Mechanical Behavior and Quasi-Static and Dynamic Crushing of Cellular Materials
多孔材料的机械行为以及准静态和动态破碎
基本信息
- 批准号:1029575
- 负责人:
- 金额:$ 40.15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2010
- 资助国家:美国
- 起止时间:2010-09-15 至 2016-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The goal of this project is to connect the cellular microstructure of solid foams to their superb high stiffness-to-weight and strength-to-weight ratios as well as excellent energy absorption characteristics under quasi-static and dynamic loadings. This project uses X-ray tomography to characterize the random cellular microstructure of metallic foams and trabecular bone. The geometry extracted and the mechanical properties of the base material are introduced into micromechanically accurate analytical and finite element models that are used to calculate the mechanical response under quasi-static and dynamic compression; this starts from the initial small deformation linearly elastic regime to the large deformation crushed regime. The uniqueness of the work lies in the analysis of actual random microstructures that may include graded cell sizes. Despite significant gains in our understanding of the connection between the cellular microstructure and the mechanical properties of foams, the subject remains empirical. The models and closed-form expressions of properties developed in this project can be used to design foams to fit the application or to evaluate the degree of degradation of patient bones, thus bringing science to the hitherto empirical subject. The project will train researchers to become future leaders in multidisciplinary research in academia and industry. The results will be disseminated through journal publications, conferences, university lectures, and through contact with international and industrial researchers in the field. Interaction with industrial researchers also serves to disseminate results directly to users and helps keep the project pointed towards a practical direction.
该项目的目的是将固体泡沫的细胞微观结构连接到其出色的高刚度到重量和强度重量比,以及在准静态和动态载荷下的出色能量吸收特性。该项目使用X射线断层扫描来表征金属泡沫和小梁骨的随机细胞微观结构。提取的几何形状和基本材料的机械性能被引入微机械精确的分析和有限元模型中,这些模型用于计算准静态和动态压缩下的机械响应。这从最初的小变形线性弹性状态到大变形粉碎机制。工作的独特性在于分析可能包括分级细胞大小的实际随机微观结构。 尽管我们对细胞微观结构与泡沫的机械性能之间的联系的理解有了显着的收益,但受试者仍然是经验性的。该项目中开发的特性的模型和封闭形式表达式可用于设计泡沫以适合应用或评估患者骨骼的降解程度,从而将科学带到迄今的经验主题。该项目将培训研究人员成为学术界和行业多学科研究的未来领导者。结果将通过期刊出版物,会议,大学讲座以及与该领域的国际和工业研究人员接触来传播。与工业研究人员的互动还可以直接向用户传播结果,并有助于使项目指向实际方向。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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