫材料”工作組提供咨詢。除了計(jì)算方法的研發(fā)和工程咨詢以外，他也提供“LS-DYNA在碰撞分析中的應(yīng)用” 高級(jí)培訓(xùn)。他的課程在歐洲各國如德國，英國，法國，意大利，及日本，美國深受歡迎。
培訓(xùn)目的：通過學(xué)習(xí)使用LS-DYNA的非金屬材料模型（泡沫、橡膠、高分子材料）解決工程問題，詳細(xì)介紹這些材料模型在CAE分析中的的使用方法并在在培訓(xùn)課程中使用案例對(duì)材料模型的具體用法進(jìn)行說明。
培訓(xùn)主要內(nèi)容：
（1）泡沫材料模型
? √泡沫材料模型介紹
? √泡沫材料試驗(yàn)介紹
? √詳細(xì)介紹LS-DYNA常用泡沫材料模型
? ·材料參數(shù)詳細(xì)介紹
? ·材料模型使用方法
? ·不同泡沫材料模型的對(duì)比
? √總結(jié) （2）橡膠材料模型
? √橡膠材料模型介紹
? √橡膠材料的超彈特性和破壞特性
? √詳細(xì)介紹LS-DYNA常用橡膠材料模型
? ·理論背景
? ·材料試驗(yàn)介紹
? ·通過試驗(yàn)對(duì)材料模型進(jìn)行驗(yàn)證
? √總結(jié) （3）高分子材料模型
? √高分子材料介紹，包括：熱固材料和熱塑材料
? √高分子材料的力學(xué)特性
? √通過試驗(yàn)獲取材料參數(shù)
? √詳細(xì)介紹LS-DYNA的高分子材料模型
? ·理論背景
? ·輸入?yún)?shù)準(zhǔn)備
? ·材料試驗(yàn)介紹
? ·通過試驗(yàn)對(duì)材料模型進(jìn)行驗(yàn)證
? ·材料模型最新發(fā)展
? √總結(jié)
三、培訓(xùn)費(fèi)
1.培訓(xùn)費(fèi)(含講義資料費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、證書費(fèi)，工作餐) 。
4000 元/每人
2.以上費(fèi)用不含住宿費(fèi)。
展開 
負(fù)體積（節(jié)點(diǎn)速度無限大）解決辦法
</p><p> 一些常用的解決負(fù)體積的方法如下：</p><p>1、在材料出現(xiàn)大應(yīng)變的情況下增強(qiáng)材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線中材料應(yīng)力。這種方法往往非常有效果。</p><p>2、重新劃分網(wǎng)格，在出現(xiàn)大變形的地方把網(wǎng)格加密。</p><p>3、減小時(shí)間步長系數(shù)。默認(rèn)的0.9系數(shù)可能不足以避免數(shù)值的不穩(wěn)定。</p><p>4、避免采用全積分體單元（算法2和3），這會(huì)導(dǎo)致大變形和大扭曲的情況下計(jì)算相對(duì)不穩(wěn)定。</p><p>5、采用默認(rèn)的單元算法（單點(diǎn)體單元），采用沙漏控制type4和5。泡沫的沙漏控制算法為：在低速?zèng)_擊問題中采用type6，系數(shù)為1；在高速?zèng)_擊問題中采用type2和3。</p><p>6、泡沫材料網(wǎng)格劃分采用四面體網(wǎng)格，單元算法為10，雖然這樣會(huì)導(dǎo)致材料相對(duì)比較剛性。</p><p>7、增大材料（泡沫材料57號(hào)材料）的阻尼系數(shù)，推薦采用系數(shù)為0.5。</p><p>8、在泡沫接觸計(jì)算中，采用*contact中的選項(xiàng)卡B，關(guān)閉shooting node logic。</p><p>9、如果你采用的是126號(hào)材料，設(shè)置elform=0。
展開 福特利用石墨烯材料降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音
與Eagle Industries和XG Sciences合作，福特提出一種方法，將在燃油導(dǎo)軌蓋、泵蓋和前發(fā)動(dòng)機(jī)蓋等十多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙部件中采用石墨烯材料。石墨烯非常薄，但是非常柔韌，且具有非常強(qiáng)的隔音性能，其將與泡沫材料混合，形成在強(qiáng)度和降噪方面都非常優(yōu)異的新部件。
測(cè)試顯示，與沒有任何石墨烯含量的相同泡沫材料相比，福特的含石墨烯泡沫材料可將噪音降低17％，機(jī)械性能提高20％，耐熱性能提高30％，而且最重要的是，含石墨烯的材料并沒有增加部件重量。
雖然部件添加蓋子通常會(huì)增加重量，從而損害汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，但是石墨烯具輕質(zhì)特性，實(shí)際上，其會(huì)降低整體部件的重量。福特可持續(xù)發(fā)展和新興材料高級(jí)技術(shù)負(fù)責(zé)人Debbie Mielewski表示：“我們?nèi)〉玫耐黄撇辉谟?em>材料本身，而在于我們?nèi)绾问褂迷?em>材料。我們使用非常小的量，不到0．5％的石墨烯就可顯著提升部件耐用性、降噪性并且減輕重量。”
福特表示，今年年底，該新石墨烯材料將用于福特F－150和福特野馬車型發(fā)動(dòng)機(jī)艙部件的生產(chǎn)，之后再將其擴(kuò)展用于福特乘用車陣容中的其他車型。
來源：OFweek中國高科技行業(yè)門戶
展開 comsol三維多孔結(jié)構(gòu) 泡沫材料 孔隙介質(zhì)模型
孔隙結(jié)構(gòu)
在comsol內(nèi)生成球體或立方體結(jié)構(gòu)的多孔材料結(jié)構(gòu)：
comsol泡沫結(jié)構(gòu)，泡沫球體顆粒占比80%：
建模方法
采用陣列式隨機(jī)分布，生成符合規(guī)定比例的隨機(jī)孔洞。模型采用CAD隨機(jī)孔隙3D插件生成，然后將多孔結(jié)構(gòu)3D模型導(dǎo)入到comsol軟件內(nèi)。
插件鏈接
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ABAQUS基于隨機(jī)Voronoi骨架的三維多孔材料泡沫鋁骨小梁模型
基于Voronoi圖的方法通過調(diào)整生成點(diǎn)的位置和密度，控制多孔結(jié)構(gòu)的孔隙大小和分布，可用于模擬自然界中的多孔介質(zhì)，如泡沫金屬、骨小梁等。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維多孔材料。
首先采用CAD Voronoi 3D插件建立圓柱體試件晶粒模型。
刪掉晶界后，將晶粒進(jìn)行平滑處理。
新建一個(gè)圓柱體，并利用差集建立多孔結(jié)構(gòu)幾何模型。將模型導(dǎo)出為iges格式文件。
在ABAQUS內(nèi)將模型以部件的形式導(dǎo)入。
可對(duì)模型設(shè)置材料。
設(shè)置載荷及邊界條件。
劃分網(wǎng)格。
