COMSOL三维Voronoi蜂窝多孔结构损伤断裂模拟 原创

传统六边形拉伸三维蜂窝由规则六边形网格沿第三方向拉伸而成，胞元形状一致、周期排列，胞壁方向性强，整体呈现明显各向异性。三维Voronoi蜂窝则以空间随机种子点对空间进行剖分，形成不规则多面体胞元，薄壁沿胞面或胞边构成，呈非周期、无序拓扑，胞元大小与形状均具随机性。

这种几何差异赋予3D Voronoi蜂窝多方面力学优势：宏观各向同性更好，不同方向刚度和变形响应更均匀；载荷传递路径更分散，不易形成规则结构中的弱化方向；空间约束更充分，有利于提高等效刚度和强度；压缩或冲击下坍塌更渐进，更多胞元参与吸能，平台阶段更平稳；裂纹扩展路径曲折，易偏转分叉，韧性更优。因此，在复杂多轴载荷与吸能防护场景中更具潜力。

三维Voronoi蜂窝薄壁多孔结构采用CAD Voronoi 3D插件建模生成，插件可设置孔壁厚度、孔隙直径等参数。

三维蜂窝结构建立完成后，导出为sat格式文件，并导入到COMSOL内，导入时可选择长度单位，以匹配模型的实际尺寸。

进行网格划分时设置的单元尺寸建议小于多孔结构薄壁的厚度，以确保计算的精度。

将模型左侧表面施加位移约束，右侧表面指定位移，进行受拉载荷的施加。

模型在受拉破坏时发生的位移。

三维蜂窝结构受拉断裂应力分布情况。

三维蜂窝结构模型的损伤演化。

载荷-位移曲线。