自由电子气冲击压缩特性的理论计算

用自由电子气模型对自由电子气(费米能为5 eV)的冲击压缩雨贡纽曲线、冲击温度进行了数值计算.冲击压力、内能和冲击温度被计算为压缩度的函数.计算结果表明,自由电子气(费米能为5eV)的冲击压缩极限近似为初始密度的4倍.     

用自由电子气模型计算金属材料冲击压缩极限压缩度

材料在一次冲击波压缩过程中的极限压缩度（材料压缩后的密度与初始密度的比值即ρ/ρ0）一直是高压物理研究领域非常关注的话题之一，它也是武器物理设计中非常重要的参数，对它的研究将有助于理解极端条件下材料的某些行为，如高度压缩条件下原子分子结构变化及粒子间相互作用规律等，这也是高压凝聚态物理学延伸到极端条件和微观层次的必然趋势。一般认为，对材料施加的压力无穷大时，材料能够被无限制地被压缩，但是大量研究已经表明在一次冲击波压缩过程中任何材料都不可能无限制地被压缩，而是存在极限压缩度，     

AD95陶瓷的层裂强度及冲击压缩损伤机理研究

采用激光位移干涉测试技术测量了AD95 陶瓷在一维应变冲击压缩下的自由面或样品/窗口界面粒子速度剖面, 确定了层裂强度及其与加载应力的变化关系, 在此基础上讨论了冲击压缩损伤程度与加载应力的关系. 研究结果表明: AD95陶瓷发生冲击压缩损伤的阈值应力约为3.7 GPa, 小于其雨贡纽弹性极限(HEL, 约5.47 GPa); 小于阈值应力不发生冲击压缩损伤, 层裂强度随加载应力的增加逐渐增大; 大于阈值应力冲击压缩损伤快速发展, 层裂强度迅速降低; 在HEL附近层裂强度降低到零, 丧失了抗拉能力, 表明材料发生了严重的冲击压缩损伤.     

二阶层级自相似四边形蜂窝动力压缩行为数值模拟

运用ABAQUS对在冲击载荷作用下二阶自相似四边形蜂窝面外方向的动态压缩行为进行了数值模拟,分析了其在冲击载荷作用下的动态压缩过程,并对孔径尺寸、冲击速度和基体材料屈服强度对其压缩模式及应力-应变关系的影响进行了研究。数值模拟表明:孔径较小的二阶自相似四边形层级蜂窝在冲击载荷作用下更易出现整体坍塌的压缩失效模式;随着基体材料屈服强度增大,平台应力值随之增加,但对平台长度没有影响;随着冲击速度的增加,冲击端平台应力值和平台长度都有所增加。     

周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究

对铜线密排结构材料开展了一维平面应变冲击压缩实验与数值模拟研究。利用激光位移干涉仪测量了样品/窗口界面速度剖面,获取了有效的结构冲击压缩实验数据。从样品界面速度曲线可以推断,密排结构冲击压缩时没有形成致密结构,在卸载过程中发生了分层。应用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了平面铜线密排结构的三维计算模型,计算得到样品冲击加载下的压缩特性,实验和数值模拟得到的界面速度和压力结果吻合较好,为后续开展柱面铜线密排结构的冲击压缩过程研究奠定了基础。     

纠缠相干态的压缩特性

研究纠缠相干态的量子纠缠特性和压缩特性。计算和分析了纠缠相干态的纠缠度和单模、双模压缩特性。讨论了纠缠和压缩二种非经典效应的关系，发现可以通过操纵纠缠度来达到增加或减弱压缩的目的。并指出了单模压缩和双模压缩表现出完全不同的特性。     

冲击压缩下PMMA的响应和光学特性

利用二级轻气炮测量了聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)在一维平面冲击压缩条件下的响应和光学特性。采用全光纤激光干涉测试技术(DPS)测量样品在冲击加载下的界面粒子速度和冲击波速度,获得了PMMA材料在冲击压力6~50GPa区间内的高精度冲击Hugoniot数据,冲击波速度不确定度小于1%。同时获得了冲击压缩条件下PMMA样品材料的高压折射率与密度的变化关系以及界面粒子速度修正系数,并实时观测到了PMMA材料中的表观冲击波速度剖面,讨论了冲击波速度剖面与真实冲击波速度的关系。     

低Z流体的单次冲击波压缩极限

低Z流体的单次冲击波压缩极限是判断各种研究高压物态方程理论和实验正确与否的重要参数。维里定律和Hugoniot方程表明,单次冲击波压缩率是由各种因素的相对重要度决定的,包括平均势能、平均动能、内部自由度的激发度和逆幂函数型势能曲线的幂指数。如果幂指数大于2,相互作用势能使流体变得比理想气体更难压缩,否则流体就比理想气体更容易压缩。内部自由度的激发总是让流体变得更容易压缩。在各种不同因素起主导作用的压强段,低Z流体的单次冲击波压缩极限不同。用一个简单的单次冲击波压缩极限的表达式解释了低Z流体在离解区域和电离区域的行为。     

200 GPa压力范围内铝和铜的等熵压缩线计算

 将冲击Hugoniot线作为Grüneisen物态方程的参考线,以冲击的初始状态为参考状态,推导得到线性和二次曲线表示的冲击绝热线所对应的等熵压缩线方程,计算了200 GPa压力范围内铝和铜两种材料的等熵压缩线,并且计算了以Hugoniot关系为基础的Appy经验物态方程导出的等熵压缩线。计算结果表明,以Appy经验物态方程导出的等熵压缩线与以线性冲击绝热线导出的等熵压缩线接近,在200 GPa压力范围内两者相差不到1.5%。将计算得到的铝的等熵压缩线与美国Sandia实验室ICE实验Z864数据进行了比较,由线性Hugoniot得到的等熵压缩线与实验数据相差不到1%,由Appy经验物态方程得到的等熵线与实验数据几乎重合,说明在200 GPa压力范围内,以Appy物态方程和以线性Hugoniot为参考来计算的等熵压缩线有较高的精度。     

用于预测疏松材料冲击压缩特性的热力学模型

 在一定的假设条件下，从基本的热力学关系出发，导出了一个新的物态方程表达式。利用这一新形式特态方程所建立的热力学模型，可预测疏松材料的冲击压缩行为。以低、中、高冲击阻抗的铝、铜和钨为示例，将本模型的理论计算曲线与实验冲击压缩数据比较，表明本模型的在宽广的压力范围内具有良好的普活性；对不同初妈密度，疏松材料的冲击压缩行为均显示出较为满意的理论经历测能力；与现有的其它疏松材料物态方程模型相比，本模型在理论上和实际应用中均具有较大的优越性。