Problem of Three-Point Bending of an Elastic Beam from Porous Metal

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using numerical methods, we construct a solution to a physically and geometrically nonlinear problem of three-point bending of an elastic beam, made of porous metal, with rectangular cross-section. Unlike the classical version of the problem for a homogeneous beam, the heterogeneity over the cross-section due to material compaction because of the collapse of pores, which occurs in the compression zone at sufficiently large deflections, is taken into account. To describe the elastic state of a porous metal, the stress – strain diagram of a bimodular medium is used. The results of computations of strong bending of a beam, made of the low-porosity aluminum foam, are presented. These results demonstrate the difference between the obtained solution and similar solutions for beams, made of homogeneous porous and compacted material.

Full Text

Restricted Access

About the authors

B. D. Annin

Lavrentyev Institute of Hydrodynamics, SB RAS

Author for correspondence.
Email: bdannin@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk

V. M. Sadovsky

Institute of Computational Modelling, SB RAS

Email: sadov@icm.krasn.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk

O. V. Sadovskaya

Institute of Computational Modelling, SB RAS

Email: o_sadov@icm.krasn.ru
Russian Federation, Krasnoyarsk

References

  1. Gibson L.J. Mechanical behavior of metallic foams // Annu. Rev. Mater. Sci., 2000, vol. 30, no. 1, pp. 191–227.
  2. Banhart J. Manufacturing routes for metallic foams // JOM, 2000, vol. 52, no. 12, pp. 22–27.
  3. Ashby M.F. Plastic deformation of cellular materials // Encyclopedia of Materials: Science and Technology, pp. 7068–7071. Oxford: Pergamon, 2001.
  4. Leushin I.O., Grachev A.N., Nazarov V.N., Gorokhov P.A. Aluminum foam is a promising material for the production of cast products for responsible purposes // The Theory&Proc. Engng. of Metall. Prod., 2020, vol. 35, no. 4, pp. 35–38. (in Russian)
  5. Prokhorchuk E.A., Leonov A.A., Vlasova K.A. et al. Prospects for the use of hot isostatic pressing in cast aluminum alloys (review) // Proc. VIAM, 2021, vol. 106, no. 12, pp. 21–30. (in Russian)
  6. Schaedler T.A., Jacobsen A. J., Torrents A. et al. Ultralight metallic microlattices // Science, 2011, vol. 334, no. 6058, pp. 962–965.
  7. Annin B.D. Mechanics of Deformable Solids: Sel. works. Novosibirsk: SB RAS, 2022. 288 p. (in Russian)
  8. Garcia-Avila M., Portanova M., Rabiei A. Ballistic performance of composite metal foams // Compos. Struct., 2015, vol. 125, pp. 202–211.
  9. Czekanski A., Elbestawi M.A., Meguid S.A. On the FE modeling of closed-cell aluminum foam // Int. J. Mech. Mater. Des., 2005, vol. 2, no. 1–2, pp. 23–34.
  10. Völlmecke C., Todt M., Yiatros S. Buckling and postbuckling of architectured materials: A review of methods for lattice structures and metal foams // Compos. Adv. Mater., 2021, vol. 30, pp. 1–12.
  11. Sadovskii V.M., Sadovskaya O.V. Analyzing the deformation of a porous medium with account for the collapse of pores // J. Appl. Mech. Tech. Phys., 2016, vol. 57, no. 5, pp. 808–818.
  12. Sadovskii V.M., Sadovskaya O.V., Luk’yanov A.A. Radial expansion of a cylindrical or spherical cavity in an infinite porous medium // J. Appl. Mech. Tech. Phys., 2014, vol. 55, no. 4, pp. 689–700.
  13. Rabotnov Yu.N. Mechanics of Deformable Solids. Moscow: Nauka, 1979. 744 p. (in Russian)
  14. Sadovskaya O., Sadovskii V. Mathematical Modeling in Mechanics of Granular Materials. Ser.: Advanced Structured Materials, vol. 21. Heidelberg: Springer, 2012. 390 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Beam loading schemes.

Download (53KB)
3. Fig. 2. Rheological scheme (a) and diagram (b) of low porous metal.

Download (93KB)
4. Fig. 3. Schematic of cylindrical bending.

Download (95KB)
5. Fig. 4. Dependence of the dimensionless bending stiffness on the parameter for (curves 1-5, respectively).

Download (104KB)
6. Fig. 5. Dependence of dimensionless thickness on the parameter for (curves 1-5, respectively).

Download (112KB)
7. Fig. 6. Calculated beam deflections: 1 - aluminum; 2 - porous aluminum; 3 - porous aluminum, without considering the seal.

Download (94KB)
8. Fig. 7. Calculated beam deflections: 1 - aluminum; 2 - porous aluminum; 3 - porous aluminum, without considering the seal.

Download (97KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».