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设计脆性材料的冲击塑性

姜太龙 喻寅 宦强 李永强 贺红亮

设计脆性材料的冲击塑性

姜太龙, 喻寅, 宦强, 李永强, 贺红亮
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  • 通过微结构设计提升脆性功能材料的冲击塑性, 将有助于避免或延缓失效的发生. 提出在脆性材料中植入特定的微小孔洞以改善其冲击塑性的设计方法. 采用一种能够定量表现脆性材料力学性质的格点-弹簧模型, 研究了孔洞排布方式对脆性材料冲击响应的影响. 孔洞随机排布的多孔脆性材料具有明显高于致密脆性材料的冲击塑性, 而设计规则的孔洞排布方式将有助于进一步提升脆性材料的冲击塑性. 对150 m/s活塞冲击下气孔率5%的多孔样品的介观变形特征分析表明, 孔洞规则排布的样品中孔洞贯通和体积收缩变形占主导, 而孔洞随机排布的样品中剪切裂纹长距离扩展和滑移与转动变形占主导. 尽管在宏观的Hugoniot应力-应变曲线上, 两种孔洞排布方式的样品都表现出三段式响应特征(线弹性阶段、塌缩变形阶段和滑移与转动变形阶段), 但孔洞规则排布时孔洞塌缩变形阶段对整体冲击塑性的贡献更大. 研究揭示的规则排布孔洞增强脆性材料冲击塑性的原理, 将有助于脆性材料冲击诱导功能失效的预防.
      通信作者: 李永强, yqli@mail.neu.edu.cn;honglianghe@caep.cn ; 贺红亮, yqli@mail.neu.edu.cn;honglianghe@caep.cn
    • 基金项目: 中国工程物理研究院重点实验室专项科研计划(批准号: 2012-专-03)、冲击波物理与爆轰物理重点实验室基金(批准号: 9140C670301120C67248, 9140C670302140C67284)和国家自然科学基金(批准号: 11272164)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-09
  • 修回日期:  2015-03-31
  • 刊出日期:  2015-09-05

设计脆性材料的冲击塑性

    基金项目: 

    中国工程物理研究院重点实验室专项科研计划(批准号: 2012-专-03)、冲击波物理与爆轰物理重点实验室基金(批准号: 9140C670301120C67248, 9140C670302140C67284)和国家自然科学基金(批准号: 11272164)资助的课题.

摘要: 通过微结构设计提升脆性功能材料的冲击塑性, 将有助于避免或延缓失效的发生. 提出在脆性材料中植入特定的微小孔洞以改善其冲击塑性的设计方法. 采用一种能够定量表现脆性材料力学性质的格点-弹簧模型, 研究了孔洞排布方式对脆性材料冲击响应的影响. 孔洞随机排布的多孔脆性材料具有明显高于致密脆性材料的冲击塑性, 而设计规则的孔洞排布方式将有助于进一步提升脆性材料的冲击塑性. 对150 m/s活塞冲击下气孔率5%的多孔样品的介观变形特征分析表明, 孔洞规则排布的样品中孔洞贯通和体积收缩变形占主导, 而孔洞随机排布的样品中剪切裂纹长距离扩展和滑移与转动变形占主导. 尽管在宏观的Hugoniot应力-应变曲线上, 两种孔洞排布方式的样品都表现出三段式响应特征(线弹性阶段、塌缩变形阶段和滑移与转动变形阶段), 但孔洞规则排布时孔洞塌缩变形阶段对整体冲击塑性的贡献更大. 研究揭示的规则排布孔洞增强脆性材料冲击塑性的原理, 将有助于脆性材料冲击诱导功能失效的预防.

English Abstract

参考文献 (29)

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