延性金屬動態拉伸損傷演化動力學研究

《延性金屬動態拉伸損傷演化動力學研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由裴曉陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：延性金屬動態拉伸損傷演化動力學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：裴曉陽
• 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所

項目摘要

高強動載荷下延性金屬的動態拉伸破壞，就其本質而言是材料內部非均勻微細觀結構被激活並隨時空演化的動力學過程。對典型的損傷形態層裂，目前實驗上僅提供了自由面速度剖面和損傷終態信息，諸多中間環節仍然缺少實驗結果，理論上對材料巨觀回響和微結構演化之間的關聯也存在諸多空白。本項目擬通過實驗、理論和數值模擬相結合的手段，從巨觀、微細觀尺度系統研究典型延性金屬高純無氧銅動態拉伸損傷演化動力學規律。擬建立一種雙層靶損傷凍結層裂實驗技術，結合自由面速度剖面診斷技術和軟回收樣品金相表征分析，獲得延性金屬損傷演化動力學過程中間環節數據信息和物理圖像；通過理論分析，探索損傷演化過程中自由面速度剖面等材料巨觀回響和微損傷演化的跨尺度關聯；進而基於損傷度思想，建立物理基礎更明確的損傷演化動力學物理模型，並分析相關參數的物理意義和確定方法。通過本項目研究工作的開展，期待對典型延性金屬損傷演化動力學獲得更多的理解和認識。

結題摘要

本項目針對高強動載下延性金屬動態拉伸破壞這一多尺度問題，通過理論、實驗和數值模擬相結合的手段，從巨觀、微細觀尺度系統研究了高純無氧銅的動態拉伸損傷演化動力學規律。本項目提出了分層樣品的物理設計思想， 發展了雙層靶 “損傷凍結” 實驗技術， 建立了一套完整的 “自由面速度與樣品回收”聯合測量、損傷統計分析的實驗方法，實現了損傷演化中間環節的狀態“凍結”，可從實驗上獲得隨拉伸應力持續時間變化的微損傷演化進程，並針對延性金屬高純無氧銅開展層裂實驗，得到了損傷演化動力學的物理圖像。通過實驗發現臨界行為特徵是延性金屬損傷演化動力學過程中的一個普適性特性；揭示了自由面速度剖面上的巨觀回響特徵和微孔洞成核、長大、聚集至完全斷裂的損傷演化動力學過程具有一一對應關係。提出了特徵臨界損傷度的物理概念，建立了完備的損傷演化動力學模型. 賦予了特徵臨界損傷度明確的物理涵義，揭示了延性金屬損傷演化臨界動 力學特性、跨尺度演化特徵和影響因素。基於該工作建立的多種實驗方法和技術、動態拉伸斷裂損傷演化物理模型及研製軟體等為武器物理和工程研究提供了有效手段和技術支持。