《衝擊載入下金屬材料的準彈性行為研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由俞宇穎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：衝擊載入下金屬材料的準彈性行為研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：俞宇穎
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
衝擊載入下材料的準彈性行為與高壓強度及本構關係研究密切相關。本項目以典型的金屬材料鋁和抗氫鋼為研究對象，綜合目前高壓強度及其本構關係研究的新進展，採用一級輕氣炮和雷射載入技術、DISAR測試技術和錳銅計測試技術，對衝擊波作用下的準彈性行為進行較系統研究。以加窗DISAR高壓聲速測量方法為基礎獲取準彈性過程的有效剪下模量；通過採用橫向應力計方法對雙屈服面測量強度方法進行解耦，獲得不依賴於各向同性硬化假定的剪應力實驗結果。通過實驗測得的高精度有效剪下模量和剪應力數據，獲取準彈性行為的定量變化規律信息；以有效剪下模量和剪應力為巨觀度量，結合微觀分析闡述準彈性行為的宏微觀機理；在此基礎上建立描述準彈性行為的本構方程，並用於鋁和抗氫鋼載入－卸載/再載入速度剖面的數值模擬。研究結果也直接用於對雙屈服面測量高壓強度方法和相關高壓本構模型的評估。
結題摘要
準彈性特性（偏離理想彈塑性特徵）是衝擊波作用下重要的材料動力學回響特性，與高壓強度及本構關係研究密切相關。本項目採用原位測量技術開展了單晶LiF視窗材料的衝擊實驗，獲得了高精度的衝擊Hugoniot數據和速度修正參數；突破了多層組合飛片技術，結合反向碰撞方法克服了衝擊載入-再載入實驗難題；基於上述成果建立了高精度的加窗DISAR粒子速度剖面及高壓聲速測量技術。通過比較分析，發現了橫向應力計方法在高壓剪應力測量中存在的問題，確認了雙屈服面方法中同性硬化假定的合理性。在此基礎上開展了鋁和鋼的衝擊載入-卸載和衝擊載入-再載入實驗，由DISAR測量的粒子速度剖面獲得了準彈性卸載/再載入過程的聲速，進而計算得到了有效剪下模量和剪應力（基於雙屈服面方法）。以有效剪下模量和剪應力為巨觀度量，結合粒子速度剖面，定量和定性分析相結合分析了準彈性行為的衝擊壓力、衝擊波持續時間以及晶格結構（FCC和BCC）的相關性，深化了其規律性認識。在此基礎上建立了描述卸載和再載入準彈性行為的統一本構方程，套用該方程較好模擬了鋁的衝擊載入－卸載和衝擊載入-再載入速度剖面。金屬玻璃強度特性研究進一步提升了準彈性行為機理的認識。
