姚红兵,唐 旺,叶 霞

(江苏大学机械工程学院,江苏 镇江 212013)

1 引 言

金属材料在动态高压加载下形成的破裂损伤研究是当今物理学领域研究的重要课题之一。材料的动态损伤方式包含平面层裂损伤、膨胀损伤、绝热剪切损伤等形式,其中层裂作为一种典型的动态损伤形式一直是国内外研究的重点内容。冲击载荷作用于金属材料表面在金属材料内部某一位置产生两束相向传播的稀疏波,从而在该位置形成拉伸应力,当该拉伸应力超过金属材料的层裂极限时,变会对金属材料内部产生一定损伤,这种损伤形式被称为层裂。层裂的形成首先会经过微孔洞的产生、成长,随后微孔洞之间相互贯通形成较大的裂纹,最终产生层裂破坏[1]。金属材料在冲击载荷作用下的层裂行为的研究起源于Hopkinson[2],他在实验中发现当炸药在钢板一侧爆炸时,钢板另一侧会有碎片飞出。对此Hopkinson给出如下解释:炸药爆炸对钢板施加了一定压强的载荷并在钢板内部产生冲击波,由于冲击波在钢板内部某一位置相互作用产生了一定拉伸力从而导致该处发生断裂。Rinehart[3]对一系列金属进行了层裂特性研究,提出材料是否发生层裂取决于材料内部产生的拉伸应力是否高于临界应力,临界应力的大小取决于材料属性。Keller[4]等人的后续研究发现材料临界应力在不同的载荷下是不同的。Tuler与Butcher[5]也在大量试验的基础上研究发现:载荷的脉宽也在很大程度上影响着材料的层裂过程,并且载荷的脉宽越短,层裂强度越大本文将利用ABAQUS有限元软件对强激光冲击下TC4的层裂行为进行模拟研究,分析不同激光参数下的TC4的层裂特性。……