混凝土层裂强度测量的新方法

提出了利用Hopkionson压杆测量混凝土层裂强度的新实验方法:用高聚物材料取代传统的金属材料透射杆,混凝土试件为细长杆,由于高聚物波阻抗比混凝土小,试件中压缩波在试件/吸收杆界面反射后形成拉伸波使试件产生层裂破坏,通过吸收杆上透射波形可以确定混凝土层裂强度。由于波在粘弹性材料中的弥散效应,吸收杆中透射波形会发生变化,但三维有限元分析表明,在利用吸收杆上透射波确定混凝土层裂强度时弥散产生的影响可以忽略。按照一维特征线理论,可以由吸收杆上的应变波形确定出混凝土材料的层裂强度。     

Effect of the grain size on the macroscopic response of aluminum to shock loading

Shock tests of two lots of a 1420 aluminum-lithium alloy are performed. The mean grain size is 24 μm in the first lot and 1.6 μm in the second lot obtained by the method of equal-channel angular pressing. Two characteristics of dynamic strength of the material were determined in experiments on the high-velocity impact of flat samples: threshold of dynamic stability with respect to compression on the fore front of the compression pulse and spall strength of the material. The materials of both types have an identical threshold of dynamic stability with respect to compression, whereas the spall strength of the microcrystalline alloy is 20% greater than the spall strength of the polycrystalline alloy. The reason is the consumption of energy on structure formation in the coarse-grain material in passing to a larger-scale structural level (in the case with a fine-grain material, such a structure is available in the initial state). The experiments reveal the presence of a second plastic front whose amplitude is approximately 10% of the first plastic front. __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika i Tekhnicheskaya Fizika, Vol. 48, No. 6, pp. 135–146, November–December, 2007.     

延性材料平面冲击波基本实验数值模拟的若干问题

假设屈服强度正比于剪切模量,分别构建了四种强度模型,并用于数值模拟Ly12铝的平面冲击波试验的质点速度剖面以及钨合金的平面冲击波试验的锰铜计应力记录.研究发现,基于Steinberg等的屈服强度模型比较符合实验.还对平面冲击波试验的层裂现象进行了简化的数值模拟,其中,采用了该文作者所提出的一种基于空穴聚集的层裂模型,该模型的特点是分别引入了层裂过程的早期及后期应力松弛方程.     

干燥和水饱和花岗岩的动态断裂特性

利用霍布金森压杆实验研究了干燥和水饱和花岗岩试件的动态应力应变关系。实验得到了干燥和水饱和花岗岩试件的平均动态拉断强度，表明水饱和花岗岩试件和干燥花岗岩试件的抗拉强度与加载速率具有不同的关系。对实验中实测试件层裂片的厚度进行了计算分析，对岩石类介质的动态断裂准则提出了初步见解。     

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。     

电子束辐照硬铝产生热击波及层裂的估算

 本文对LY-12铝受到强流低能相对论电子束辐照时产生的热击波及层裂效应进行了估算。在预估中等能量沉淀产生材料的动态响应时必须适当地考虑熔化过程。我们所用的状态方程是GRAY三相状态方程，它对熔化区域中的金属作了详细且在热力学上更为完善的描述。将计算值同实验结果进行比较表明，二者基本上是一致的。     

弹丸爆炸驱动过程中层裂控制的研究

在弹丸爆炸驱动过程中,对厚度大于一定尺寸的弹丸,为降低弹丸内部负压以避免其层裂,通常对弹丸前端进行封装。研究发现,在爆炸产生的加载脉冲下,封装后的弹丸可能产生两次负压。一次负压的产生仅与选择的封装材料有关,二次负压的产生同时还与封装材料的厚度有关。通过理论推导得到了在给定弹丸材料和封装材料的情况下,为使弹丸不产生一次负压,加载冲击波和卸载稀疏波波后压力应满足的临界条件;同时导出了一次负压为零时,在弹丸不产生二次负压的条件下,封装材料厚度的临界值。采用AUTODYN有限元软件,对钢、铝弹丸封装材料不同的情况进行数值模拟,验证理论解的正确性;另外还对比研究了三角形冲击波加载的情况。研究结果可为弹丸爆炸驱动过程中封装材料的设计提供参考。     

短脉冲载荷下金属材料的层裂破坏

 本文用点炮加载聚酯薄膜飞片撞击金属靶材料，飞片速度0.714~2.24 km/s，脉冲宽度40~80 ns，击靶压力为2.280~11.952 GPa。在回收的铝、铜和钢靶样品上观察到层裂现象。通过金相分析发现它们的破坏方式与在一般较长脉冲加载下的破坏方式相似，铝和铜以延性方式破坏；钢则以脆性方式破坏。一维和二维数值模拟结果表明通常的几种层裂判据在这个应力、应变和应变率范围内也基本上适用。     

相变引起金属靶板异常层裂的应力波分析

 采用唐志平等提出的一种简单混合相相变本构模型,运用特征线分析方法,通过对靶板中弹塑性波和宏观相边界传播情况的分析,对一些异常层裂现象产生的机理给出了理论解释。分析表明,（逆）相变过程的发生会强烈地改变靶板中的冲击波波形,形成所谓的三波结构和稀疏冲击波,板中某些位置还可能出现驻定相边界,各波系间的相互作用更加复杂,从而可能导致一些特殊层裂现象的发生。     

钽的层裂实验数值模拟

 采用连续介质力学基唯象模型模拟分析了钽的平板撞击层裂行为。该模型包括了材料的非线性弹性（状态方程）、率相关塑性和孔洞的形核及生长等多种效应，并且采用一种对角隐式Runge-Kutta方法来求解本构率方程组，提高了热粘塑性本构关系计算的稳定性及精度。将数值模拟结果和相关实验数据进行了对比分析，结果表明，对于样品中的拉应力峰值明显高于材料层裂强度的实验（中、高速平板撞击实验），理论模型具有较好的预估能力，但对于临界层裂问题（低速平板撞击实验），该模型对材料损伤与失效过程的描述可能不够准确，需要进一步改进。