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泡沫金属材料是一种金属基体中含有一定数量一定尺寸孔洞,一定孔隙率的金属材料。它在吸能缓冲、隔热消声、电磁屏蔽和抗震耐冲击等方面表现出良好的性能,受到了人们广泛的研究的应用。就材料性质而言,泡沫金属是一种特殊的弹塑性材料,即其塑性屈服面除了和应力偏量相关外(传统金属塑性特征),还和静水压力相关,并且材料的抗拉性能较差,在复杂应力条件下需要考虑材料的破坏。但是所有的商用有限元软件提供的材料本构模型中,没有同时包含考虑材料的静水压相关屈服和破坏特性的材料模型。现在对泡沫金属的研究主要集中在准静态单轴多轴本构关系、单轴动态力学行为、泡沫金属夹芯结构的力学性能等方面,但甚少涉及泡沫金属以及其夹芯结构在复杂应力状态、高温或者高应变速率下附带材料破坏的力学响应。本文针对目前泡沫金属研究存在的这些关键问题进行研究,具体内容:(1)在Fleck和Deshpande提出的各向同性的泡沫金属本构模型(含静水压力相关屈服)基础上,通过增加材料破坏准则,建议了一个包含弹塑性和破坏特征的描述泡沫金属本构关系。同时对该本构关系在有限元分析中的实现算法进行研究,提出采用返回映射算法推导出该本构模型的应力更新格式,最后归结为求解一组非线性代数方程组,使用牛顿迭代法求解该方程组从而得出每个增量步结束时候的应力更新结果和状态变量值。针对商用有限元软件ABAQUS,开发了一个VUMAT子程序以支持本文建议的泡沫金属模型。(2)对泡沫金属材料的本构积分算法的VUMAT程序进行了不同情况下的计算验证,以检验本文提出的算法和接口程序的可靠性。将泡沫金属的本构模型退化为普通金属塑性模型,VUMAT程序的计算结果与ABAQUS提供的普通金属材料模型结果是一致的。在单轴压缩下,使用本文泡沫金属本构积分算法的VUMAT程序和ABAQUS自带的Crushable Foam泡沫金属材料计算结果也是一致的。使用泡沫金属本构积分算法的VUMAT程序对单个单元进行静水压缩测试,结果表明本文提供的VUMAT子程序能很好地描述将静水压缩的硬化特征。(3)应用本文建议的本构关系模型和开发的VUMAT接口程序,研究了泡沫金属梁的准静态三点弯曲行为。通过设定最大拉应变破坏准则,首次较好地模拟该材料的破坏行为。