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.     

混凝土损伤本构关系

LTZ-2D程序中混凝土材料模型用JH-1本构关系。其中压缩时的状态方程参数由岩石实验数据得到，依据文献调研与分析论证，将其部分参数进行了调整。参数调整前后及与原LTZ程序中可压实材料模型中的相应压力与体积应变关系的比较，如图1所示。     

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。     

绿柱石的原位高压X射线研究

 采用同步辐射光源和金刚石对顶砧（DAC）技术,对绿柱石进行了室温下的原位高压能散X射线衍射（EDXD）研究,实验的最高压力为19.2 GPa。在实验压力范围内,未观察到绿柱石发生相变,轴压缩率c大于a;在小于9.3 GPa的压力范围内,其体积压缩率符合二阶Murnaghan状态方程,而压力在9.3～19.2 GPa范围内时,其体积压缩率有所增加,且体积-压力关系近乎线性变化。     

气体炮技术

气体炮是当前世界上应用最广的实验室用冲击加载装置，由于气体炮具有高速发射弹丸的能力，它的冲击加载可在固体材料中产生几百ＭＰａ至几百ＧＰａ的冲击波压力，是研究材料在动态高压下的状态方程、本构关系以及断裂和相变的有效工具．同时，也是研究高速弹道学的理想装置。文章介绍了一、二级气体炮的一般工作原理和相关技术，讨论了其使用特点和当前水平，并简要介绍了几个典型的应用实例．     

CdTe的状态方程及其高压相变

 用金刚石压砧高压X光衍射技术研究了Ⅱ-Ⅵ族化合物CdTe的室温状态方程和室温高压相变。实验的最高压力达39.2 GPa。实验中发现CdTe从(3.3±0.1)GPa开始从闪锌矿结构相相NaCl结构相转变，相变时体积收缩15.8%；从(10.3±0.2)GPa开始从NaCl相向β-Sn结构相转变，相变时无体积突变；在(12.2±0.2)GPa由β-Sn相向正交结构相转变，相变时也无体积突变。CdTe的压缩数据用最小二乘法以Bridgman状态方程和Murnaghan状态方程拟合，得到其零压时合相变压力时各个相的体弹模量及体弹模量的压力微商，并与其它的实验合理论结果进行比较。     

高压对复合氧化物纳米固体内部缺陷结构的影响

 详细研究了不同压力下压制的NiFe₂O₄纳米固体材料的正电子寿命谱，分析了材料内部界面上缺陷结构随压制压力的变化，并与La_0.7Sr_0.3MnO₃纳米固体的缺陷结构随压力的变化进行了比较。实验结果表明，随着压制压力的增加，NiFe₂O₄纳米固体内部界面上自由体积缺陷和微孔隙缺陷的体积均被明显地压缩了，但自由体积缺陷的压缩幅度要高得多，反映出NiFe₂O₄纳米固体界面上原子排列的有序程度在高压下逐渐增强的规律。对具有不同微结构变化特征的复合氧化物纳米固体材料，其内部的缺陷结构在高压下具有不同的变化规律，进而引起其宏观物性的不同变化。     

(Fe0.03Ni0.97)8(Si0.79P0.21)3的等温状态方程研究

 采用固态高温烧结反应方法,成功合成出了陨硅镍铁石样品(Fe_0.03Ni_0.97)₈(Si_0.79P_0.21)₃。X射线衍射结果表明,合成样品的结构为R3'c,对应的晶胞参数为a=b=0.663 8(1) nm,c=3.789 2(2) nm,V=1.446 15(6) nm³。在室温下,对样品进行原位高压X射线衍射研究,实验最高压力达到21.3 GPa,随着压力的升高,晶胞体积逐渐减小,但并没有观察到结构相变。利用Birch-Murnaghan状态方程对体积与压力的关系进行拟合,获得常温常压下的体积V₀=1.441 4(24) nm³,体积模量K₀=220(7) GPa。晶轴与压力的关系利用Murnaghan状态方程拟合,获得a轴和c轴的模量分别为K_a=257(9)和K_c=165(4),c轴较a轴容易压缩。     

一个等温状态方程（Ⅳ）——理想固体和绝对压强坐标

 本文给出了由文献（1）导出的等温状态方程具有压强平移不变的普遍性质，由此，讨论了一种理想固体的模型，给出了一个绝对的压强坐标。并讨论了二种真实固体材料的状态方程的数学拟合的形式。     

用Hugoniot数据计算高压状态方程

 提出了利用Hugoniot数据、变形Morse势和Grüneisen模型来确定固体材料的高压状态方程的方法。该方法物理意义明确,表达式简洁。用此方法计算Au的高压状态方程,将所得的状态方程与Sesame数据库中Au的状态方程进行比较,发现在密度20~28 g/cm³内两者吻合较好,相对误差在0~10%的范围内,表明运用Hugoniot数据结合Grüneisen模型计算材料的状态方程是很适合的。