Finite element analysis of the compressive and shear responses of structural foams using computed tomography

هدف از این مقاله ایجاد یک چارچوب برای مدل سازی عناصر محدود از پاسخهای فشاری و برشی فومهای بسته با استفاده از تصاویر کامپیوتری توموگرافی و کشف مکانیزمهای تغییر شکل و شکست در سطح سلول در فوم بسته های تحت فشار و برش است. نتایج نشان می دهد که مسطح چهار تایی چهار ضلعی، در مدل سازی فوم بسته های سلولی مناسب تر از مش واکسل مکعبی است. تراکم شبکه با یک عنصر چهار عنصر درجه دوم در طول ضخامت دیواره سلولی می تواند نتایج را با دقت خوب انجام دهد. عناصر حجمی نماینده برای فوم بسته های سلولی باید شامل حداقل 5.2 سلول و 3.9 سلول در امتداد هر لبه برای تست های فشرده سازی و برش. فشرده سازی فشاری و خم شدن برش در طول رژیم الاستیکی فشرده سازی و برشی به نظر می رسد. انقباض به عنوان یک آغازگر شکست عمل می کند که حالت های تغییر شکل دیوارهای سلولی را از فشرده سازی درون هواپیما، کشش یا برش به خم شدن تغییر می دهد. انحراف بزرگ بعدی دیواره های سلولی و مواد تشکیل دهنده منجر به تخریب بیشتر در سفتی فوم های جهانی می شود. انقباض برشی باعث می شود که دیواره های سلولی ظرفیت حمل بار را در جهت مولفه فشاری بار برشی کاهش دهند، بنابراین از تخریب فشاری در کاهش ظرفیت باربری دیواره های سلولی کمتر است. در نتیجه، سختی جهانی فوم بسته های سلولی در آزمون های برشی در مقایسه با تست های فشرده سازی سریعتر کاهش می یابد. مدول یانگ از مواد پایه ی پودر، کمی بر مقاومت فوم تاثیر می گذارد. این به این دلیل است که دیواره سلولی پس از خم شدن خم می شود و حداکثر بار خمشی که دیواره های سلول های بافتی می تواند تحمل می شود، بر اساس استحکام کششی مواد پایه تعیین می شود.