تحلیل رفتار مچالگی محوری تیوب پرشده با فوم فلزی سلول بسته با رویکرد ورونویی

مواد متخلخل به ویژه فوم های فلزی از جمله مواد نوین با کاربرد جذب انرژی و نسبت استحکام به وزن بالا اند. در مقاله حاضر رفتار شبه استاتیکی فشار محوری نمونه های فوم آلومینیومی تابعی سلول بسته و تیوب های پرشده از فوم به صورت عددی و تجربی مورد تحلیل قرار می گیرد. برای ایجاد مدل عددی نمونه های تابعی، لایه های مختلف مکعبی فوم آلومینیومی با چگالی ها و تنش های تسلیم متفاوت روی یکدیگر جانمایی شده است. انواع نمونه ها عبارتند از تابعی دو و سه لایه و نیز فوم غیر تابعی تک لایه به صورت درون تیوب و بدون آن. برای صحه گذاری و کالیبراسیون مدل عددی و نیز تخمین خواص غیرخطی و سخت شوندگی فوم از تست های استاندارد فشار محوری با نمونه های مکعبی استفاده شده است. به منظور ارتقای استحکام و جذب انرژی از یک طرف و قابلیت ساخت سفارشی سازه از طرف دیگر، نمونه های فوم آلپوراس داخل تیوب های آلومینیومی با مقطع مربعی جانمایی شده اند. در مدلسازی هندسی ریزساختار تصادفی فوم فلزی از دیاگرام ورونویی سه بعدی استفاده شده است. به علاوه در مدلسازی هندسی، سلول واحدی مبتنی بر سلول کلوین ارایه گردیده است. برای افزایش کارایی حل و ایجاد سهولت در مدلسازی و اصلاح آن، رویکرد ترکیبی اجزای محدود و دیاگرام ورونویی به کمک قابلیت ماکرونویسی پایتون، در نرم افزار آباکوس 2017 پیاده سازی شده است. نهایتا با کالیبراسیون مدل عددی، تطابق مناسبی میان نتایج تحلیل عددی و تست های تجربی مشاهده شده است.