Measurement on Effective Shear Viscosity Coefficient of Iron under Shock Compression at 100GPa

The oscillatory damping curve of a shock front propagating in iron shocked to 103 GPa is measured by use of two-stage light-gas gun and electric pin techniques. The corresponding effective shear viscosity coefficient is deduced to be about 2000 Pa.s from Miller and Ahrens＇ formula. The result is consistent with that of Mineev＇s data at 31GPa, while it is higher by five orders than the predictions based on the static measurements at about 5 GPa and 2000K and molecular dynamic simulation up to 135-375 GPa and 4300-6000 K, and the discussions are presented.     

兆巴冲击压力下测量金属铝剪切粘性的实验技术改进

 由于在测量高压下金属粘性的实验中不同测量方法得到的粘性系数值存在很大的系统偏差,所以提出和完善实验方法、获得更多可靠的实验数据显得非常必要。通过改进飞片碰撞的实验技术,在101 GPa压力下测量了铝样品中冲击波前沿上正弦形小扰动的振幅衰减和反向振荡现象,借助Miller和Ahrens对非理想初始流场的解析解,求得铝在此压力下的剪切粘性系数约为800 Pa·s。     

金属材料中低加载速率下的动态韧脆转变及断裂韧性测量

金属材料在冲击下的韧脆转变现象和动态断裂韧性的测量是金属材料冲击力学性能研究的重要组成部分.针对金属材料在冲击下的韧脆转变现象认识不足和韧性材料在较低加载率下动态$J$-$R$阻力曲线难以测量的现状,提出了采用高速材料试验机, 设计专用试验夹具,测量15MnTi钢和11MnNiMo钢在不同加载速率下的韧脆转变过程,以及裂尖约束对其动态韧脆转变速率变化的影响.在高速材料试验机上采用上夹具辊刹车,通过调节压缩杆长度改变试验中裂纹扩展量的试验方法,测量了15MnTi钢三点弯曲试样件在较低加载率下的动态断裂韧性.试验发现15MnTi钢CT试验件加载速率低于0.025 m/s时呈现出韧性断裂的特点,加载速率在0.1,$\sim$,0.5 m/s时为韧脆结合型断裂,加载速率高于0.5 m/s后进入脆性断裂区; 11MnNiMo钢CT试验件加载速率大于1.5 m/s后,分层断裂过程中出现先脆断后韧段的现象;发现15MnTi钢和11MnNiMo的动态韧脆转变速率受裂尖约束的影响非常明显,面内约束和面外约束的升高都会导致材料动态脆断速率出现明显降低;还发现三点弯曲试验中, 15MnTi钢在8788 MPa$\cdot$mm/s加载率内断裂韧性随加载率的提升呈现出缓慢下降的趋势.