单轴应变：本构关系——它的内容、方法和意义

论述了单轴应变加载下固体中偏应力的基本含义和偏应力在本构关系研究中的意义。指出了加载-卸载波剖面测量在本构关系研究中的重要作用。建立了测量金属材料在平面冲击压缩下的剪切模量的基本方法，对表征固体材料弹性特性的剪切模量在冲击压缩状态下的物理含义做出了解释。根据剪切模量的一般性定义，建立了描写受冲击材料的准弹性-塑性卸载特性的有效剪切模量与纵波声速和横渡声速的关系。通过同时测量受冲击材料中的追赶稀疏波速度和波后粒子速度，获得了LY12铝在20～110GPa冲击压力和无氧铜在41～104GPa冲击压力下的声速和剪切模量，以及从冲击压缩状态卸载时沿着准弹性卸载路径的声速和有效剪切模量。 对目前广泛使用的描写单轴应变下固体材料的加载-卸载响应特性的SCG本构模型进行了分析，指出该本构关系的局限性，认为这种本构关系原则上不能用来描写受冲击材料的卸载过程。根据LY12铝和无氧铜的实验研究结果，对SCG本构关系中的剪切模量方程进行修正，讨论了修正的物理含义。修正后的方程与实验测量结果符合很好，在此基础上提出新的加载本构方程。 根据铝和铜沿着准弹性卸载路径的声速测量结果，提出了描写受冲击压缩固体的准弹性卸载的有效剪切模量方程和相应的屈服强度方程。建立了单轴应变下包含加载-卸载过程的新的本构方程。根据本文的实验测量结果，给出了铝合金和无氧铜卸载本构方程的解析形式，确定了相关参数。 依据文中提出的加载本构和卸载本构方程，对实验测量的6发LY12铝的波剖面、美国5发6061-T6铝合金的加载-卸载波剖面及冲击波衰减数据，进行了数值模拟计算和预测。计算中采用与本文测量相同的卸载本构参数，计算结果与实验结果符合很好，再现了这些波剖面的准弹性-塑性卸载行为和冲击波衰减行为。对3发无氧铜波剖面的计算模拟，也获得了令人满意的结果。 最后，从现象学出发，对发生在冲击波阵面内的弹-塑性屈服过程进行了分析，对固相区冲击波后材料的状态不在屈服面上的原因进行解释。