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该研究由Qin Fang、Jinhua Zhang、Yadong Zhang、Jinchun Liu和Ziming Gong共同完成，研究团队主要来自中国人民解放军理工大学（PLA University of Science and Technology）。研究论文发表于期刊《Composite Structures》，具体发表日期未明确提及，但文档中引用的DOI信息显示为2015年。
该研究的主要科学领域是材料科学与工程，特别是闭孔铝泡沫材料在冲击载荷下的能量吸收能力。闭孔铝泡沫材料因其独特的金属和泡沫双重特性，在工程中广泛应用于减轻冲击和爆炸造成的损害。然而，其能量吸收能力的机制尚未完全阐明，尤其是在细观尺度（mesoscopic scale）上的响应。因此，该研究旨在通过建立三维细观模型，深入探讨闭孔铝泡沫在冲击载荷下的能量吸收能力及其机制。
研究分为以下几个主要步骤：
细观模型的建立
研究团队开发了一种三维细观模型，用于模拟闭孔铝泡沫的结构。与传统的Voronoi技术不同，该模型考虑了孔隙形状和分布的随机性，并引入了空间变化的孔壁厚度。模型生成算法包括三个步骤：生成凸多面体模拟孔隙、将孔隙随机分布到样本中，以及通过映射算法生成有限元网格。特别地，研究团队开发了一种新的算法，用于生成随机形状和分布的孔隙，并考虑了孔壁厚度的空间变化。
材料模型与仿真设置
研究使用LS-DYNA软件进行冲击仿真。材料模型包括铝泡沫的孔壁（采用塑性运动学模型）和闭孔内的空气（采用理想气体状态方程）。接触算法用于模拟冲击过程中面板与质量块之间的接触效应。此外，研究还引入了侵蚀技术（erosion technique）来模拟孔壁的失效，并设定了基于最大主应变和剪切应变的失效准则。
验证与分析
研究通过准静态（quasi-static, Q-S）和动态压缩试验验证了模型的可靠性。仿真结果与试验数据在弹性阶段和平台阶段（plateau stage）表现出良好的一致性。能量分析方法也被用于验证模型的准确性，结果显示能量比（energy ratio）和沙漏能量（hourglass energy）均在合理范围内。
冲击分析
研究团队使用验证后的模型进行了一系列冲击仿真，探讨了冲击速度、孔壁强度和孔隙率对能量吸收能力的影响。仿真结果表明，冲击速度显著影响能量吸收能力，而孔壁强度和孔隙率则分别通过影响孔壁的塑性变形和整体结构密度来影响能量吸收。
细观模型的可靠性
模型在准静态和动态压缩试验中均表现出良好的可靠性，能够准确模拟铝泡沫的应力-应变曲线和能量吸收特性。
冲击速度的影响
冲击速度越高，铝泡沫的能量吸收能力越强。然而，能量吸收能力的增加并不与冲击速度呈线性关系，这可能与孔壁的塑性变形和断裂机制有关。
孔壁强度的影响
孔壁强度越高，铝泡沫的能量吸收能力越强。特别是在高应变率下，高强度的孔壁能够承受更大的应力，从而吸收更多的能量。
孔隙率的影响
孔隙率越高，铝泡沫的能量吸收能力越强。这是因为高孔隙率的铝泡沫包含更多的孔壁，能够在冲击过程中吸收更多的应变能。
该研究通过建立三维细观模型，深入揭示了闭孔铝泡沫在冲击载荷下的能量吸收机制。研究结果表明，能量吸收能力主要源于孔壁的永久变形（塑性应变、坍塌和断裂）。冲击速度、孔壁强度和孔隙率是影响能量吸收能力的关键因素。该研究不仅为闭孔铝泡沫的材料设计提供了理论依据，还为工程应用中减轻冲击和爆炸损害提供了重要参考。
新颖的细观模型
研究团队开发了一种新的三维细观模型，能够更真实地模拟闭孔铝泡沫的随机孔隙结构和孔壁厚度变化。
全面的仿真与验证
研究通过准静态和动态压缩试验验证了模型的可靠性，并结合能量分析方法进一步确认了仿真结果的准确性。
多因素影响分析
研究系统地探讨了冲击速度、孔壁强度和孔隙率对能量吸收能力的影响，为材料优化设计提供了重要数据支持。
该研究不仅具有重要的科学价值，还为工程应用提供了实际指导。例如，在建筑结构、防护掩体和泡沫填充设备中，闭孔铝泡沫可以作为一种有效的能量吸收材料，用于减轻冲击和爆炸造成的损害。此外，研究团队开发的细观模型和仿真方法也可推广应用于其他多孔材料的研究。