崔世堂

（中国科学技术大学近代力学系中科院材料力学行为和设计重点实验室， 安徽 合肥 230027）

相变是一种典型的自然现象，固体材料在受到爆炸、高速撞击等强冲击载荷作用时，可能会发生屈服甚至相变。冲击下材料的相变特性对于材料和结构的动态响应有着重大影响，因为相变后的材料实质上已经成为一种新材料[1]。TiNi 合金是一种典型的相变材料，其响应受热弹性马氏体相变支配，具有独特的伪弹性效应和形状记忆效应。由于其独特的热力学性质，在航空航天、交通运输、生物医学等高技术领域得到大量的应用[2]。

相变引起的材料非线性会强烈改变冲击波波形，造成冲击相变特有的三波结构和卸载冲击波，这些奇特的现象引起越来越多的关注。基于一维的应力-应变关系，以半无限长杆为研究对象，Chen 等[3]和Bekker 等[4]研究了阶跃载荷作用下相变波的传播问题，研究发现冲击载荷高于某一幅值时，相变区的应力和温度不连续，但对于卸载问题，并没有涉及。王文强等[5]利用简化的相变本构模型来研究宏观相边界的传播规律，在缓慢卸载的应力边界条件下，处于混合相的试件会成为变密度梯度材料。基于相同的理论模型，Bouvet 等[6]提出了一种冲击载荷作用下制备功能梯度材料的新方法。和常规弹塑性材料不同的是，相变材料在卸载时会产生卸载冲击波。在矩形脉冲载荷作用下，由于应力波和宏观相边界的相互作用，Dai 等[7]发现了一些奇异的现象，如不可逆相变可能会出现成分连续变化的混合相区，可逆相变的卸载相变界会出现分叉等。……