مدل‌سازي هندسي فوم‌هاي فلزي سلول بسته به روش توليد سلول‌هاي اتفاقي

Geometrical modeling of closed-cell metal foams using Stochastic cells generation

فوم‌هاي فلزي دسته‌‌ي جديدي از مواد هستند كه در دهه‌‌ي اخير به دليل مشخصات مكانيكي و فيزيكي خوب مانند چگالي كم و در عين حال مقاومت فشاري بالا، و همچنين مشخصات حرارتي خوب، كه آن‌ها را به عايق حرارتي خوب مبدل كرده است، مورد استفاده محققان قرار گرفته‌اند. دليل عمده خاصيت فوم‌ها، وجود حفره‌ در درون آن‌ها است كه به صورت تصادفي در آن‌ها پخش شده‌اند. با توجه به اهميت اين مواد در مهندسي و ديگر كاربرد‌هاي آن، مدل‌سازي اين مواد مورد توجه قرار گرفته است. در اين مقاله، روش جديدي براي مدل كردن فوم‌هاي سلول بسته ارايه شده و يك برنامه در محيط ماكروي نرم افزار كتيا به زبان ويژوال بيسيك نوشته شده است كه مدل كردن فوم‌هاي فلزي را با اندازه‌‌ي حفره و چگالي كنترل شده، ممكن ساخته است. در گام بعدي تاثير اندازه‌‌ي حفره‌ها و تعداد حفره‌ها بر روي چگالي نسبي اين فوم‌ها مورد بررسي قرار گرفته است. مقايسه‌ي ‌‌خواص فوم‌هاي مدل شده با استفاده از الگوريتم ارايه شده و فوم‌هاي واقعي مطابقت خوبي را نشان داده است. همچنين فوم‌هاي مدل شده امكان وارد شدن در نرم‌افزار هاي روش‌هاي اجزاي محدود را دارند.

Metal foams are a new class of materials which are being used excessively in recent decade for their good physical and mechanical properties such as low density yet high strength, as well as their good thermal properties which turned them to a good thermal insulator. The main reason for offering such characteristic is the existence of pores in them which are distributed randomly. Regarding their importance in engineering and other applications, efforts have been dedicated to model these materials. In this paper, a new method has been presented to model closed-cell foams and a Visual Basic code has been developed in macro environment of CATIA software which made it possible to model metallic foams with controllable pore size and density. In the next step, the effect of the pore size and number of the holes on the relative density of the foams have been studied. Properties of the modeled foams using presented algorithm and real foams has shown a good agreement. It is also possible to export these modeled foams into finite-element software.