Beyond densification strain: a comprehensive evaluation of energy absorption in cellular materials
Year: 2025
Type: article
Abstract: 多胞固体材料因其优异的能量吸收特性，被广泛应用于缓冲、防护与冲击载荷管理等工程领域。随着增材制造技术的发展，各类含复杂微结构的多胞超材料或超结构可以被任意设计并制造出来，然而如何对其能量吸收能力进行准确评价，是微结构优化设计及材料优选的关键前提。本文首先梳理了多胞材料在准静态压缩条件下的典型响应模式，并系统回顾了现有以密实化应变为核心的吸能评价方法及其适用性问题。进一步地，引入能量吸收图、吸能效率与理想度等工具，从应力维度补充能量吸收行为的描述，建立起一个面向全过程、适用于多种响应形态的多维度吸能性能评价体系。其中，能量吸收图可用于在样本较少时对比不同结构在各应力阈值下的吸能表现；比能量吸收结合理想度及结构的最大吸能效率，可用于在大规模结构数据中综合判断其吸能能力。该评价体系兼顾能量吸收总量与应力水平控制的双重需求，适用于结构横向比较、设计优化及复杂响应判别。本文研究结果可为轻质多胞材料在工程防护领域的优化设计及性能评价提供参考。
Authors: Huitian Wang, Sha Yin
Institution: Beihang University
Language: English
Subfield: Mechanical Engineering
Field: Engineering
Domain: Physical Sciences
Open Access status: hybrid
OpenAlex ID: W7083829362