Al基含能结构材料的Johnson-Cook本构模型及失效参数研究

利用万能实验机和Hopkinson杆装置测试了Al基含能结构材料在不同温度下的静动态力学性能，分析实验结果得到了温度效应和应变率效应对材料力学性能的影响及该合金的Johnson-Cook本构模型参数.结合二维数字图像相关(DIC)方法，研究了Al基含能结构材料的失效应变与应力三轴度及温度之间的关系，得到了该合金的Johnson-Cook失效模型参数.通过平面撞击实验获得了Al基含能结构材料粒子速度和应力波波速之间的经验线性关系和该合金的Grüneisen系数.基于实验获得的材料本构关系和状态方程参数，完成了Al基含能结构材料超高速撞击多层间隔薄钢板的数值模拟，结果表明，数值模拟中靶板的毁伤模式、破孔直径及弹坑主要散布区和实验结果吻合.     

一种超高温动态力学行为测试及原位图像获取方法

提出了一种新的超高温(1 600℃)动态力学性能测试及原位图像获取方法:在原有分离式Hopkinson压杆的基础上,利用加热源为Mo Si2的超高温炉实现超高温环境,采用两个活塞组成双同步系统,利用高速摄像机记录动态变形过程。为了验证所提方法的可行性,以TC4钛合金和Si C陶瓷为研究对象,进行超高温动态力学性能测试,其中:在TC4钛合金实验中,应变率为2 000 s-1,温度范围为20~1 400℃,测得其流动应力从1.6 GPa降到150 MPa;在Si C实验中,应变率为250 s-1,温度范围为20~1 200℃,测得其压缩强度从250 MPa降到220 MPa。根据高速摄像机记录的试样动态变形过程,分析试样的破坏模式,结果表明:在高温空气环境下,TC4钛合金试样表面有氧化层裂开现象,而在氩气环境下则没有;室温下,Si C试样初始裂纹产生时的应力为压缩强度的80%,而在1 200℃下为压缩强度的99%。