本文由P.J. Tan、S.R. Reid、J.J. Harrigan、Z. Zou和S. Li共同撰写，他们均来自英国曼彻斯特大学机械、航空航天与土木工程学院。该研究发表于《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》2005年第53卷，文章标题为《Dynamic Compressive Strength Properties of Aluminium Foams. Part II—‘Shock’ Theory and Comparison with Experimental Data and Numerical Models》。该研究旨在探讨铝泡沫在动态压缩下的强度特性，特别是“冲击波”理论的应用及其与实验数据和数值模型的对比。
铝泡沫作为一种轻质材料，广泛应用于冲击能量吸收领域。研究铝泡沫在动态压缩下的力学行为，尤其是其在高冲击速度下的响应，对于优化其能量吸收性能具有重要意义。本文是系列研究的第二部分，第一部分（Tan et al., 2005）通过实验研究了铝泡沫在动态单轴压缩下的响应，发现当冲击速度超过临界值时，泡沫的压缩行为表现出“冲击波”特性。本文则基于一维“稳态冲击波”模型，结合热力学方法，提出了两种不同冲击场景下的理论模型，并与实验数据和二维Voronoi蜂窝结构的有限元模拟结果进行了对比。
模型建立：研究基于一维“稳态冲击波”模型，假设铝泡沫的准静态应力-应变曲线为刚性-完全塑性-锁定（R-P-P-L）理想化模型。通过热力学方法推导了控制方程，并考虑了两种冲击场景：泡沫杆撞击刚性目标和刚性质量撞击静止泡沫杆。
实验数据对比：将模型预测结果与实验数据（来自第一部分研究）和二维Voronoi蜂窝结构的有限元模拟结果进行对比。通过热力学论证，建立了铝泡沫中“冲击波”传播的动力学存在条件。
能量吸收分析：研究了铝泡沫在冲击压缩过程中的能量吸收机制，特别是微惯性效应对能量吸收的影响。通过对比理论预测和实验数据，验证了模型在高冲击速度下的适用性。
冲击波传播条件：通过热力学分析，确定了铝泡沫中“冲击波”传播的动力学存在条件。理论预测的临界冲击速度与实验数据吻合良好，小细胞泡沫的临界速度约为108 m/s，大细胞泡沫的临界速度约为42 m/s。
动态压缩强度：理论模型成功预测了铝泡沫在高冲击速度下的动态压缩强度特性，特别是动态塑性坍塌应力和平台应力的变化趋势。实验数据显示，动态强度特性在高冲击速度下主要受冲击速度的影响，而尺寸效应和形态缺陷的影响较小。
能量吸收机制：研究发现，铝泡沫在冲击压缩过程中吸收的能量主要来自微惯性效应。理论模型预测的能量吸收量与实验数据吻合较好，特别是在超临界速度下，能量吸收量与冲击速度呈二次关系。
本文通过一维“稳态冲击波”模型，成功解释了铝泡沫在高冲击速度下的动态压缩行为。理论模型预测的动态塑性坍塌应力和平台应力与实验数据吻合良好，特别是在超临界速度下，模型能够准确描述铝泡沫的强度特性和能量吸收机制。研究还指出，动态强度增强并不总是伴随着“冲击波”传播，微惯性效应在亚临界速度下也可能导致显著的塑性坍塌应力增强。
理论创新：本文首次将热力学方法应用于铝泡沫的冲击波传播分析，提出了基于R-P-P-L理想化模型的冲击波理论，为理解铝泡沫的动态压缩行为提供了新的视角。
实验验证：通过与实验数据和数值模拟结果的对比，验证了理论模型的准确性，特别是在高冲击速度下的适用性。
应用价值：研究结果为铝泡沫在冲击能量吸收领域的应用提供了理论支持，有助于优化材料设计和工程应用。
本文还讨论了现有文献中关于蜂窝固体中“冲击波”传播的全局能量平衡方法的错误应用，并提出了正确的运动方程。此外，研究还通过二维Voronoi蜂窝结构的有限元模拟，进一步验证了理论模型的适用性，并探讨了细胞不规则性对能量吸收的影响。
总的来说，本文通过理论、实验和数值模拟相结合的方法，深入研究了铝泡沫在动态压缩下的力学行为，为相关领域的研究和应用提供了重要的参考。