《強衝擊載入下材料微層裂的熱-力耦合多尺度研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由向美珍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：強衝擊載入下材料微層裂的熱-力耦合多尺度研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：向美珍
- 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
材料在強衝擊載入下的動態回響和破壞特性是軍事、國防工程領域的關鍵基礎科學問題之一。微層裂是材料在強衝擊作用下的一種複雜的破壞行為，包含著高溫、高壓和熱-力耦合效應以及高應變率破碎等強非線性行為。本項目擬在申請人已有的研究成果的基礎上，針對材料在強衝擊載荷作用下的微層裂現象展開多尺度建模和計算的研究。主要研究內容包括：（1）在微-納米尺度下，利用分子動力學模擬研究微層裂碎片產生的微觀機理。（2）基於原子模型和細觀力學模型，建立適合於高應變率、高溫、高壓情況的熱-力耦合本構關係和損傷、熔化判據。（3）建立熱-力耦合多尺度模型和計算方法,開發多尺度計算程式，從多個時空-尺度上對微層裂碎片的形成、斷裂到噴射的動態過程做全面、系統的模擬和分析。本項目的研究目標是建立可靠的理論模型和數值計算程式，為軍事、國防工程中的高端武器和科學儀器設計所涉及到的微層裂問題提供有價值的參考。
結題摘要
材料在強衝擊載入下的動態回響和破壞特性是軍事、國防工程領域的關鍵基礎科學問題之一。微層裂是材料在強衝擊作用下的一種複雜的破壞行為，包含著高溫、高壓和熱-力耦合效應以及高應變率破碎等強非線性行為。本項目主要針對金屬材料在強衝擊載荷作用下的微層裂現象展開多尺度建模和計算的研究。主要研究內容包括三個方面：（1）在微-納米尺度下，利用分子動力學模擬研究微層裂碎片產生的微觀機理。（2）基於原子模型和細觀力學模型，建立適合於高應變率、高溫、高壓情況的熱-力耦合本構關係和損傷演化模型。（3）建立熱-力耦合多尺度模型和計算方法，開發多尺度計算程式。本項目的主要研究成果包括：（1）通過大規模分子動力學模擬研究，發現了微層裂破壞的主要微觀機制是空化過程，微層裂與經典層裂的主要區別體現在孔洞成核點的分布上；研究了熱耗散、載入強度、載入波前驅寬度以及晶界對微層裂過程的重要影響。（2）基於分子動力學模擬的統計結果和介觀平均場均勻化方法，發展了多尺度損傷本構模型。（3）開發了通用多場耦合多尺度數值模擬軟體GeMMS，實現了原子-連續遞進式和並髮式耦合計算。在本項目資助下，發表7篇學術論文，並取得國家著作權局軟體著作權登記一項。本項目的研究成果對武器工程設計具有一定的參考價值。
