絕熱剪下帶形成機制的多尺度數值模擬研究

《絕熱剪下帶形成機制的多尺度數值模擬研究》是依託北京套用物理與計算數學研究所，由陳軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：絕熱剪下帶形成機制的多尺度數值模擬研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳軍
• 依託單位：北京套用物理與計算數學研究所

項目摘要

高應變率載入下絕熱剪下帶形成與演化是延性金屬材料損傷的一種重要機制，也是固體力學、材料物理、武器物理和空間物理的前沿研究課題。由於絕熱剪下帶的形成與演化是一個從微觀缺陷發展到巨觀損傷的多尺度過程，並在剪下帶記憶體在相變或熔化等效應，巨觀數值模擬方法對該問題的研究存在許多困難。本項目將發展宏、微觀相結合的多尺度數值模擬方法，並利用該方法深入研究絕熱剪下帶形成與傳播的微觀機制；計算系統應力-應變曲線、應力、應變和溫度場分布，研究剪下帶內微結構(孿晶、非晶、位錯等)的演化和材料損傷模式（脆性到延性）的轉換機制，分析材料固有微缺陷（空洞、裂紋、晶界等）對剪下帶形成的影響，探討合理的剪下帶形成判據，深化對衝擊載入下巨觀損傷認識。

結題摘要

本項目針對強衝擊下金屬材料絕熱剪下帶的微、介觀機制這一國際前沿問題開展研究，完成項目研究目標。在多尺度連線技術、耦合微觀-介觀-巨觀的多尺度數值模擬程式、絕熱剪下帶的微觀機制、各種缺陷對絕熱剪下帶形成的影響、以及絕熱剪下帶形成判據等方面開展了大量的數值模擬研究，取得了豐富研究成果。完成國內第一個適合強衝擊的並發耦合多尺度數值模擬軟體GeMMS，並取得國內軟體著作權登記；國際上第一個建立了基於原子力場的材料塑性本構模型；提出了新的絕熱剪下帶臨界能流判據；系統開展多種微缺陷的金屬材料載衝擊載入下剪下帶數值模擬研究，揭示了微缺陷與絕熱剪下帶形成過程的影響機制。在力學領域頂級期刊（如Inter.J.Plasticity, J.Mech.Phys.Solid ）發表SCI期刊論文17篇。