吴文苍 董新龙 庞 振 周风华

*(宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室,浙江宁波 315211)

†(宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211)

引言

金属材料在爆炸、冲击等高速变形中发生的碎裂现象,一直是冲击动力学与材料领域的研究热点[1-26].最早在二战时期,Gurney[1],Taylor[2],Mott[3-4]等针对炮弹、手榴弹等壳体装药武器在爆炸载荷下的碎裂问题开展分析研究.其中,Mott[3-4]在研究炸弹壳体的动态碎裂时,将二维柱壳碎裂简化为金属环的拉伸断裂问题,并假设断裂的发生具有随机性与瞬时性,提出断裂卸载稀疏波控制碎片特征尺寸的一维统计分析方法,Mott 卸载波思想为后来众多研究奠定了学术基础.随后,一些学者从不同理论出发对金属、岩石、玻璃等材料的碎裂现象进行解释,各自提出了碎片尺寸分布的计算公式,并且做了大量实验加以验证[5-7].尤其,Kipp 等[8-9]在Mott 卸载波的传播距离控制碎片尺度的思想基础上,引入内聚断裂模型,给出了Mott 模型中的特征时间,通过Mott 波传播距离来描述碎裂过程中产生碎片的平均尺寸,其公式形式简单,不需要做关于碎裂过程的随机假设,便于应用.陈磊等[10-11]的一维数值模拟工作表明:Kipp和Grady[8-9]的韧性碎片尺寸公式(G-K 公式)能较好地预测碎片平均尺寸的下限,其中碎片个数和应变率2/3 次幂关系的趋势与Grady[12]、Altynova 等[13],Zhang 等[14]学者的大量一维韧性碎裂实验结果基本一致.Mott 卸载波传播距离控制碎片尺度的思想在一维应力理论框架上很好地描述了固体在冲击拉……