一种多孔铁的高压声速和冲击熔化

 用冲击加载手段对一种多孔铁材料的高压声速进行了研究。研究结果表明,该多孔铁材料的冲击熔化压力范围在122～157 GPa之间,利用多孔铁可以测得铁在200 GPa压力内的冲击熔化温度。     

多孔铁冲击温度的分子动力学模拟

 采用Matsui和Anderson提出的Morse型有效原子对势及导带电子热激发能贡献，通过分子动力学方法（MD）对多孔铁的冲击温度进行了数值模拟。计算时，采用了在一定冲击压力下多孔铁样品已转变为均匀介质的近似。多孔铁冲击温度的模拟结果与经合理修正后的热力学计算结果相一致。这个结果表明：在一定的冲击压力下，多孔材料样品确实存在一个热力学平衡状态下的温度值。以上结论可能也适用于更高孔隙率的样品，当然这一观点还需要更多的实验结果给予证实。     

重水的冲击压缩性

 用二级轻气炮作为加载装置，测量了重水（D₂O）的冲击压缩线，压力范围为10~43 GPa。用轴对称式电磁感应探头测量冲击波速度，测量精度约1.2%~1.5%。用电探针测量飞片速度，其精度约0.5%。用对比法原理进行测量，标准样品材料为无氧铜。实验发现，重水的冲击波速度随粒子速度变化呈斜率不同的两段直线关系，两线连结处出现拐折。分析认为，这一现象可能由液体D₂O分子在冲击波作用下的离解过程引起。     

多孔材料冲击绝热线的近似计算

 本文通过对不同初始温度下密实材料的冲击绝热线进行简单的假定，并利用常压下材料的热膨胀方程，导出了多孔材料在中高压力段的冲击绝热线和等熵卸载线方程。与多孔铝、铁、铜的冲击压缩实验数据比较，证实该方程有较好的计算精度。     

冲击压缩性的高精度测量技术

 详细介绍了在冲击压缩性测量中为提高冲击波速度测量精度，在减小样品尺寸测量的相对误差以及保证安装过程不破坏其原有加工精度的技术措施。还介绍了利用多路时间间隔测量仪记录冲击波传播时间时，如何减小传输误差以及利用探针的合理布局对冲击波阵面的倾斜和弯曲畸变进行修正的方法。此外，介绍了利用光纤技术同时获得冲击波速度和冲击温度信息的技术。采用上述技术措施后使弹丸速度的测量误差约为0.2%~0.4%，冲击波速度的测量误差约为~1%。     

液态氦冲击压缩性理论计算

 采用孤立氦原子两体排斥势和微扰变分液体理论计算了液态氦一次和二次冲击压缩曲线。与文献[4]实验结果比较发现,在相同体积下,理论计算压力偏高30%~50%,表明高温高密度状态下,氦原子间的等效排斥势比孤立氦原子两体排斥势低很多。文中分析讨论了引起液态氦在高压下异常“软化”现象的可能机制和理论处理方法。     

纳米多晶铁的冲击相变研究

利用分子动力学方法研究了不同晶粒度的纳米多晶铁在冲击压缩下的结构相变过程,模拟结果表明:纳米多晶铁的冲击结构相变(由体心立方(bcc)结构 α 相到六角密排(hcp)结构 ε 相)发生的临界冲击应力在15 GPa左右.纳米多晶铁在经过弹性压缩变形后,晶界导致的塑性变形开始发生,然后大多数相变从晶界成核并最终发展为大规模相变.不同变形过程在应力和粒子速度剖面上能得到清晰的体现,并通过微观原子结构分析分辨.冲击压缩后的微观结构以晶界原子和以fcc结构原子充当孪晶界的hcp原子为主.晶粒度明显影响晶界变形及相变 关键词： 冲击相变 纳米多晶铁 冲击波 分子动力学     

Cu/PMMA复合材料的声速与冲击响应行为

基于熔融共混法,制备了一系列不同配比且随机分散的Cu/PMMA复合材料,重点研究了Cu颗粒含量对PMMA基体声速与冲击压缩行为的影响。超声测试结果表明,随着Cu颗粒含量的增加,声波的衰减使材料的横、纵波声速皆呈缓慢下降趋势,由此使体积声速亦呈减小趋势。基于平板撞击实验,获得了冲击压力在1.1~6.0 GPa范围内各复合材料的冲击波速度-粒子速度方程。Cu/PMMA复合材料声阻抗的升高使Hugoniot参数λ逐渐增大,而零压体积声速减小,与常压体积声速所表现出的变化趋势一致。结合已有的压力-粒子速度关系模型,对各材料的压力-粒子速度曲线进行了讨论。在此基础上,归纳出一种基于上述模型的用于预测金属粒子填充聚合物基复合材料压力-密度关系的可靠方法。     

孔洞排布对PMMA多孔材料冲击响应行为的影响

多孔材料具有轻质、缓冲减震、吸能等特点,在加载路径调控、爆炸或冲击防护领域具有广泛的应用前景。采用格点-弹簧模型(离散元方法),模拟多种孔洞排布方式的PMMA多孔材料在冲击加载过程中的早期孔洞塌缩破坏、应力分布与粒子速度等冲击响应行为。结果表明:在冲击加载过程中,裂纹萌发于孔洞侧向(垂直于冲击波方向)附近区域,孔洞破坏形式以剪切断裂为主;在不同的孔洞排列模型中,孔洞与孔洞之间均存在剪切裂纹相互贯通现象,促进孔洞体积压缩致密化,且孔洞排列方式不影响冲击波传播速度;四角点阵模型有效减缓孔洞附近区域的应力集中;四角点阵、三角点阵、锥形递减排列、锥形递增排列模型都显著影响PMMA多孔材料的冲击波阵面平整性;孔洞的随机排列模型对降低粒子速度最有效,四角点阵排列模型对降低波阵面后压力贡献最大。     

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。     

轻气炮低温靶的结构及液态CO2冲击压缩特性的研究

 介绍了一种二级轻气炮的低温靶（温度可调范围为180～290 K）系统以及高纯度低温分子液体样品的制备技术。利用该项技术，我们在低温靶中成功地制备出了符合冲击实验要求的液态CO₂样品，并在20~60 GPa区域获得7个冲击压缩数据点。经分析发现，液态CO₂在30 GPa附近发生了冲击相变。     

多孔铝中热击波的数值模拟

 本文利用数值模拟方法对多孔铝在热击波作用下的力学效应进行了分析和研究。文中对用于描述多孔材料本构关系的p-a方程进行了改进，使其具有更为广泛的适用性和合理性，尤其是在描述多孔材料发生熔化出现零压时，具有突出的优越性。在处理压强p和多孔材料的多空度a的关系时，我们采用了M. M. Carroll的空心球壳模型，并考虑到热辐射引起的能量沉积作用，对其进行了修正，使其能恰当地反映出在热辐射条件下所遵循的规律。描述材料状态变化的是GRAY的金属三相物态方程。由上所述建立起来的这套方程及其对多孔材料中热击波的处理结果都具有一定的价值。     

冲击压缩下金属/窗口界面热弛豫过程的热阻模型研究

 研究了金属/窗口界面在冲击压缩下的热弛豫过程。从热阻模型出发，给出了弛豫时间常数与界面热阻以及材料热输运系数之间的函数关系。讨论了本文模型与Grover和Urtiew模型之间的关系。对两种不同的实验记录图像进行了解释，对产生界面热阻的原因进行了初步分析。     

材料预加热冲击压缩实验技术及高温下不锈钢的动态响应

 建立了用于轻气炮上冲击压缩实验的材料预加热系统及相关实验技术。介绍这一系统的原理、构造及操作。利用这一系统，在加载幅度8 GPa的恒定载荷下，得到了初始温度300～980 K范围内HR-2抗氢不锈钢的动态响应特性，包括层裂强度、Hugoniot弹性极限、卸载声速及它们随温度的变化规律。     

测量冲击压缩下绝缘材料电阻率技术的一个改进

 对A. C. Mitchell等的测量冲击压缩下绝缘材料电阻率的技术做了改进，其主要之点是，在测量电路中增加了一个记录冲击波进入试件的电支路，并在新支路中串接一个基准电阻。这样做的好处是：（1）便于提高试件电阻信号的电平，或提高试件电阻的可测上限范围；（2）可以用基准电阻的实测值对试件的实测电阻值进行校核；（3）可以同时测得试件中的冲击波速度值。文中还以聚四氟乙烯材料的实测结果为例，对本方法的特点做了初步讨论。     

冲击压缩下NaCl单晶光辐射特性的研究

 用光辐射技术研究了氯化钠单晶冲击压缩下的光辐射特性,得到了在45～70 GPa压力范围内NaCl单晶的光谱吸收系数随冲击压力的变化,把这一结果与Kormer等人的结果比较,发现在较低压力下与Kormer等人的结果相差较少,当压力较高时实验结果比Kormer等人的结果约大1个数量级。并用实验结果计算了电子迁移率随冲击温度的变化,得到的结果与Ziman理论基本一致,从而解决了一直来Kormer的实验结果与Ziman理论不一致的困难,进一步证明了Ziman理论的正确性。     

用冲击压缩数据计算物质结合能的一个简便解析方法

 在材料性质满足：（1）可用波恩-迈耶势描述其结合能；（2）自由电子对热能的贡献可忽略不计；以及（3）冲击波速度关系式可用直线关系描述的条件下，本文导出了一个用冲击绝热线数据直接计算该材料结合能和格临爱森物态方程的简便解析公式。给出了用本文方法计算Be，Al，Cu，Ta，U等十七种金属的冷能和冷压方程的结果。将本文结果与徐锡申等和Zharkov等的数值计算结果相比较，发现在冲击压缩测量的实验误差范围内，大多数金属的符合程度是比较好的，但Be，Ni和Pb三种金属除外。本文中对上述偏差的可能原因也做了讨论。