刘龙飞 刘炼煌 胡 力 杨智程

(湖南科技大学材料科学与工程学院,湖南湘潭 411201)

引言

绝热剪切变形局部化是材料在高应变率变形条件下常见的微损伤形式之一,这种现象广泛存在于许多高速变形及破坏过程中,包括弹丸撞击和穿透、动态冲孔、爆炸破碎和高速切削等[1-3].这种微损伤的典型特征是在材料中形成了绝热剪切带(ASB),绝热剪切的出现往往预示着材料或结构发生宏观灾变的开始.因此,关于绝热剪切带诱发机制、演变规律和敏感性因素及其物理图像的研究一直是力学和材料科学领域重点关注的理论和实验课题之一,并且已经取得了许多有价值的成果[4-18].

金属柱壳作为武器战斗部结构的典型代表,其在爆炸等强动载荷下的变形和破坏机理一直是军事领域关注的重要研究课题[19-23].以往关于绝热剪切变形局部化的研究,主要采用几何特殊形状试样强制材料发生剪切局部化的方式对单个剪切带(SB)的起始、扩展和开裂行为进行研究.如Nesterenko等[24-25]通过发展厚壁圆筒(thick-walled cylinder,TWC)实验技术,研究材料自发在坍塌金属柱壳试样的截面上形成多重剪切带,为材料绝热剪切局部化敏感性的研究提供了另外一种实验手段.此外,由于柱壳特有的对称结构,观察到的多重剪切带行为具有明显的自组织特征,即剪切带沿最大剪切应力方向呈现周期性分布,并且在某些试样中形成单螺旋排列现象[11].金属柱壳在高速坍塌过程中多重剪切带的……