冲击拉伸下平面空穴簇的聚集机理研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11072118
项目类别：
面上项目
资助金额：
48.0万
负责人：
陈大年
依托单位：
宁波大学
学科分类：
A1202.冲击动力学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
尹志华；王焕然；吴善幸；马东方；侯延军；蔡灿元；赵亚莉；
关键词：
拉伸冲击平面空穴机理聚集

项目摘要

1）建立空穴簇聚集的冲击动力学判据：基于空穴簇几何构形以及空穴间基体的热粘塑本构方程，研究空穴簇的几何与物理软化以及基体的加工硬化，探究空穴簇几何效应引起的高应变率变形动能高度集中，探讨空穴间基体联带局域化绝热变形的颈缩失稳与剪切失稳，由局域化绝热变形失稳机理阐明多种判据。2）建立研究冲击拉伸下平面空穴簇聚集的有效方法：控制有限个平面空穴演化，优化单向冲击拉伸预置平面空穴簇致聚集试验，采用高速分幅照相、电测技术与细观分析，创新冲击拉伸致平面空穴簇聚集的直接观测。从理论、数值模拟与可观测平面实验的结合上，检验与发展冲击拉伸致空穴聚集的理论与数值模型。3）揭示冲击拉伸致平面空穴簇聚集的基本规律：在实验与理论研究单向冲击拉伸致平面空穴簇聚集的基础上，理论与数值研究平面空穴簇样本单元，揭示在双向冲击拉伸下平面空穴簇聚集的尺度效应、应力状态以及应变率与温度相关性，直接关联平板构件动态断裂基础性规律。

结项摘要

1）建立了空穴簇聚集的冲击动力学判据：基于空穴簇几何构形以及空穴间基体的热粘塑本构方程，研究了基体的几何与物理软化以及应变与应变率硬化对于冲击拉伸下空穴簇演化的影响，探究了空穴簇在冲击拉伸下的高应变率变形，其中包括空穴间基体联带局域化绝热变形的颈缩失稳与剪切失稳，藉以阐明空穴簇动态拉伸下聚集判据的局域化变形绝热失稳本质。提出了一种能够描述空穴簇聚集过程的依赖于应力三轴性及应变率（STSR）的空穴簇冲击拉伸聚集判据，且把Thomason及Brown-Embury的空穴簇受拉伸载荷下瞬时聚集判据进行了局域化，使这些判据也能描述空穴簇拉伸聚集的过程。2）建立了研究冲击拉伸下平面空穴簇增长与聚集的有效方法：控制有限个平面空穴演化，优化单向冲击拉伸预置有平面空穴簇的板条试验，采用高速分幅照相、电测技术以及细观分析，研究冲击拉伸致平面空穴簇增长与聚集的直接观测。从理论、数值模拟与可观测平面空穴簇冲击拉伸聚集实验的结合上，检验与发展冲击拉伸致空穴簇聚集的理论与数值模型。3）揭示了冲击拉伸致平面空穴簇聚集的基本规律：基于实验、理论与数值模拟对于单向冲击拉伸致平面空穴簇聚集的研究，阐明了冲击拉伸下平面空穴簇聚集的机理。研究表明，应变局域化发生在空穴簇间基体的应力三轴性与应变率快速增长区域，当应力三轴性与应变率剧烈增大到达极值时，此区域满足STSR失稳判据而失效，并向空穴簇的空穴所在区扩展，引起空穴簇聚集。关于空穴间基体联带的绝热颈缩与剪切失稳，研究中采用了Batra理论判据，对于纯铜、QP980CR钢以及若干基础稀土材料进行了研究。并从实验上证实了Batra判据的正确性。实验与数值模拟也揭示了空穴簇尺度、应力状态以及应变率与环境温度对于空穴簇在冲击拉伸下增长与聚集的效应，并直接关联到平板构件动态断裂基础性规律。以上研究成果已发表在Journal of Applied Physics, Materials Science and Engineering: A, International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation等杂志上。