冲击加载下PZT 95/5铁电陶瓷的脉冲大电流输出特性

极化了的PZT 95/5铁电陶瓷在冲击波作用下发生铁电相到反铁电相的结构相变，释放出被束缚的电荷，流经外电路，形成脉冲电流.基于这一原理，针对低感、低阻负载的要求，对PZT 95/5铁电陶瓷 LRC电路响应进行了理论分析，并开展了实验研究.实验采用多组PZT 95/5铁电陶瓷并联，获得了前沿小于500ns，峰值大于5kA的大电流. 关键词： PZT 95/5铁电陶瓷 冲击波 爆电电源     

脆性材料动态断裂的介观格子模型

岩石、陶瓷、玻璃、固体炸药等脆性材料在爆炸与冲击施加的强动载荷作用下易发生迅速的裂纹扩展和灾难性的断裂破碎,造成材料、器件、装置的功能失效和事故危害。理解脆性断裂过程中介观裂纹网络演化与宏观动态响应的关联是提升脆性材料可靠性和安全性的关键,但同时也是计算建模与数值模拟研究面临的难点。为了解决爆炸与冲击加载下脆性材料中裂纹网络随机萌生、裂纹面挤压摩擦、大量裂纹交错扩展等复杂过程带来的算法困难,一种无网格/粒子方法——"格子模型"得到了持续的关注和长足的发展。本文综述了格子模型的原理和方法,介绍了运用格子模型开展脆性断裂研究的代表性成果,分析了格子模型存在的不足与改进的方向。     

冲击加载下铝中孔洞长大的微观机理分析

 利用扫描电镜和透射电镜观测了冲击加载后高纯铝损伤状态孔洞的分布,发现在冲击波加载后,高纯铝中出现了大量的孔洞,孔洞大小多集中在百纳米尺度,分布不均匀,且呈现出带状形貌,局部区域的孔洞在冲击波作用下优先发展,孔洞长大,形成微米级的大孔洞。进一步的观测发现,在孔洞周围出现了大量的位错发射,发射方向位于{111}晶面上,是面心立方金属的密排面。运用分子动力学模拟进行了对比研究,验证了位错发射方向与观测结果是一致的。     

强激光辐照下纳米铜动态拉伸型断裂的数值模拟

 基于强激光辐照加载下纳米铜的层裂实验,采用含逾渗软化函数的损伤度函数模型对实验结果进行了数值模拟研究。强激光加载条件被简化为高斯分布脉冲压力施加在镍合金基体的前表面上。数值计算结果显示：损伤演化明显地改变了试样中波传播特性,无论是对微损伤还是完全层裂的试样,计算都较好地再现了实测自由面速度剖面,表明了含逾渗软化函数的损伤度函数模型在强激光加载条件下纳米铜层裂问题分析中具有较好适用性。     

冲击合成PZT95/5的X 射线电子能谱

以Pb3O4、ZrO2 和TiO2 粉体为原料,利用柱面冲击波合成了单一的钙钛矿相Pb(Zr0.95Ti0.05)O3 (即PZT95/5)粉体,用X射线衍射(XRD)和X射线电子能谱(XPS)对PZT的物相、元素化学态、分子结构和 成分含量进行了表征。冲击合成粉体和制备陶瓷的XPS结果表明,除表面存在少量的吸附氧外,样品中存在 PZT结构中的Pb、Zr 和O,陶瓷的元素定量计算接近样品的配比。且冲击压缩造成PZT 中 Zr O 、Pb O 键的键长降低,引起冲击合成粉体的Pb4f、Zr3d结合能增大。利用固相合成粉体制备陶瓷 的Zr3dXPS比冲击合成粉体制备陶瓷的Zr3dXPS多2个峰,对应于少量游离ZrO2 被还原的低价锆离子。     

Simulation of critical behaviour on damage evolution

Based on a damage evolution equation and a critical damage function model, this paper has completed the numerical simulation of ductile spall fracture. The free-surface velocity and damage distribution have been used to determine jointly the physical parameters D_l (the critical linking damage), D_f (the critical fracturing damage) and k (the softening rate of critical damage function model）of the critical damage function model, which are 0.11, 0.51 and 0.57 respectively. Results indicate that the parameters determined by any of shots could be applicable to the rest of other shots, which is convincing proof for the universal property of critical damage function. In our experiments, the shock pressure is about 1~GPa to 2.5~GPa. For the reason of limited pressure range, there are still some limitations in the methods of present analysis. Moreover, according to the damage evolution characteristic of pure aluminum obtained by experiments, two critical damages are obtained, which are 0.11 and 0.51 respectively. The results are coincident with the experimental ones, which indicate that the critical growth behaviour of damage occurs in the plastic metal under dynamic loading.     

关于铁的势函数的研究

本文介绍了由Voter-Chan提出的嵌入式原子势模型(EAM),运用该原子势计算了单晶铁的弹性常数和在高压下的固固相变.模拟结果显示此EAM势描述铁的弹性常数与实验值有一定的偏离,但是却比较好的反映了铁在高压下的相变.此EAM势模型可以用来进一步研究铁在极端条件下的相变过程等,对相变的微观机制进行更细致深入的研究.     

高应变率拉伸下纯铝中氦泡长大的动力学研究

 分析了高应变率加载下纯铝中氦泡长大的动力学过程,给出了含内压氦泡长大的动力学方程,并且分别研究了氦泡内压、基体材料惯性、粘性、表面张力以及基体环境温度对初始半径为1 nm氦泡长大的影响。研究结果表明：（1）初始内压可以促使氦泡快速长大,当氦泡直径超过1 μm时,内压对氦泡长大的影响可以忽略不计。（2）表面张力在氦泡整个长大过程中的影响都很小。（3）材料惯性对氦泡长大起抑制作用,并且随着氦泡半径的增长,抑制效应越来越明显。（4）在所有因素中,温度对氦泡长大的影响最为明显,温度升高,材料的粘性降低,氦泡的内压增加,促使氦泡加速长大。     

冲击加载下LY12铝合金的动态屈服强度和层裂强度与温度的相关性

采用可测量任意反射表面的速度干涉仪对LY12铝合金在不同初始温度条件下的动态屈服与层裂行为进行了实验研究，温度范围从室温到接近熔化温度.实验结果显示：LY12铝合金的动态屈服强度随着温度升高而快速下降，当初始温度为847K (比熔化温度低86K) 时，其屈服强度仅为室温下的15％，层裂强度也随着温度升高而减小，在296—847K的实验温度范围内，层裂强度损失80%.通过实验结果与模型估算值的比较，发现Zerilli-Armstrong (ZA) 模型可以对LY12铝合金的动态屈服强度与温度的相关性进行较好 关键词： 温度相关性 LY12铝合金 动态屈服强度 层裂强度