Crystal-Orientation Dependent Evolution of Edge Dislocations from a Void in Single Crystal Cu

The micro-void growth by dislocation emission under tensile loading is explored with focus on the influence of crystal orientations. Based on the elastic theory, a dislocation emission criterion is formulated. It is predicted that the preferential location of dislocation nucleation and its threshold stress are dependent on the crystal orientation. Large-scale molecular dynamics （MD） simulations are also performed for single crystal copper to illustrate the dislocation evolution pattern associated with a nano-void growth. The results are in line with those given by the theoretical prediction. As revealed by MD simulations, the characteristics of void growth at micro-scale depend greatly on the crystal-orientation.     

PZT 95/5陶瓷电致失效机理研究

对PZT 95/5陶瓷在直流电场、脉冲方波电场以及半正弦波电场作用下的失效机理进行了理论和实验分析.结果表明:在直流作用下,其失效机理以热-电耦合失效为主;而在脉冲电场作用下,考虑振动冲击效应以及相关的力谱分布,脉宽越短,能量向高频偏移,越可能发生力-电耦合失效;当脉宽增加,PZT 95/5陶瓷失效机理将从力-电耦合失效逐步转变成直流失效模式. 关键词： PZT 95/5 失效机理 直流电场 脉冲电场     

〈111〉晶向冲击加载下单晶铜中纳米孔洞增长的早期动力学行为

利用分子动力学方法模拟计算了单晶铜中纳米孔洞在沿〈111〉晶向冲击加载下增长的早期过程.测量发现不同加载强度下等效孔洞半径随时间近似成线性变化.观测到单孔洞增长的两种位错生长机理：加载强度较低时，只在沿着冲击加载方向的孔洞顶点附近区域有位错的成核和运动；而随着加载强度超过一定阈值，在沿冲击加载和其垂直方向的孔洞顶点区域都观察到位错的成核和运动.在前一种机理作用下，孔洞只沿加载方向增长；在后一种机理作用下，孔洞同时沿加载和垂直于加载方向增长.分析孔洞表面原子的位移历史，发现沿加载及与其垂直方向的孔洞顶点沿径向的速度基本恒定，由此提出了一个孔洞生长模型，可以解释孔洞增长的线性生长规律. 关键词： 纳米孔洞 分子动力学 冲击加载 位错     

Effect of Temperature on the Void Growth in Pure Aluminium at High Strain-Rate Loading

With the environment temperature varying from 273 K to 773 K, the dynamic process of void growth in pure aluminium at high strain-rate loading is calculated based on the dynamic growth equation of a void with internal pressure. The result shows that the effect of temperature on the growth of void should be emphasized. Because the initial pressure of void with gas will increase and the viscosity of materials will decrease with the rising of temperature, the growth of void is accelerated. Furthermore, material inertia restrains the growth of void evidently when the diameter exceeds 10 μm. The effect of surface tension is very weak in the whole process of void growth.     

基于单孔洞近似的高纯铝部分层裂实验的数值模拟研究

基于单孔洞近似,对不同撞击速度下高纯铝的部分层裂实验进行了数值模拟研究,讨论了微孔洞长大对波传播的影响及其在自由面速度波剖面上的表现. 通过分析微孔洞周围的应力场变化,认识到实测自由面速度波剖面出现"回跳"特征并不能说明材料发生完全层裂,其直接原因是样品内部微孔洞长大所引起的局部卸载效应. 将计算得到的自由面速度波剖面和微孔洞相对体积与实验结果进行了对比分析,发现两者均符合很好,表明采用单孔洞增长来近似描述部分层裂样品中随机损伤发展及其对波传播的影响是可行的. 关键词： 层裂 孔洞增长 自由面速度波剖面 微孔洞相对体积     

冲击波温度和压力对二氧化钛相变的影响

 介绍了一种简便易行的降低疏松固体物质冲击波温度的方法，其要点是用液体石蜡充填样品的空隙。以用粉末锐钛矿压装成型的样品为例，对比了不充填和充填液态石蜡时冲击波作用的结果。在同样的冲击加载条件下（均为钢飞片，撞击速度为3.16 km/s），估算两种样品中达到的压力分别为36.3 GPa和46.8 GPa，平均温度分别约为4.7×10³ ℃和2.0×10³ ℃，即：充填液态石蜡的样品中压力增加了约10 GPa，但平均温度降低了近3×10³ ℃。对冲击后回收样品的分析结果表明，不充填石蜡样品的主要产物为金红石，即冲击波产生的高温起了主要作用。而充填液态石蜡时，主要生成β-TiO₂高压相，即高压起了主要作用。     

Measurement and Analysis of Spall Characteristics of High-Pure Aluminium at One-Dimensional Strain Loading

With an impact velocity varying from 196.9m/s to 317.9m/s and ratios of flyer/sample thickness of 2：4 and 3：6, the free-surface velocity profiles of the shock compressed high purity aluminium （HPA 99.999%） samples are measured with a velocity interferometer system for any reflector. Based on the vibrating features of the velocity profiles, the damage behaviour of HPA is analysed. The results indicate that the vibrating amplitude increases with increasing shock stress, and the subsequent reverberations describing the spall become more obvious. When the shock stress in the material is below a critical or smaller than the threshold level, the free-surface velocity profile replicates virtually the form of the compression pulse inside the sample. When the impact stress exceeds a critical value （1.4 GPa）, the micro damage would appear, and the free-surface velocity profile changes significantly, showing a series of short-duration reverberations in the profile. When the impact stress exceeds the threshold of damage, a compressive disturbance called the ＂spall pulse＂ appears in the free-surface velocity profile, and the subsequent reverberation becomes regular again. The measured spall strength of HPA is much higher than those of commercially pure aluminium reported in many references. In addition, the strength of HPA is similar to that of single-crystal aluminium.     

TiO2的冲击波活化及其光催化活性

实验研究了金属氧化物催化剂ＴｉＯ２在经受不同的冲击波压力处理后,对Ｈ２Ｓ脱氢反应的光催化活性变化。结果表明,与未冲击样品相比,冲击波处理后ＴｉＯ２的光催化活性得到了明显提高。在１６￣３４ＧＰａ的实验压力范围内,催化活性提高了２￣３倍,初步分析认为,冲击波处理使样品晶粒中生成大量残余应变和位错缺陷,以及使ＴｉＯ２能隙宽度减小,这是光催化活性提高的主要原因。     

冲击加载下20钢中弹性前驱波衰减与应力松弛行为实验研究

 通过改变样品厚度，对平面冲击加载下20钢的弹性前驱波的波幅衰减和应力松弛进行了实验研究。采用激光速度干涉测速仪（VISAR）实测了样品后自由面速度历史，采样频率达到1 ns，保证了实验结果的准确性。实验结果显示：Hugoniot弹性极限随着传播距离呈指数衰减，在所研究的样品厚度范围内，Hugoniot弹性极限减小了44%；应力松弛行为和弹性前驱波的上升沿时间也依赖于传播距离；冲击加载的强度对材料动态屈服行为的影响很小。     

多孔脆性介质冲击波压缩破坏的细观机理和图像

本文采用一种具有良好定量性质的离散元模型研究了带孔洞的各向同性脆性介质在细观尺度上的压缩破坏特征. 通过对孤立孔洞、三种简单的孔洞排布方式和大量孔洞随机排布等几种情况的模拟, 认识到了剪切破坏和局域拉伸破坏是冲击波压缩下多孔介质的基本破坏模式; 孔洞之间的损伤贯通会促进孔洞在较低应力下发生塌缩, 但损伤区的应力松弛过程却会对一定范围内的介质起到损伤屏蔽作用; 不同区域中损伤促进和损伤屏蔽的综合效果是在多孔脆性介质中形成一种高损伤区与低损伤区间错排布的奇特损伤分布. 本文的研究结果为深入理解脆性材料冲击波压缩破坏的演化过程和机理提供了细观尺度上的初步物理图像.