一种基于Voronoi图的三维开孔泡沫模型构建方法

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作者 屈青珩 《航空工程进展》 CSCD 2024年第5期58-66,共9页

开孔泡沫材料是一种可以满足航空航天等高新技术领域实际需求的先进的功能结构一体化材料,在工程实际生产应用方面有较好的发展前景。关于三维开孔泡沫的力学模型研究已经得到了一定的发展,但是在声学方面鲜有研究。提出一种利用Vorono... 开孔泡沫材料是一种可以满足航空航天等高新技术领域实际需求的先进的功能结构一体化材料,在工程实际生产应用方面有较好的发展前景。关于三维开孔泡沫的力学模型研究已经得到了一定的发展,但是在声学方面鲜有研究。提出一种利用Voronoi图构建三维开孔泡沫模型的方法,用于模拟开孔泡沫微结构的几何特性,并定义扰动因子K来衡量微观结构的不规则程度;利用光敏树脂打印技术生成对应的实物模型,并通过力学及声学实验与仿真对生成模型的准确性进行验证。结果表明:生成的带有截面属性的开孔泡沫实体模型可以导入多种有限元软件完成力学、声学等有限元计算,对三维Voronoi开孔泡沫模型的构建提供了思路和方法,对多孔材料的进一步性能研究和生产制备具有借鉴意义。 展开更多

关键词 voronoi图 三维开孔泡沫模型 扰动因子 光敏树脂打印 有限元仿真

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基于Laguerre-Voronoi法的三维开孔泡沫金属模型 被引量：1

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作者 吴允兵 陈晔 聂政威 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第23期9990-9996,共7页

开孔泡沫金属由于其高效的传热性能与独特的传热机理,在降低能源消耗方面引起了众多学者的关注。提出了一种利用Laguerre-Voronoi法对固定空间内随机堆积的球体进行空间划分的建模方法,以模拟开孔泡沫金属微结构的几何和拓扑特性。利用... 开孔泡沫金属由于其高效的传热性能与独特的传热机理,在降低能源消耗方面引起了众多学者的关注。提出了一种利用Laguerre-Voronoi法对固定空间内随机堆积的球体进行空间划分的建模方法,以模拟开孔泡沫金属微结构的几何和拓扑特性。利用随机堆积球体的球体体积对数正态分布来控制相应开孔泡沫结构的孔隙体积分布,分析了变异系数对泡沫结构孔隙分布的影响,并采用商用开孔泡沫金属对模型进行验证。结果表明:泡沫结构中孔隙(多面体)的平均面数、面的平均边数和孔隙体积变异系数都接近实际泡沫的结构参数,模型的孔隙率相对误差小于±5%,比表面积相对误差普遍小于20%,表明本文的建模方法是准确可靠的。 展开更多

关键词 开孔泡沫 Laguerre-voronoi空间划分法 随机堆积球体 结构建模

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自然邻点插值方法在三维地质建模中的应用 被引量：16

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作者 郭艳军 潘懋 +3 位作者 燕飞 王喆 谭昌汇 卢朓 《解放军理工大学学报（自然科学版）》 EI 北大核心 2009年第6期650-655,共6页

为了增强三维地质模型的准确性,突出复杂地质体局部相关性较高的特点,避免传统插值方法中存在的计算复杂度高、多依赖人工经验等缺点,在建模过程中引入了自然邻点插值(NNI)方法对三维离散数据进行插值。而现有的NNI方法无法直接应用于... 为了增强三维地质模型的准确性,突出复杂地质体局部相关性较高的特点,避免传统插值方法中存在的计算复杂度高、多依赖人工经验等缺点,在建模过程中引入了自然邻点插值(NNI)方法对三维离散数据进行插值。而现有的NNI方法无法直接应用于有限域的边界插值计算,成为该方法应用于三维地质建模的最大难点问题。依据Voronoi cells和Delaunay triangles的几何性质,采用non-Sibsonian(Laplace)插值方法构造形函数,详细证明了NNI方法在边界处的连续性,实现了边界插值且降低了其计算复杂度,解决了此难点问题。通过构建城市地质模型实例,验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 自然邻点插值 三维地质建模 voronoi cellS DELAUNAY TRIANGLES

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闭孔泡沫材料3-D几何建模及力学性能分析 被引量：8

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作者 王巍 安子军 +1 位作者 彭春彦 黄华贵 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期194-200,共7页

为建立闭孔泡沫金属材料泡孔及其孔壁结构形状数字化模型,提出在Voronoi多面体内填充空心椭球(Hollow Ellipsoid Filled in Voronoi Cell,HEFIVC),并以椭球半轴长度及其方位角为变量、胞体质量最小为目标建立优化模型,迭代模拟闭孔泡沫... 为建立闭孔泡沫金属材料泡孔及其孔壁结构形状数字化模型,提出在Voronoi多面体内填充空心椭球(Hollow Ellipsoid Filled in Voronoi Cell,HEFIVC),并以椭球半轴长度及其方位角为变量、胞体质量最小为目标建立优化模型,迭代模拟闭孔泡沫金属材料中气泡的长大过程,成功构建了不同孔隙率的泡沫铝几何模型。通过拟合确定了HEFIVC模型中最小孔壁厚度与孔隙率间的关系。将具有周期性边界的闭孔泡沫材料HEFIVC几何模型导入MSC.MARC有限元软件,模拟分析了低孔隙率泡沫铝的静态压缩力学性能,通过与泡沫铝压缩实验结果对比,验证了该模型的准确性。 展开更多

关键词 闭孔泡沫材料 力学性能 几何建模 voronoi 有限元方法

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基于方差归一化失真测度的改进的LBG算法 被引量：4

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作者 方绍武 戴蓓倩 陆伟 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2000年第2期27-29,39,共4页

矢量量化（ＶＱ）技术在话者识别系统中得到了广泛的应用。 ＶＱ码本的产生通常采用 ＬＢＧ算法，失真测度则为对矢量的各分量等权重的欧氏距离。在话者识别系统中特征矢量的各个分量的分布是有差别的，且对于不同的话者，这种差别的程... 矢量量化（ＶＱ）技术在话者识别系统中得到了广泛的应用。 ＶＱ码本的产生通常采用 ＬＢＧ算法，失真测度则为对矢量的各分量等权重的欧氏距离。在话者识别系统中特征矢量的各个分量的分布是有差别的，且对于不同的话者，这种差别的程度又是不一样的。由于不同分布的各维参数对话者识别的有效性各不相同，因此，文章提出了一种能反映这种有效性差别的失真测度，即：方差归一化失真测度。以该失真测度为基础，并结合时序相关的初始码本设计方法及有效的零胞腔处理技术，文章提出了改进的ＬＢＧ算法，同时利用该算法训练出改进的ＶＱ话者模型，并进行了话者识别实验。 展开更多

关键词 LBG算法 方差归一化 话者识别 矢量量化

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低密度开孔泡沫蠕变松弛特性分析 被引量：1

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作者 范志庚 陈常青 卢天健 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期558-564,共7页

利用三维Voronoi模型和有限元方法分析了胞壁材料具有粘弹特性的低密度开孔泡沫的蠕变和应力松弛行为.采用了三参量标准线性固体模型来描述胞壁材料的粘弹特性.所得结果表明,低密度开孔泡沫具有与其胞壁材料相同的松弛时间,当相对密度... 利用三维Voronoi模型和有限元方法分析了胞壁材料具有粘弹特性的低密度开孔泡沫的蠕变和应力松弛行为.采用了三参量标准线性固体模型来描述胞壁材料的粘弹特性.所得结果表明,低密度开孔泡沫具有与其胞壁材料相同的松弛时间,当相对密度较低时(低于1%)开孔泡沫的松弛模量与胞壁材料的松弛模量和泡沫相对密度平方成正比.此外,计算结果还表明,低密度开孔泡沫在较小的初始应力条件下具有与其胞壁材料相同的延迟时间,其蠕变柔度与胞壁材料的蠕变柔度和泡沫相对密度平方倒数基本成正比.但随着初始应力值的增大,泡沫的延迟时间将会显著增加. 展开更多

关键词 开孔泡沫 voronoi模型 线粘弹性 蠕变 应力松弛

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基于介观结构的饱和与非饱和多孔介质有效应力 被引量：2

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作者 李锡夔 杜友耀 段庆林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期29-39,共11页

基于描述含液颗粒材料介观结构的Voronoi胞元模型和离散颗粒集合体与多孔连续体间的介-宏观均匀化过程,定义饱和与非饱和多孔介质有效应力.导出了计及孔隙液压引起之颗粒体积变形的饱和多孔介质广义有效应力.用以定义广义有效应力的Bio... 基于描述含液颗粒材料介观结构的Voronoi胞元模型和离散颗粒集合体与多孔连续体间的介-宏观均匀化过程,定义饱和与非饱和多孔介质有效应力.导出了计及孔隙液压引起之颗粒体积变形的饱和多孔介质广义有效应力.用以定义广义有效应力的Biot系数不仅依赖于颗粒材料的多孔连续体固体骨架及单个固体颗粒的体积模量(材料参数),同时与固体骨架当前平均广义有效应力及单个固体颗粒的体积应变(状态量)有关.提出了描述非饱和多孔介质中非混和固体颗粒、孔隙液体和气体等三相相互作用的具介观结构的Voronoi胞元模型.具体考虑在低饱和度下双联(binary bond)模式的摆动(pendular)液桥系统介观结构.导出了基于介观水力-力学模型的非饱和多孔介质的各向异性有效应力张量与有效压力张量.考虑非饱和多孔介质Voronoi胞元模型介观结构的各向同性情况,得到了与非饱和多孔连续体理论中唯象地假定的标量有效压力相同的有效压力形式.但本文定义的与确定非饱和多孔介质有效应力和有效压力相关联的Bishop参数由基于三相介观水力-力学模型,作为饱和度、孔隙度和介观结构参数的函数导出,而非唯象假定. 展开更多

关键词 饱和与非饱和多孔连续体 含液离散颗粒集合体 介观结构的voronoi胞元模型 有效应力 Biot系数 Bishop参数

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闭孔泡沫金属几种不同建模方法的对比性研究 被引量：7

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作者 郭亚周 刘小川 +2 位作者 白春玉 郑志军 王计真 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期85-91,共7页

为研究闭孔泡沫金属的单轴压缩性能,通过三种不同的建模方法,分别建立二维随机胞元、三维Kelvin和三维Voronoi泡沫金属细观模型。基于LS-DYNA软件分析三种不同建模方法表征下闭孔泡沫金属压缩力学性能的差异性,研究三种建模方法下泡沫... 为研究闭孔泡沫金属的单轴压缩性能,通过三种不同的建模方法,分别建立二维随机胞元、三维Kelvin和三维Voronoi泡沫金属细观模型。基于LS-DYNA软件分析三种不同建模方法表征下闭孔泡沫金属压缩力学性能的差异性,研究三种建模方法下泡沫金属的变形模式、应力应变响应变化规律。结果表明:二维随机模型更适合泡沫金属的压缩规律性研究,而三维模型则更适合泡沫金属压缩响应的预测与优化研究;二维随机胞元模型受其平面几何和网格的限制大多数情况下只能模拟孔隙率较低的闭孔泡沫金属,而Kelvin模型和Voronoi模型则能够较好地模拟孔隙率高的闭孔泡沫金属;相比于Kelvin模型和二维随机胞元模型,Voronoi模型内部结构更趋真实合理,能够更好地表征闭孔泡沫金属的压缩力学性能。 展开更多

关键词 闭孔泡沫金属 二维随机胞元模型 KELVIN模型 voronoi模型 压缩力学性能

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闭孔泡沫铝在动态加载下的压缩力学行为研究 被引量：4

9

作者 郭亚周 杨海 +2 位作者 刘小川 郑志军 王计真 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期338-346,共9页

为研究闭孔泡沫铝的动态压缩力学响应过程,基于典型泡沫铝试样的孔型和分布情况构建了Voronoi模型,根据实验结果验证了模型的准确性。基于LS-DYNA分析了目前泡沫铝常用的Kelvin模型和Voronoi模型之间的差异性,研究了加载速度、基体应变... 为研究闭孔泡沫铝的动态压缩力学响应过程,基于典型泡沫铝试样的孔型和分布情况构建了Voronoi模型,根据实验结果验证了模型的准确性。基于LS-DYNA分析了目前泡沫铝常用的Kelvin模型和Voronoi模型之间的差异性,研究了加载速度、基体应变率效应和压缩惯性效应对闭孔泡沫铝变形模式和应力水平的影响规律。研究结果表明:Voronoi模型应力-应变水平和变形模式与实验结果拟合较好,内部结构比单胞阵列的Kelvin模型更趋真实合理;在低速压缩下,泡沫铝惯性效应基本上可以被忽略,而高速压缩下,受压缩惯性效应影响,泡沫铝平台应力随着加载速度的增大而增大;当考虑泡沫铝基体应变率效应时,泡沫铝平台应力水平会得到有效的改善,且泡沫铝整体呈现应变率效应。 展开更多

关键词 闭孔泡沫铝 voronoi模型 加载速度 基体特性 惯性效应 应力增强

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闭孔泡沫铝泊松比及三轴压缩变形模式 被引量：1

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作者 贾然 赵桂平 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2289-2297,共9页

在闭孔泡沫铝的唯象本构模型中,泊松比是一个非常关键的参数,为了探究闭孔泡沫铝泊松比变化规律研究结果存在分歧的原因,认识闭孔泡沫铝泊松比变化规律中特征点的物理意义,采用数值模拟方法,建立了闭孔泡沫铝的3D-Voronoi模型及2D-Voro... 在闭孔泡沫铝的唯象本构模型中,泊松比是一个非常关键的参数,为了探究闭孔泡沫铝泊松比变化规律研究结果存在分歧的原因,认识闭孔泡沫铝泊松比变化规律中特征点的物理意义,采用数值模拟方法,建立了闭孔泡沫铝的3D-Voronoi模型及2D-Voronoi模型,对模型进行侧面位移耦合单轴压缩边界条件下的仿真分析;基于闭孔泡沫铝本构模型的唯象特性,对闭孔泡沫铝变形模式的研究同样十分重要,为明确其三轴压缩下的变形模式,对闭孔泡沫铝的3D-Voronoi模型进行侧面位移受限轴向压缩边界条件下的仿真分析.研究结果表明,常规壳单元接触中的厚度减薄特性是闭孔泡沫铝泊松比变化规律的研究结论存在分歧的原因,但厚度减薄不影响泡沫铝模型致密前胞孔结构的变形模式;闭孔泡沫铝泊松比的准确变化规律为"增高-降低-再增高"的"S"型曲线,并且,曲线极大值对应闭孔泡沫铝吸能效率的增速下降点;等比压缩应力状态下,闭孔泡沫铝存在四种侧面变形模式,分别为"(短期)压缩变形→膨胀变形"、"压缩变形→膨胀变形→压缩变形→膨胀变形"、"压缩变形→(短期)膨胀变形"及"压缩变形". 展开更多

关键词 闭孔泡沫铝 voronoi模型 泊松比 等比压缩 变形模式

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开孔Voronoi泡沫支柱形状变化对力学性能的影响 被引量：5

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作者 卢子兴 王建月 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2007-2011,共5页

针对开孔泡沫材料提出了新的支柱形状控制方程,并在Voronoi随机泡沫模型基础上,研究了支柱形状变化对其各向同性弹性性能、非线性压缩和拉伸力学行为的影响;讨论了支柱细腰程度和模型随机度共同作用的影响效果,并比较了两种因素作用效... 针对开孔泡沫材料提出了新的支柱形状控制方程,并在Voronoi随机泡沫模型基础上,研究了支柱形状变化对其各向同性弹性性能、非线性压缩和拉伸力学行为的影响;讨论了支柱细腰程度和模型随机度共同作用的影响效果,并比较了两种因素作用效果的大小.结果表明,支柱细腰程度的增大明显降低了泡沫材料的弹性模量和无量纲应力.同时,支柱细腰程度对泡沫力学性能的影响要大于模型随机度的影响,并随模型随机度的增加而增大. 展开更多

关键词 泡沫材料 力学性能 voronoi模型 支柱形状

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壁面厚度随机度对闭孔Voronoi泡沫材料弹性性能的影响 被引量：2

12

作者 卢子兴 王建月 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期592-596,共5页

基于闭孔Voronoi随机模型,通过引入壁面厚度随机度,研究了壁面厚度不均匀性对各向同性和各向异性闭孔泡沫弹性性能的影响,并讨论了壁面厚度随机度与模型随机度共同作用下的影响效果.结果表明,壁面厚度随机度对各向同性和各向异性弹性模... 基于闭孔Voronoi随机模型,通过引入壁面厚度随机度,研究了壁面厚度不均匀性对各向同性和各向异性闭孔泡沫弹性性能的影响,并讨论了壁面厚度随机度与模型随机度共同作用下的影响效果.结果表明,壁面厚度随机度对各向同性和各向异性弹性模量均起减小的作用,且其在各向同性时的影响效果要低于模型随机度的影响,而在各向异性情况下则要高于模型随机度的影响.但是,壁面厚度随机度对闭孔泡沫的泊松比影响却很小. 展开更多

关键词 闭孔泡沫 弹性性能 voronoi模型 擘面厚度随机度 各向异性

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胞孔孔径对泡沫铝压缩力学性能影响的仿真研究 被引量：3

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作者 庄蔚敏 王恩铭 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期75-82,92,共9页

为研究胞孔孔径对泡沫铝压缩力学性能的影响,使用基于Voronoi模型的ABAQUS泡沫铝建模插件建立了三维实体泡沫铝模型。根据泡沫铝孔隙率关于胞孔数量及平均壁厚的响应面模型,建立了三种孔隙率(90%、80%、70%)下具有不同胞孔孔径的泡沫铝... 为研究胞孔孔径对泡沫铝压缩力学性能的影响,使用基于Voronoi模型的ABAQUS泡沫铝建模插件建立了三维实体泡沫铝模型。根据泡沫铝孔隙率关于胞孔数量及平均壁厚的响应面模型,建立了三种孔隙率(90%、80%、70%)下具有不同胞孔孔径的泡沫铝模型。使用ABAQUS有限元仿真软件进行准静态压缩仿真,对比分析了胞孔孔径对泡沫铝压缩力学性能的影响。在考虑胞孔孔径的影响下,对现有泡沫铝单轴压缩刚塑性硬化模型(R-PH模型)进行了修正。结果表明,相同孔隙率下,具有较小胞孔孔径的泡沫铝在压缩过程中各阶段的应力值更大,其单位体积吸能量增大,最大吸能效率降低,吸能能力减弱,致密应变及平台应力增加;在低孔隙率的泡沫铝中,胞孔孔径对泡沫铝平台应力影响显著;考虑胞孔孔径的修正R-PH模型能很好地预测不同孔隙率及胞孔孔径的泡沫铝的压缩力学行为。 展开更多

关键词 闭孔泡沫铝 三维voronoi模型 准静态压缩 胞孔孔径 本构模型

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随机壁厚三维实体泡沫铝建模及压缩仿真

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作者 庄蔚敏 王恩铭 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1777-1785,共9页

针对壳体泡沫铝模型在几何建模及仿真计算中存在的问题,基于Voronoi模型提出了具有随机壁厚的三维实体泡沫铝模型的建模方法及其实现流程。通过使用Python语言编写的ABAQUS泡沫铝建模插件建立了实体泡沫铝模型,进行了泡沫铝的准静态压... 针对壳体泡沫铝模型在几何建模及仿真计算中存在的问题,基于Voronoi模型提出了具有随机壁厚的三维实体泡沫铝模型的建模方法及其实现流程。通过使用Python语言编写的ABAQUS泡沫铝建模插件建立了实体泡沫铝模型,进行了泡沫铝的准静态压缩有限元仿真分析。对实体模型和壳体模型在仿真中的力学行为、变形模式及计算所得的材料应力-应变曲线进行了对比分析。研究结果表明:实体模型的仿真结果和变形模式与实验更接近;实体模型计算得到的应力-应变曲线波动更小、更加平滑;实体模型较壳体模型在压缩过程中受力和内部结构的模式更加合理。 展开更多

关键词 金属材料 闭孔泡沫铝 voronoi模型 随机壁厚 实体模型 准静态压缩

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