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绝热剪切变形中温升现象的研究进展

2021-07-25郭亚洲魏秋明李玉龙

高压物理学报 2021年4期

胡 博,郭亚洲,2,魏秋明,索 涛,2,李玉龙,2,4

(1. 西北工业大学航空学院,陕西 西安 710072;2. 陕西省冲击动力学及其工程应用重点实验室,陕西 西安 710072;3. 北卡罗莱纳大学(夏洛特)机械工程系,美国 北卡罗莱纳 夏洛特 28223-0001;4. 西北工业大学民航学院,陕西 西安 710072)

绝热剪切是材料在受到冲击载荷作用时出现的剪切变形高度局部化现象,常见于高速切削[1–2]、金属成型[3]和弹体侵彻[4–5]中。其中,“绝热”指该过程的时间尺度非常短(通常为几十微秒),绝大部分塑性功转化为热量且来不及散失,可近似看作未与外界发生热量交换,因此认为该过程是绝热的。部分材料在发生绝热剪切局部化后会产生一条明显区别于其他区域的窄带,称为绝热剪切带(Adiabatic shear band,ASB)。由于绝热剪切局部化的产生被认为是材料失效的前兆,因此研究绝热剪切具有重要的科学意义和工程应用价值。

1878 年,Tresca 进行了绝热剪切现象的最早相关研究,在经锤打锻造的铁棒表面发现了“X”形迹线,称之为热线(Heat lines)[6]。直到1944 年,随着Zener 等[7]相关工作的发表,人们才对绝热剪切现象有了较清晰的认识。当材料在绝热(高应变率)条件下产生一段应变增量时,应变硬化会导致应力升高,而温度升高软化会引起应力降低,当前者的升高不足以补偿后者的降低时,应力-应变曲线的斜率为负值,此时会产生绝热剪切带。此后,大量学者对相关问题进行了深入的研究和报道。

1992 年,Bai 等[8]系统介绍了绝热剪切局部化的形成以及相关理论和应用。该著作于2012 年再……

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