延性金属层裂自由面速度曲线特征多尺度模拟研究*
2021-09-10王云天曾祥国陈华燕祁忠鹏
爆炸与冲击 2021年8期
关键词:模型
王云天,曾祥国,陈华燕,杨 鑫,王 放,祁忠鹏
(1.四川大学建筑与环境学院,深地科学与工程教育部重点实验室,四川 成都610065;2.成都理工大学环境与土木工程学院,地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 四川 成都610059;3.西南大学材料与能源学院,重庆400715)
延性金属在强动载荷下的动态破坏是冲击动力学中重要的基础科学问题之一,随着国防建设、汽车工业以及航空航天等领域的发展,深入地了解延性金属在高速冲击下的动态损伤有着重要的意义[1]。层裂是延性金属动态损伤的一种典型表现形式,层裂实验中得到的自由面速度曲线包含了延性金属在动态破坏过程中的丰富信息[2-3]。在对延性金属层裂行为的研究中,平板撞击(planar plateimpact,PPI)实验是目前主要采用的一种研究方法,实验过程中内部波系传播如图1(a)所示:飞片在t0时刻以一定速度撞击样片,二者相撞时会分别传入冲击波,当冲击波到达样片自由面和飞片后表面后会形成反射稀疏波,两束稀疏波会在样片内部相遇并产生拉伸区域,由此引起的内部损伤逐渐累积,直至材料失效断裂。Curran 等[3]基于对大量实验结果的分析,指出延性金属的层裂是由于内部的微损伤形核、生长和聚集后,形成层裂飞片的复杂动力学过程。
Antoun 等[4]对层裂的研究历史和现状作了权威性总结,指出了层裂研究还有许多问题尚待解决。Thomas等[5]采用对称碰撞的方式研究了铁在低于冲击相变阈值下的层裂行为,并对铁在低速冲击下的Hugoniot 弹性极限与层裂强度进行了分析;……
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