Influences of micro-pores and meso-pores on elastic and plastic properties of porous materials

多孔性 材料科学 均质化(气候) 复合材料 压缩性 多孔介质 微观力学 微观结构 基质(化学分析) 数值分析 可塑性 机械 数学 复合数 数学分析 物理 生物 生物多样性 生态学
作者
Yajun Cao,Wanqing Shen,Jian‐Fu Shao,Nicolas Burlion
出处
期刊:European Journal of Mechanics A-solids [Elsevier]
卷期号:72: 407-423 被引量:28
标识
DOI:10.1016/j.euromechsol.2018.06.003
摘要

Many engineering materials contain families of pores at different scales. In this study, a numerical homogenization analysis method is developed to describe the effective elastic and plastic properties of a class of porous materials with two populations of pores at two separated scales. The solid phase at the micro-scale is described by the Drucker-Prager criterion. An analytical plastic criterion is used for the effective plastic criterion of the porous matrix with the micro-porosity. The influence of the meso-porosity, which is embedded in the homogenized porous matrix, is investigated by developing a numerical method based on the Fast Fourier Transform (FFT). With this two-step homogenization method in hand, a series of numerical assessments are performed. The relative roles of both families of pores on the macroscopic elastic properties and plastic yield stresses for a given total porosity are particularly investigated and compared with existing analytical solutions. Moreover, the proposed numerical method is extended to describe the local strain fields of microstructure with compressible porous matrix under various loading paths.
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