Grüneisen系数与铝的高温高压状态方程

基于Gray金属三相状态方程模型,分别采用ργ=常数,Gray,GRIZZLY的Grüneisen系数模型和从头算给出的Grüneisen系数,系统计算了铝的熔化曲线、等熵压缩线、等温压缩线和等熵卸载线,计算结果与实验数据比较表明;在冲击压力约为500GPa的宽广压力范围,GRIZZLY Grüneisen系数模型是最适合描述铝的热力学特性的形式,ργ=常数模型次之,在高压区,Gray和从头算的Grüneisen系数的计算结果与实验值差距较大. 关键词： Grneisen系数 状态方程 铝     

Grüneisen状态方程的数值解及其应用

从Grüneisen状态方程、冲击绝热关系出发,给出求解相关微分方程组的Runge-Kutta法格式.研究钨材料的内部压力、Grüneisen系数、冷压、冷能与比体积之间的数值关系,得出Grüneisen系数、冷压、冷能及常温下压力随比体积的变化曲线.计算给出的压力一比体积关系同实验数据符合较好.在此基础上给出两个压缩状态(比体积分别为V1,V2)下压力随温度变化的曲线,说明温度的变化对压力的影响小于比体积变化的影响.     

基于晶体三维点阵热振动物理力学分析的Mie-Grüneisen状态方程

根据晶体结构建立了三维定容热振动的微观物理力学模型,由力学方程推导出了点阵热振动能量与外力的微观热振动的力学关系。在微观热振动关系中引入宏观统计物理量,直接从物理力学模型得到了Mie-Grüneisen固体状态方程和Grüneisen系数的表达式。根据晶体结构中的原子排列规律,对简单立方、面心立方、体心立方、金刚石立方晶体和理想密排六方晶体的Grüneisen系数的表达式进行了证明。结果表明,这些对称性晶体结构的Grüneisen系数与冷压具有统一的微分关系,与晶体结构无关。     

Mie-Grüneisen状态方程的物理力学释义

通过建立一种简单的固体一维点阵定容热振动的物理力学模型,完全由力学方程推演出了Mie-Grüneisen形式的固体状态方程,并从力学本质上明确了热压力的物理意义是原子热振动时均值所造成的作用力偏载量。所得Grüneisen系数与频率的关系说明,真实三维晶体的Grüneisen系数与晶体结构相关。在简单立方晶体的情况下,获得了与Dugdale-MacDonald公式形式相同的Grüneisen系数-冷压微分关系式。研究结果证明,在状态方程构建方面,"物理力学"是一种非常有效的研究工具。     

冲击加载下NaCl单晶高压声速与温度的同步测量

基于二级轻气炮和多通道辐射高温计,测量了45~85GPa压力范围内NaCl单晶的B2相区、B2-液相混合相区和液相区的高压声速和温度。通过高压声速数据,确定了NaCl单晶的冲击熔化压力区间为58~67GPa。当压力为67GPa时,NaCl单晶的冲击熔化温度为3 740K。计算了NaCl单晶的等熵体模量、Grüneisen系数和定容比热容,对比分析了多种模型对Grüneisen系数高压演化特性的描述。结果显示,根据吴强模型计算的Grüneisen系数不但在液相区与冲击压缩实验结果吻合得非常好,而且在低压区也与金刚石压砧实验结果及有限应变计算结果吻合得非常好。     

用PVDF压力计研究未反应JB-9014钝感炸药的Grüneisen参数

为了获得未反应JB-9014炸药的Grüneisen参数Γ,在火炮加载平台上对JB-9014炸药进行一维平面冲击实验。实验中,将炸药样品安装于两个铜板之间,两个PVDF压力计分别安装在炸药样品前表面和中部,记录两个位置处的压力随时间的变化历程;将圆形铜板作为飞片安装于弹托前表面,利用火炮加速弹托,使飞片以一定速度撞击样品装置前铜板,前铜板中产生右行冲击波对炸药样品形成一次压缩;随后冲击波在炸药样品/后铜板交界面发生反射,产生左行冲击波对炸药样品形成二次压缩。假设炸药样品的Grüneisen参数Γ为常数,计算不同Γ值下炸药样品前表面和中部压力随时间的变化历程,将不同Γ下的计算值与实验值进行对比,获得了JB-9014钝感炸药Grüneisen参数的最优值,为1.7。     

用PVDF压力计研究未反应JB-9014钝感炸药的Grüneisen参数北大核心CSCD

为了获得未反应JB-9014炸药的Grüneisen参数Γ,在火炮加载平台上对JB-9014炸药进行一维平面冲击实验。实验中,将炸药样品安装于两个铜板之间,两个PVDF压力计分别安装在炸药样品前表面和中部,记录两个位置处的压力随时间的变化历程;将圆形铜板作为飞片安装于弹托前表面,利用火炮加速弹托,使飞片以一定速度撞击样品装置前铜板,前铜板中产生右行冲击波对炸药样品形成一次压缩;随后冲击波在炸药样品/后铜板交界面发生反射,产生左行冲击波对炸药样品形成二次压缩。假设炸药样品的Grüneisen参数Γ为常数,计算不同Γ值下炸药样品前表面和中部压力随时间的变化历程,将不同Γ下的计算值与实验值进行对比,获得了JB-9014钝感炸药Grüneisen参数的最优值,为1.7。     

C30混凝土冲击绝热关系和Grüneisen型状态方程的实验研究

采用一级气炮加载技术和锰铜压力计测试技术,对含初始空隙的C30混凝土在一维应变条件下的冲击特性进行了实验测量和分析.基于锰铜压力计测量的压力波形,确定了C30混凝土材料的冲击绝热关系,即冲击波速度D与波后粒子速度u之间满足线性关系.再从C30混凝土的冲击绝热数据出发,获得了计及初始空隙度₀影响的多项式形式Grüneisen型状态方程中的各项系数.实测压力波形还显示：不同位置处的压力波形在迅速上升至峰值后均随时间逐渐衰减,而冲击波峰值又随传播 关键词： Grüneisen型状态方程 冲击绝热关系 混凝土     

计算高压下金属的熔化温度、Grüneisen系数及等温压力的新公式

本文导出了一个新的熔化方程。在此基础上,借助Lindeman方程,又得到了一个Grüneisen系数计算公式和等温状态方程。通过与其它计算的和实验的结果进行比较表明,新方程是合理的。 关键词：     

聚酯材料在脉冲电子束辐照下的动力学效应与材料参数

对聚酯材料在电子束辐照下的动力学效应进行了研究。采用Monte Carlo方法,计算了脉冲电子束在聚酯材料中的能量沉积;采用流体动力学方法,对聚酯材料在电子束辐照下的热击波和喷射冲量进行了数值模拟;采用将喷射冲量和热击波压力的数值结果与实验测量结果进行逼近的方法,得到了聚酯材料的升华能约为1.1 kJ/g,Grüneisen系数的常态值约为0.2。     

快速增压法研究温度对铝和氯化钠Grüneisen参数的影响

根据Grüneisen状态方程导出的偏导关系式γ=(K_S/T)(T/p)S(其中KS是绝热体积弹性模量),采用快速增压方法结合中值定理分别在297~494K和312~608K温度范围内研究了铝和氯化钠的Grüneisen参数γ随温度的变化关系。在平面对顶压砧模具上设计了内加热的样品组装方式,测量了不同温度下快速增压过程中样品的温升曲线和压力变化曲线,并对温升曲线进行了温度修正,使所得结果更接近绝热压缩过程。实验结果表明:铝和氯化钠在实验温度范围内、压力分别为2.17GPa和1.46GPa下,其ΔT/Δp值随着温度的升高而增大;γ值随着温度的升高表现为波动的变化趋势,与温度没有明显的变化关系。     

Gruneisen系数的统计物理学定义

将广义力对系统做功引起的能量（不含冷能）的相对变化аEs／Es与广义坐标的相对变化аy／y之比定义为微观Gruneisen系数γs,导出了计算Gruneisen系数统计平均值的微分方程．由该方程计算了人们熟悉的热力学系统的Gruneisen系数,结果与其他方法得到的结论完全一致．     

固体的特征频率及Grüneisen系数的普遍表达式

本文统一地从点阵动力学关于晶体振动频谱的普遍关系出发,导出了三种不同固体的特征振动频率表达式,并由此重新导出了r_S、r_D-M和r_f,说明r_S,r_D-M和r_f从属于不同的固体模型。然后导出了固体的特征频率及Grüneisen系数的普遍表达式。 关键词：     

Anderson-Grüneisen参数、热膨胀系数与压强的普遍关系

本文首先从理论上导出Aderson-Grüneisen参数与体积弹性模量对压强的一阶导数之间及体积弹性模量与压强之间的普遍关系。然后在此基础上进一步导出Anderson-Grüneisen参数、热膨胀系数与压强之间的普遍关系。 关键词：     

热力学物态方程参数的统计力学表示

从统计力学出发,在晶格谐振近似模型下重新导出了吴强经福谦(吴经)热力学物态方程,给出了该物态方程参数,即吴经参数R的表示式,致使对物态方程的计算不再依赖Grüｎｅｉｓｅｎ系数.同时将由新参数计算出的冲击绝热线与用原参数计算得到的作比较,二者相当一致,表明统计模型给出的参数有效. 关键词： 物态方程 疏松材料 冲击绝热线 晶格热振动     

Mie-Griineisen状态方程下多介质守恒型欧拉方程组的数值计算

针对Mie-Grüneisen状态方程下的多介质流场,将Euler方程中的部分复杂参数作为守恒量引入到新的方程中,使原方程结构得到简化.同时引入质量分数以表示流场中不同介质的变化,并对通量作近似处理,再利用MUSCL-TVD格式结合改进过的Euler方程进行求解,模拟Mie-Grüneisen状态方程下多介质相互作用的...     

First-principles calculations of structural and thermodynamic properties of β-PbO

We employed ab-initio calculations to investigate the structural and thermodynamic properties of Massicot or orthorhombic phase of PbO named β-PbO using the projector augmented-wave(PAW) method within the generalized gradient approximation(GGA). The temperature and pressure dependence of bulk modulus, heat capacity at constant pressure and constant volume, entropy, thermal expansion coefficient and Grüneisen parameter were discussed. Accuracy of two different models, the Debye and Debye-Grüneisen which are based on the quasi-harmonic approximation(QHA) for producing thermodynamic properties of material were compared. According to calculation results, these two models can be used to designate thermodynamic properties for β-PbO with sensible accuracy over a wide range of temperatures and pressures, and our work on the properties of this structure will be useful for more deeply understanding various properties of this structure.     

Structural, thermodynamic and electronic properties of zinc-blende AlN from first-principles calculations

Structural, thermodynamic and electronic properties of zinc-blende AlN under pressure are investigated by first-principles calculations based on the plane-wave basis set. Through the analysis of enthalpy variation of AlN in the zinc-blende (ZB) and the rock-salt (RS) structures with pressure, we find the phase transition of AlN from ZB to RS structure occurs at 6.7 GPa. By using the quasi-harmonic Debye model, we obtain the heat capacity C_V, Debye temperature Θ_D, Grüneisen parameter γ and thermal expansion coefficient α. The electronic properties including fundamental energy gaps and hydrostatic deformation potentials are investigated and the dependence of energy gaps on pressure is analysed.     

Mie-Grüneisen状态方程下多介质守恒型欧拉方程组的数值计算

针对Mie-Grüneisen状态方程下的多介质流场,将Euler方程中的部分复杂参数作为守恒量引入到新的方程中,使原方程结构得到简化.同时引入质量分数以表示流场中不同介质的变化,并对通量作近似处理,再利用MUSCL-TVD格式结合改进过的Euler方程进行求解,模拟Mie-Grüneisen状态方程下多介质相互作用的情况.结果表明,通过本方法既能使方程组满足守恒,又能较好地处理多种介质形成的间断面.     

毫秒级快速压缩技术在材料科学中的应用

毫秒级快速压缩对材料结构和性质的影响研究仍处于起步阶段,提高快速压缩实验技术水平、持续深入地开展快速压缩下材料的高压物性和新材料制备研究具有重要的科学意义。介绍了4种毫秒级快速压缩实验技术,简述了快速压缩技术在材料科学中的应用,包括制备非晶材料、测量Grüneisen参数和W-J参数、研究相变动力学。