延性材料沖擊響應(yīng)：動(dòng)態(tài)損傷與斷裂、結(jié)構(gòu)相變的新模型.pdf

1、固體對(duì)沖擊載荷的響應(yīng)有多種復(fù)雜的過(guò)程，對(duì)這些過(guò)程的研究是沖擊波物理的研究前沿和熱點(diǎn)。本文主要致力于研究材料動(dòng)態(tài)損傷與層裂以及沖擊結(jié)構(gòu)相變，開展了以下幾個(gè)方面的工作：1)提出了一個(gè)延性材料動(dòng)態(tài)損傷與斷裂的實(shí)用模型；2)建立了一個(gè)考慮固體剪切效應(yīng)以及與塑性流動(dòng)相耦合的結(jié)構(gòu)相變新模型；3)探討了利用量子分子動(dòng)力學(xué)直接計(jì)算金屬的Hugoniot關(guān)系，以便從理論上構(gòu)建材料物態(tài)方程的問(wèn)題。 在損傷與斷裂的模型中，證明受損傷材料體的基體塑性流

2、動(dòng)和孔洞增長(zhǎng)各自存在相分離的加載面，滿足各自的正交流動(dòng)法則，并對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了分離處理，使模型的架構(gòu)具有了較強(qiáng)的普適性。基體塑性加載面方程通過(guò)引入一個(gè)“映像固體”導(dǎo)出，這個(gè)“映像固體”的本構(gòu)關(guān)系假設(shè)由Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)確定；基于Curren以及白以龍等通過(guò)回收實(shí)驗(yàn)獲得的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，并借鑒封-經(jīng)模型建立了損傷演化方程。該模型應(yīng)用于多種金屬層裂實(shí)驗(yàn)的模擬，理論與實(shí)驗(yàn)符合較好。 在沖擊相變新模型的建立中，導(dǎo)出了考慮固體剪切時(shí)的兩

3、相平衡面的微分方程，以及相變過(guò)程中兩相塑性流動(dòng)滿足的基本關(guān)系式，類似的方程在文獻(xiàn)中我們尚未看到。結(jié)合以上兩個(gè)模型，我們對(duì)鐵的具有相變和層裂的復(fù)雜過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，理論與實(shí)驗(yàn)符合較好，再現(xiàn)了卸載沖擊波以及“回滯效應(yīng)”等現(xiàn)象。 最后，利用量子分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，獲得了銅的沖擊(D，u)關(guān)系，λ值為1.53，與實(shí)測(cè)值1.50吻合得較好，經(jīng)過(guò)“零點(diǎn)與有限溫度效應(yīng)”修正的C0與實(shí)驗(yàn)值3.93km/s偏差為3.8％。這表明，使用量子分子動(dòng)力學(xué)