林茜 谢普初 胡建波 张凤国 王裴 王永刚†

1) (宁波大学, 冲击与安全工程教育部重点实验室, 宁波 315211)

2) (中国工程物理研究院流体物理研究所, 冲击波物理与爆轰物理重点实验室, 绵阳 621900)

3) (北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094)

(2021 年4 月16 日收到; 2021 年5 月15 日收到修改稿)

1 引 言

强冲击载荷下延性金属层裂是一个复杂的损伤演化过程, 在细观层次上它涉及微孔洞成核、长大和聚集过程, 最后形成宏观的层裂面[1-3]. 国内外学者对延性金属层裂问题已进行了系统、深入的实验研究, 重点关注了外载荷条件、微观组织结构的影响[4-10]. 绝大多数层裂模型主要描述微孔洞成核、长大过程[1,11], 关注微孔洞成核率及分布效应[12]、微孔洞表面的位错发射[13]、微孔洞长大速率依赖性[14]、惯性效应[15,16]等众多因素的影响, 但涉及多个微孔洞聚集行为的理论描述仍然比较少. 少量学者尝试借助逾渗理论来考虑微孔洞簇之间相互作用[17,18], 这也是在平均场理论上进行建模. 事实上,微孔洞聚集行为具有高度的局域化变形特征, 将控制应力松弛速率以及层裂过程中消耗的总能量. 迄今还无法用实验手段来直接观测材料内部微孔洞长大、聚集过程.

随着计算能力的迅速发展, 许多学者采用分子动力学深入研究了高三轴应力场中微孔洞的形核和长大, 揭示了层裂损伤演化微观机理[19-21]. 然而, 分子动力学模拟技术涉及的时空尺度非常小,与实验结果很难进行对比. 为此, Becker 等[22-24]尝试采用随机撒成……