《衝擊載入下金屬錫熔化破碎現象的實驗研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由袁紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：衝擊載入下金屬錫熔化破碎現象的實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：袁紅
- 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
高速撞擊或炸藥爆轟過程中，樣品內部傳播的衝擊波將在自由面反射稀疏波，材料衝擊熔化或卸載熔化區發生複雜的破碎現象，研究這種微層裂現象對於武器內爆動力學過程、界面不穩定性及混合等重大套用問題具有重要意義。本項目採用電炮裝置驅動高速飛片，通過平板碰撞實驗在樣品內部產生一維平面衝擊三角波載入，發展高時空分辨線陣PDV技術測試衝擊載入下金屬錫噴射顆粒的空間動量分布，並結合基於SPH方法的數值模擬與凝膠的軟回收技術，獲取材料熔化與動態破碎過程的相關信息，為熔化金屬微層裂現象的機理研究奠定技術和理論基礎。
結題摘要
金屬衝擊熔化或卸載熔化時，樣品自由面反射的稀疏波將導致熔化金屬沿厚度方向複雜的破碎行為。本文首次採用多通道動量測試方法，測試金屬鋁或錫微層裂噴射物質的空間動量密度分布。通過對動量瞬態測試裝置的多次最佳化，獲得二十微秒以上的有效信號（Asay窗有效測試時間一般僅3μs～4μs）。對兩種不同表面粗糙度的金屬錫樣品開展一維平面衝擊微層裂實驗，測試熔化金屬破碎霧化區粒子動量的時空分布信息，分別獲得百納米表面粗糙度樣品的多次層裂信號，以及數微米表面粗糙度樣品的三維破碎信號。鑒於稀疏波傳播與破碎過程的複雜性，對破碎區的理論分析與建模必須基於微層裂過程的數值模擬。套用光滑粒子動力學方法（SPH）初步開展了鋁衝擊熔化與破碎過程的大規模數值仿真，通過測試信號與數值計算結果的比較，揭示材料模型對測試信號的顯著影響；模擬結果也揭示測試信號蘊含破碎顆粒的尺度信息。對不同粗糙度金屬錫微層裂過程開展細觀尺度模擬，研究發現微米尺度的表面粗糙度足以使擾動伴隨反射稀疏波的傳播充分增長，卸載區熔化金屬充分破碎，破碎粒子同時具有衝擊方向和徑向的分散性。
