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

1、固體對沖擊載荷的響應有多種復雜的過程，對這些過程的研究是沖擊波物理的研究前沿和熱點。本文主要致力于研究材料動態(tài)損傷與層裂以及沖擊結(jié)構(gòu)相變，開展了以下幾個方面的工作：1)提出了一個延性材料動態(tài)損傷與斷裂的實用模型；2)建立了一個考慮固體剪切效應以及與塑性流動相耦合的結(jié)構(gòu)相變新模型；3)探討了利用量子分子動力學直接計算金屬的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、動和孔洞增長各自存在相分離的加載面，滿足各自的正交流動法則，并對這兩個問題進行了分離處理，使模型的架構(gòu)具有了較強的普適性?；w塑性加載面方程通過引入一個“映像固體”導出，這個“映像固體”的本構(gòu)關(guān)系假設由Hopkinson桿實驗確定；基于Curren以及白以龍等通過回收實驗獲得的經(jīng)驗規(guī)律，并借鑒封-經(jīng)模型建立了損傷演化方程。該模型應用于多種金屬層裂實驗的模擬，理論與實驗符合較好。 在沖擊相變新模型的建立中，導出了考慮固體剪切時的兩

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