单轴应变：本构关系——它的内容、方法和意义（续）

6卸载本构 6．1沿着准弹性卸载路径的有效剪切模量的变化规律 长期以来,Steinberg本构关系不仅被用来描写单轴应变加载过程,也被用来描写从冲击压缩状态卸载的过程,即模拟卸载波剖面。因此,Steinberg本构方程（5．1）和（5．2）中的应力P不仅表示冲击加载压力,     

孔洞增长层裂模型的改进及其在模拟不同加载波形层裂实验结果方面的应用

冲击波在靶板自由面反射导致靶板材料内部产生动态拉伸层裂损伤是材料的典型损伤破坏形式之一,材料的初始微结构、冲击加载的强度和应变率、温度等因素直接影响材料内部的损伤演化过程。靶板自由面速度曲线变化间接反映材料内部损伤的演化过程,在层裂损伤物理模型研究方面,目前采用适宜的层裂损伤模型较好地模拟不同冲击加载波形下靶板自由面速度曲线的相关文献很少,主要借助实验手段探讨加载波形与自由面速度曲线变化以及层裂损伤演化过程之间的关联。对于孔洞增长层裂损伤模型,通过解析加载应变率与层裂强度以及损伤模型初始损伤参数之间的相互关系,给出了模型初始损伤参数的计算方法,有效地将损伤模型初始损伤参数与加载应变率关联在一起。该计算方法不仅可以较好地模拟方波、三角波以及泰勒波冲击加载铝材料层裂实验的自由面速度曲线,同时,计算得到的层裂强度和层裂片厚度也与实验结果符合。此外,还进一步分析了靶板内部不同位置的初始损伤、层裂强度的分布与应变率之间的关联,以及其对自由面速度曲线的影响。     

基于同步辐射的强冲击荷载下原位诊断技术及其应用研究进展

强冲击荷载下材料的微介观动态行为是动态压缩科学中的重要研究内容,但长期以来由于缺乏原位动态跨尺度表征技术而进展缓慢。以同步辐射为典型代表的先进X射线光源的出现为该问题的解决提供了革命性的机遇与挑战。依托同步辐射光源,近年来对强冲击荷载下材料的动态变形、损伤失效、固-固相变、熔化等问题研究取得了重要突破。聚焦基于同步辐射的强冲击荷载下原位诊断技术及其应用研究进展,简要介绍了同步辐射光源的特性、同步辐射光源与动态加载装置的结合、相关仿真计算方法的发展以及典型科学问题的应用。

     

冲击加载下铝的剪切模量

分别用Steinberg-Cochran-Guinan (SCG)模型、修正的SCG模型和有限应变理论对材料的剪切模量做了数值计算,并与一维平面应变加载下铝的实验结果进行了比较.结果表明,修正的SCG模型与实验结果较为符合.在10—80GPa的压力范围下,剪切模量随冲击压力的增加而逐渐增大,这是由于压力的影响占主要地位,发生了加工硬化.在80—125GPa的压力范围下,剪切模量随冲击压力的增大快速减小,这是因为温度的影响比较严重,发生了高温软化现象.剪切模量最终在冲击压力为125GPa处趋于零,这是由于在该压力点冲击熔化发生,剪切强度消失.关键词：剪切模量Steinberg-Cochran-Guinan模型有限应变理论铝     

冲击加载-准等熵加载过程的密度梯度飞片计算设计

 采用一维弹塑性流体动力学计算方法,通过对LLNL（Lawrence Livermore National Laboratory）Mg-Cu体系密度梯度飞片冲击加载-准等熵加载实验过程数值计算和比较,验证了流体动力学计算方法、不同材料体系混合模型以及计算程序的正确性和实用性。考虑到在飞片材料制备中,单层厚度最小值为0.2 mm和Mg-W最大阻抗混合质量分数的致密条件限制,开展了对新的Mg-W体系密度梯度飞片实现冲击加载-准等熵加载过程计算设计,给出了满足加载要求的飞片结构特征;从计算给出的粒子速度波剖面可见,密度梯度飞片波阻抗分布对加载过程和加载强度非常敏感,通过精心设计准连续型变阻抗的梯度飞片,可以进行不同复杂加/卸载过程的物理模型设计和实验研究。     

铝的动态屈服强度测量及再加载弹性前驱波的形成机理分析

利用激光干涉测速技术(VISAR)测量LY12铝合金在20—34 GPa冲击压力下经历加载-卸载和加载-再加载过程的样品/窗口界面粒子速度剖面,采用AC方法确定了具有较高精度的动态屈服强度值.实验结果和文献发表的数据具有较好的一致性.通过以平面焊接方式制作组合飞片,克服了组合飞片在气炮发射过程中可能发生分离的技术困难,使铝的动态屈服强度测量压力范围从22 GPa扩展到了34 GPa.同时,根据对不同实验条件下的加载-再加载过程的比较,对再加载弹性前驱波的形成机理进行了讨论,认为位错是形成该现象的主要原因.关键词：动态屈服强度AC方法弹性前驱波VISAR     

拉伸应力区的声速测量、层裂强度和断裂密度

1 引言 在层裂的实验研究中,目前尚无法直接测量发生在材料内部的动态断裂过程。通常采用测量自由面速度剖面,推演出材料层裂特性的方法。在计算材料发生断裂时的拉伸应力即层裂强度时,需要知道拉伸应力即负压下的声速。测量负压下的声速比测量冲击压缩下的声速要困难得多。仅仅从自由面速度剖面并不能计算出负压声速,因为通常无法确定材料中应力由压应力转变为拉伸应力的“位置”、发生层裂的位置以及时间。能否通过特别的实验设计,确定发生这些过程的时一空位置,进而获得负压声速,一直是实验研究者企求解决的问题。下面介绍两种测量负压声速的实验装置设计和计算负压声速、层裂强度和断裂密度的方法,是这方面研究工作的尝试。     

Sound Velocity and Release Behaviour of Shock-Compressed LY12 Al

A velocity interferometer system for any reflector (VISAR) is used to measure the sound velocity of LY12 Al shock-compressed to peak pressures of 20, 32, 55 and 71 GPa. Unloading wave velocities from these pressures are obtained from the observed particle velocity profiles at the LY12 Al/LiF window interface; and the longitudinal, bulk and shear sound velocities at the initial Hugoniot state are well determined. The histories of stress, strain, density or volume, and particle velocity along the release paths are calculated by the impedance-matching method based on the unloading sound velocity data. It is revealed that the re/ease behaviour of shocked LY12 Al departures obviously from the elastic perfectly-plastic response.     

Shear modulus of shock-compressed LY12 aluminium up to melting point

Asymmetric plate impact experiments are conducted on LY12 aluminium alloy in a pressure range of 85-131 GPa. The longitudinal sound speeds axe obtained from the time-resolved particle speed profiles of the specimen measured with Velocity Interferometer System for Any Reflector （VISAR） technique, and they are shown to be good agreement with our previously reported data of this alloy in a pressure range of 20-70 GPa, and also with those of 2024 aluminium reported by McQueen. Using all of the longitudinal speeds and the corresponding bulk speeds calculated from the Gruneisen equation of state （EOS）, shear moduli of LY12 aluminium alloy are obtained. A comparison of the shear moduli in the solid phase region with those estimated from the Steinberg model demonstrate that the latter are systematically lower than the measurements. By re-analysing the pressure effect on the shear modulus, a modified equation is proposed, in which the pressure term of P/η^1/3 in the Steinberg model is replaced by a linear term. Good agreement between experiments and the modified equation is obtained, which implies that the shear modulus of LY12 aluminium varies linearly both with pressure and with temperature throughout the whole solid phase region. On the other hand, shear modulus of aluminium in a solid-liquid mixed phrase region decreases gradually and smoothly, a feature that is very different from the drastic dropping at the melting point under static conditions.     

冲击加载-卸载-再加载条件下Cr-Ni-Mo钢的层裂损伤

基于一级轻气炮加载技术,利用不同类型的多层复合飞片,实现了冲击加载-卸载-再加载路径,结合回收表征以及一维流体力学模拟,对Cr-Ni-Mo钢在冲击加载-卸载-再加载路径下的层裂损伤行为进行了深入研究。结果表明,在冲击加载-卸载-再加载路径下,层裂面会重新闭合并形成微损伤带,而孔洞位置仍然位于原奥氏体边界和板条群边界处,裂纹仍保持穿晶+沿晶的混合断裂模式。此外,第1层飞片与样品之间存在的较大阻抗差异会导致自由面速度中的再加载信号缺失。这些发现为深入理解Cr-Ni-Mo钢在复杂加载路径下的层裂行为提供了重要参考。