概述
本数据集论文构建了一套完整的档案资料，包含纳米多孔金（NPG）结构的三维断层扫描重建图像文件、有限元模拟用体积网格文件、结构及其力学性能的表格数据。该存档数据可作为纳米多孔网络材料的数据库，在材料科学领域重复应用于数值模拟、增材制造、机器学习等。
基础材料为由脱合金工艺制备的纳米多孔金，固体分数约 0.30，韧带尺寸范围是 20-400 nm。使用 Simpleware 软件对 FIB/SEM 图像数据进行重建，获取纳米多孔网络的比表面积、固体体积、固体体积分数等结构参数，评估三维微观结构的连通性。在 Simpleware FE 模块生成体积网格模型后导入 Abaqus 软件，分别沿三个主轴方向进行单轴压缩下的力学响应评估，根据所得应力-应变曲线确定每个结构的杨氏模量与屈服强度。由真实应变增量分析弹性与塑性泊松比。
数据描述
五种不同的纳米多孔结构以韧带尺寸 L区分，L = 20 nm的试样代表脱合金状态，其余较大韧带尺寸试样是通过热退火期间的表面扩散获得。
为确保体素接近各向同性，三个轴向的体素厚度相当。根据各个试样的特征结构尺度匹配对应的体素分辨率，并随韧带尺寸增大。依据代表性体积的边长应大于韧带尺寸的 15 倍，裁剪出代表性体积单元作为能够准确获取 NPG 试样材料关键微观结构参数与力学性能的最小体积。通过 Simpleware 软件中 Measurements 区域的统计工具得到表面积、体积、体积分数，计算比表面积。
数据集中包含四种主要数据类型：（1）实验制备 NPG 的三维断层扫描重建图像文件（2）基于断层扫描数据生成的体积网格模型文件（3）通过有限元模拟获取的力学响应数据，包含应力-应变行为和泊松比（4）NPG 试样的结构与力学性能汇总表。
网格划分
通过阈值工具进行图像分割，并将独立的孤岛删除，即对力学性能没有贡献的断连部分。在 Simpleware FE 模块设置网格划分参数：
- 网格划分算法：FE Free
- 单元类型：纯四面体
- 粗糙度：-50
- 节点集：x、y、z 方向的最小与最大边界处
对同一试样分别采用 -50 和 -10 的粗糙度进行基准模拟对比，生成的网格单元数量分别为 1.32 × 106 和 6.15 × 106。通过有限元模拟获得工程应力-应变曲线，结果表明两者差异极小（相对误差 < 2%），在弹性阶段（应变 < 0.002）甚至近乎完全重合。因此验证，采用粗糙度为 -50 的参数设置足够确保网格划分的可靠性。
有限元模拟
在 x、y、z 方向的最小边界节点集上施加对称边界条件，通过在加载方向的最大边界节点集上施加位移/旋转边界条件来模拟单轴压缩，同时允许其在另外两个方向上自由位移。不考虑几何非线性效应，即 NLgeom = off。金材料属性设置为：杨氏模量 81 GPa，屈服应力 700 MPa，泊松比 0.42，加工硬化率 1000 MPa。压缩测试模拟至应变量为 0.15。
参考
- Li Y, Hu K, Lilleodden E T, et al. Datasets for structural and mechanical properties of nanoporous networks from FIB reconstruction[J]. Data in Brief, 2025: 112152.
- 数据集下载：https://tore.tuhh.de/entities/product/d4859f3a-bb47-49b5-a999-f6d3806dfc7f