高应变率加载下材料的损伤破碎规律

对材料损伤破碎规律的分析是研究材料损伤断裂行为的一种有效途径。本文着重介绍了高应变率加载下材料损伤破碎规律的研究进展、基于损伤断裂机理的研究以及材料损伤破碎过程自相似性的分形理论研究,讨论了材料损伤破碎规律与材料自身属性和外部加载条件的相互关系。     

PZT 95/5陶瓷电致失效机理研究

对PZT 95/5陶瓷在直流电场、脉冲方波电场以及半正弦波电场作用下的失效机理进行了理论和实验分析.结果表明:在直流作用下,其失效机理以热-电耦合失效为主;而在脉冲电场作用下,考虑振动冲击效应以及相关的力谱分布,脉宽越短,能量向高频偏移,越可能发生力-电耦合失效;当脉宽增加,PZT 95/5陶瓷失效机理将从力-电耦合失效逐步转变成直流失效模式. 关键词： PZT 95/5 失效机理 直流电场 脉冲电场     

拉伸应变率对20钢层裂特性的影响

采用轻气炮加载技术和激光速度干涉(VISAR)测速技术相结合,对不同拉伸应变率条件下20钢的层裂特性进行了实验研究。通过改变飞片和样品的几何尺寸来调整拉伸应变率的大小,研究了拉伸应变率对20钢层裂强度的影响。实验的拉伸应变率的变化范围为104~106 s-1,最大拉伸应变率接近激光加载所能产生的拉伸应变率,相比激光加载,薄飞片技术容易保证一维应变条件。实验结果显示20钢的层裂特性明显依赖着拉伸应变率的大小,106 s-1条件下层裂强度比104 s-1时提高近70%。基于对数值计算结果的分析,讨论了影响层裂强度的主要外载荷因素。     

冲击波垂向加载下PZT 95/5铁电陶瓷的去极化和放电过程分析

电极化后的PZT 95/5铁电陶瓷能够在冲击波作用下快速去极化并释放束缚电荷,形成高功率的瞬态输出电能。对于垂直于极化方向的冲击波加载情况,通过将去极化过程中的铁电陶瓷等效为电流源、电容和电导的并联电路,综合考虑冲击波压力对波速和去极化相变过程的影响,以及冲击波前、后铁电陶瓷的介电常数和电导率变化,建立了描述冲击波垂向加载下PZT 95/5铁电陶瓷去极化和放电过程的模型,解析获得了铁电陶瓷的放电电流表述。在此模型基础上,开展了短路和电阻负载条件下PZT 95/5铁电陶瓷在冲击放电过程中的输出电流特征分析,并与相关实验结果进行了对比。结果表明:模型能较好地模拟实验观测的铁电陶瓷PZT 95/5的冲击放电过程,以及冲击波压力、负载电阻等对冲击放电输出电流的影响规律。     

Crystal-Orientation Dependent Evolution of Edge Dislocations from a Void in Single Crystal Cu

The micro-void growth by dislocation emission under tensile loading is explored with focus on the influence of crystal orientations. Based on the elastic theory, a dislocation emission criterion is formulated. It is predicted that the preferential location of dislocation nucleation and its threshold stress are dependent on the crystal orientation. Large-scale molecular dynamics （MD） simulations are also performed for single crystal copper to illustrate the dislocation evolution pattern associated with a nano-void growth. The results are in line with those given by the theoretical prediction. As revealed by MD simulations, the characteristics of void growth at micro-scale depend greatly on the crystal-orientation.     

〈111〉晶向冲击加载下单晶铜中纳米孔洞增长的早期动力学行为

利用分子动力学方法模拟计算了单晶铜中纳米孔洞在沿〈111〉晶向冲击加载下增长的早期过程.测量发现不同加载强度下等效孔洞半径随时间近似成线性变化.观测到单孔洞增长的两种位错生长机理：加载强度较低时，只在沿着冲击加载方向的孔洞顶点附近区域有位错的成核和运动；而随着加载强度超过一定阈值，在沿冲击加载和其垂直方向的孔洞顶点区域都观察到位错的成核和运动.在前一种机理作用下，孔洞只沿加载方向增长；在后一种机理作用下，孔洞同时沿加载和垂直于加载方向增长.分析孔洞表面原子的位移历史，发现沿加载及与其垂直方向的孔洞顶点沿径向的速度基本恒定，由此提出了一个孔洞生长模型，可以解释孔洞增长的线性生长规律. 关键词： 纳米孔洞 分子动力学 冲击加载 位错     

冲击波温度和压力对二氧化钛相变的影响

 介绍了一种简便易行的降低疏松固体物质冲击波温度的方法，其要点是用液体石蜡充填样品的空隙。以用粉末锐钛矿压装成型的样品为例，对比了不充填和充填液态石蜡时冲击波作用的结果。在同样的冲击加载条件下（均为钢飞片，撞击速度为3.16 km/s），估算两种样品中达到的压力分别为36.3 GPa和46.8 GPa，平均温度分别约为4.7×10³ ℃和2.0×10³ ℃，即：充填液态石蜡的样品中压力增加了约10 GPa，但平均温度降低了近3×10³ ℃。对冲击后回收样品的分析结果表明，不充填石蜡样品的主要产物为金红石，即冲击波产生的高温起了主要作用。而充填液态石蜡时，主要生成β-TiO₂高压相，即高压起了主要作用。     

冲击加载下20钢中弹性前驱波衰减与应力松弛行为实验研究

 通过改变样品厚度，对平面冲击加载下20钢的弹性前驱波的波幅衰减和应力松弛进行了实验研究。采用激光速度干涉测速仪（VISAR）实测了样品后自由面速度历史，采样频率达到1 ns，保证了实验结果的准确性。实验结果显示：Hugoniot弹性极限随着传播距离呈指数衰减，在所研究的样品厚度范围内，Hugoniot弹性极限减小了44%；应力松弛行为和弹性前驱波的上升沿时间也依赖于传播距离；冲击加载的强度对材料动态屈服行为的影响很小。     

立方氮化硅及其冲击波合成

 立方氮化硅是高温高压研究近期合成得到的一种新物相，与已经在工业上普遍使用的氮化硅的两种六方物相（α相和β相）相比，新物相的密度增加了26%，预期是一种新型功能材料。简要综述了立方氮化硅的研究进展和存在的问题，讨论了立方氮化硅的人工合成和相关物性研究、Ⅳ(A)族氮化物（Ge₃N₄、Sn₃N₄、C₃N₄）的高密度物相研究，以及后尖晶石相氮化物的实验和理论探索等问题。介绍了作者最近利用炸药爆轰加载技术开展的冲击波合成实验结果，以α相氮化硅为冲击压缩前驱体，实现了在单次冲击波压缩实验中合成出了克量级立方氮化硅粉体，为进一步开展立方氮化硅的性能研究奠定了基础。     

Effect of Temperature on the Void Growth in Pure Aluminium at High Strain-Rate Loading

With the environment temperature varying from 273 K to 773 K, the dynamic process of void growth in pure aluminium at high strain-rate loading is calculated based on the dynamic growth equation of a void with internal pressure. The result shows that the effect of temperature on the growth of void should be emphasized. Because the initial pressure of void with gas will increase and the viscosity of materials will decrease with the rising of temperature, the growth of void is accelerated. Furthermore, material inertia restrains the growth of void evidently when the diameter exceeds 10 μm. The effect of surface tension is very weak in the whole process of void growth.