《金屬材料衝擊至熔化後的動態破碎研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由張林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬材料衝擊至熔化後的動態破碎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張林
- 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
在強三角波或Taylor波等缺乏支持的強衝擊波載入下，固體材料首先被衝擊至熔化，隨後發生動態破碎，這種極端破壞行為國際上的研究報導甚少，其實驗診斷技術、信號特徵認識、實驗數據的理論分析與解讀，相關過程的動力學以及產物特性認識等都有待發展和揭示，其研究具有重要的科學價值，在諸如國家點火工程等大型工程中還存在重要套用。本項目針對相適宜的Asay技術，首先通過實驗掌握該技術，並在二級輕氣炮上開展實驗，獲取系列錫樣品動態破碎的Asay窗測量實驗數據，針對實驗中樣品經歷的衝擊固固相變、衝擊熔化、動態破碎以及破碎產物雲撞擊視窗等物理力學過後，建立理論模型，編寫模擬程式，對實驗開展數值模擬，以此推進該問題的科學認識以及在有關工程中的套用。
結題摘要
材料在衝擊至熔化或近熔化狀態下發生的微層裂破碎現象是一個重要的基礎科學問題，在許多大型工程中存在實際套用，但當前與之有關的實驗診斷技術、信號特徵認識，以及理論理解與模型都比較缺乏，有待進一步發展。本項目針對這一科學問題，致力於發展和掌握相適宜的Asay窗技術，並利用金屬錫樣品開展系列輕氣炮實驗，運用所掌握的Asay窗技術對樣品微層裂破碎過程進行診斷，獲取實驗數據；同時致力於建立相關物理力學過程的動力學模型，並套用所建立的理論模型對實驗結果進行數值模擬；致力於開展一些基於強雷射設備的先進實驗技術探索。項目取得了以下進展和成果： 1. 成功發展和掌握了Asay窗實驗技術，而且研究揭示該技術可以清楚辨識樣品微層裂破碎的不同特徵分區，但實驗設計很關鍵，如果實驗設計不合理，破碎特徵分區將無法分辨。 2. 實施了十三發錫樣品的微層裂破碎Asay窗實驗和一發錫樣品的衝擊相變實驗，獲得了完整的速度剖面實驗數據。 3. 設計並實施了多發強雷射載入實驗，利用雷射驅動x光背光照相和全息技術直觀觀測了破碎圖像和診斷了破碎粒子的尺度。 4. 建立了Asay窗實驗樣品回響全過程的動力學理論模型，其中的衝擊相變模型，實現了平衡相變和非平衡相變兩種觀點的統一描述。一般情況下，該模型為非平衡相變模型，在滿足一定的條件下，則退化為平衡相變模型。 5. 對衝擊相變實驗和Asay窗實驗開展了數值模擬，結果顯示理論與實驗吻合較好，初步驗證了理論模型的適用性。
