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基于单孔洞近似的高纯铝部分层裂实验的数值模拟研究

王永刚 胡剑东 祁美兰 贺红亮

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基于单孔洞近似的高纯铝部分层裂实验的数值模拟研究

王永刚, 胡剑东, 祁美兰, 贺红亮

Simulation of incipient spallation experiments of high purity aluminum based on a single void growth model

Wang Yong-Gang, Hu Jian-Dong, Qi Mei-Lan, He Hong-Liang
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  • 基于单孔洞近似,对不同撞击速度下高纯铝的部分层裂实验进行了数值模拟研究,讨论了微孔洞长大对波传播的影响及其在自由面速度波剖面上的表现. 通过分析微孔洞周围的应力场变化,认识到实测自由面速度波剖面出现回跳特征并不能说明材料发生完全层裂,其直接原因是样品内部微孔洞长大所引起的局部卸载效应. 将计算得到的自由面速度波剖面和微孔洞相对体积与实验结果进行了对比分析,发现两者均符合很好,表明采用单孔洞增长来近似描述部分层裂样品中随机损伤发展及其对波传播的影响是可行的.
    By means of a single void growth model, finite element simulations of incipient spallation experiments of high-purity aluminum under different plate impact velocities are carried out. The relationship between the influence of void growth in the sample on wave propagation and the feature of free surface velocity profile is discussed. By analyzing the change of stress field around the void, the occurrence of pullback signal in free surface velocity profiles is attributed to the local unloading wave effect caused by void growth in the sample, which cannot indicate the whole spallation of materials. Free surface velocity profiles and relative void volumes are simulated for different impact velocities and the simulation results are in good agreement with experimental results, which indicates that the stochastic damage evolution in incipiently spalled sample can be described by a single void growth in cell model.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10876014, 11072119)、国防基础科学研究计划(批准号:B1520110004)和宁波大学王宽诚幸福基金资助的课题.
    [1]

    Curran D R, Seaman L, Shockey D A 1987 Phys. Rep. 147 253

    [2]
    [3]

    Luo J, Zhu W J, Lin L B, He H L, Jing F Q 2005 Acta Phys. Sin. 54 2791 (in Chinese) [罗 晋、祝文军、林理彬、贺红亮、经福谦 2005 物理学报 54 2791]

    [4]

    Deng X L, Zhu W J, He H L, Wu D X, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4767 (in Chinese)[邓小良、祝文军、贺红亮、伍登学、经福谦 2006 物理学报 55 4767]

    [5]
    [6]

    Seppl E T, Belak J, Rudd R E 2004 Phys. Rev. Lett. 93 245503

    [7]
    [8]
    [9]

    Qi M L, He H L, Yan S L 2007 Acta Phys. Sin. 56 5965 (in Chinses)[祁美兰、贺红亮、宴石林 2007 物理学报 56 5965]

    [10]
    [11]

    Deng X L, Zhu W J, Song Z F, He H L, Jing F Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 4772 (in Chinese) [邓小良、祝文军、宋振飞、贺红亮、经福谦 2009 物理学报 58 4472]

    [12]
    [13]

    Barker L M, Hollenbach R E 1972 J. Appl. Phys. 43 4669

    [14]
    [15]

    Antoun T, Seaman L, Curran D R, Kanel G I, Razorenov S V, Utkin A V 2003 Spall Fracture (New York: Springer-Verlag)

    [16]

    Wang Y G, Chen D P, He H L, Wang L L, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4202 (in Chinese) [王永刚、陈登平、贺红亮、王礼立、经福谦 2006 物理学报 55 4202]

    [17]
    [18]

    Tollier L, Fabbro R, Bartnicki E 1998 J. Appl. Phys. 83 1231

    [19]
    [20]
    [21]

    Wang Y G, He H L, Wang L L, Jing F Q, Boustie M, Sekine T 2006 J. Appl. Phys. 100 033511

    [22]
    [23]

    Czarnota C, Jacques N, Mercier S, Molinari A 2008 J. Mech. Phys. Sol. 56 1624

    [24]

    Qi M L, He H L 2010 Chin. Phys. B 19 036201

    [25]
    [26]

    He H L 2009 Chin. J. High Press. Phys. 23 1 (in Chinese) [贺红亮 2009 高压物理学报 23 1]

    [27]
    [28]
    [29]

    Seaman L, Curran D R, Shockey D A 1976 J. Appl. Phys. 47 4814

    [30]
    [31]

    Tollier L, Fabbro R, Bartnicki E 1998 J. Appl. Phys. 83 1231

  • [1]

    Curran D R, Seaman L, Shockey D A 1987 Phys. Rep. 147 253

    [2]
    [3]

    Luo J, Zhu W J, Lin L B, He H L, Jing F Q 2005 Acta Phys. Sin. 54 2791 (in Chinese) [罗 晋、祝文军、林理彬、贺红亮、经福谦 2005 物理学报 54 2791]

    [4]

    Deng X L, Zhu W J, He H L, Wu D X, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4767 (in Chinese)[邓小良、祝文军、贺红亮、伍登学、经福谦 2006 物理学报 55 4767]

    [5]
    [6]

    Seppl E T, Belak J, Rudd R E 2004 Phys. Rev. Lett. 93 245503

    [7]
    [8]
    [9]

    Qi M L, He H L, Yan S L 2007 Acta Phys. Sin. 56 5965 (in Chinses)[祁美兰、贺红亮、宴石林 2007 物理学报 56 5965]

    [10]
    [11]

    Deng X L, Zhu W J, Song Z F, He H L, Jing F Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 4772 (in Chinese) [邓小良、祝文军、宋振飞、贺红亮、经福谦 2009 物理学报 58 4472]

    [12]
    [13]

    Barker L M, Hollenbach R E 1972 J. Appl. Phys. 43 4669

    [14]
    [15]

    Antoun T, Seaman L, Curran D R, Kanel G I, Razorenov S V, Utkin A V 2003 Spall Fracture (New York: Springer-Verlag)

    [16]

    Wang Y G, Chen D P, He H L, Wang L L, Jing F Q 2006 Acta Phys. Sin. 55 4202 (in Chinese) [王永刚、陈登平、贺红亮、王礼立、经福谦 2006 物理学报 55 4202]

    [17]
    [18]

    Tollier L, Fabbro R, Bartnicki E 1998 J. Appl. Phys. 83 1231

    [19]
    [20]
    [21]

    Wang Y G, He H L, Wang L L, Jing F Q, Boustie M, Sekine T 2006 J. Appl. Phys. 100 033511

    [22]
    [23]

    Czarnota C, Jacques N, Mercier S, Molinari A 2008 J. Mech. Phys. Sol. 56 1624

    [24]

    Qi M L, He H L 2010 Chin. Phys. B 19 036201

    [25]
    [26]

    He H L 2009 Chin. J. High Press. Phys. 23 1 (in Chinese) [贺红亮 2009 高压物理学报 23 1]

    [27]
    [28]
    [29]

    Seaman L, Curran D R, Shockey D A 1976 J. Appl. Phys. 47 4814

    [30]
    [31]

    Tollier L, Fabbro R, Bartnicki E 1998 J. Appl. Phys. 83 1231

  • [1] 林茜, 谢普初, 胡建波, 张凤国, 王裴, 王永刚. 不同晶粒度高纯铜层裂损伤演化的有限元模拟. 物理学报, 2021, 70(20): 204601. doi: 10.7498/aps.70.20210726
    [2] 张凤国, 刘军, 何安民, 王裴, 王昆, 周洪强, 赵福祺. 层裂损伤孔洞增长模型参数的确定方法及其应用. 物理学报, 2020, 69(20): 204601. doi: 10.7498/aps.69.20200527
    [3] 朱琪, 王升涛, 赵福祺, 潘昊. 层错四面体对单晶铜层裂行为影响的分子动力学研究. 物理学报, 2020, 69(3): 036201. doi: 10.7498/aps.69.20191425
    [4] 何燕, 周刚, 刘艳侠, 王皞, 徐东生, 杨锐. 原子模拟钛中微孔洞的结构及其失效行为. 物理学报, 2018, 67(5): 050203. doi: 10.7498/aps.67.20171670
    [5] 席涛, 范伟, 储根柏, 税敏, 何卫华, 赵永强, 辛建婷, 谷渝秋. 超高应变率载荷下铜材料层裂特性研究. 物理学报, 2017, 66(4): 040202. doi: 10.7498/aps.66.040202
    [6] 裴晓阳, 彭辉, 贺红亮, 李平. 加载应力幅值对高纯铜动态损伤演化特性研究. 物理学报, 2015, 64(5): 054601. doi: 10.7498/aps.64.054601
    [7] 裴晓阳, 彭辉, 贺红亮, 李平. 延性金属层裂自由面速度曲线物理涵义解读. 物理学报, 2015, 64(3): 034601. doi: 10.7498/aps.64.034601
    [8] 喻寅, 贺红亮, 王文强, 卢铁城. 含微孔洞脆性材料的冲击响应特性与介观演化机制. 物理学报, 2014, 63(24): 246102. doi: 10.7498/aps.63.246102
    [9] 彭辉, 李平, 裴晓阳, 贺红亮, 程和平, 祁美兰. 平面冲击下铜的拉伸应变率相关特性研究. 物理学报, 2014, 63(19): 196202. doi: 10.7498/aps.63.196202
    [10] 张凤国, 周洪强. 晶粒尺度对延性金属材料层裂损伤的影响. 物理学报, 2013, 62(16): 164601. doi: 10.7498/aps.62.164601
    [11] 陈永涛, 唐小军, 李庆忠. Fe基α相合金的冲击相变及其对层裂行为的影响研究. 物理学报, 2011, 60(4): 046401. doi: 10.7498/aps.60.046401
    [12] 邓小良, 祝文军, 宋振飞, 贺红亮, 经福谦. 冲击加载下孔洞贯通的微观机理研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4772-4778. doi: 10.7498/aps.58.4772
    [13] 赵敏, 安振连, 姚俊兰, 解晨, 夏钟福. 孔洞聚丙烯驻极体膜中空间电荷与孔洞击穿电荷的俘获特性. 物理学报, 2009, 58(1): 482-487. doi: 10.7498/aps.58.482
    [14] 邵建立, 王 裴, 秦承森, 周洪强. 冲击加载下孔洞诱导相变形核分析. 物理学报, 2008, 57(2): 1254-1258. doi: 10.7498/aps.57.1254
    [15] 王永刚, 贺红亮, M. Boustie, T. Sekine. 强激光辐照下纳米晶体铜薄膜层裂破坏的实验研究. 物理学报, 2008, 57(1): 411-415. doi: 10.7498/aps.57.411
    [16] 赵信峰, 方 炎. 金属铜纳米孔洞阵列膜制备方法研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3785-3788. doi: 10.7498/aps.55.3785
    [17] 崔新林, 祝文军, 邓小良, 李英骏, 贺红亮. 冲击波压缩下含纳米孔洞单晶铁的结构相变研究. 物理学报, 2006, 55(10): 5545-5550. doi: 10.7498/aps.55.5545
    [18] 邓小良, 祝文军, 贺红亮, 伍登学, 经福谦. 〈111〉晶向冲击加载下单晶铜中纳米孔洞增长的早期动力学行为. 物理学报, 2006, 55(9): 4767-4773. doi: 10.7498/aps.55.4767
    [19] 罗 晋, 祝文军, 林理彬, 贺红亮, 经福谦. 单晶铜在动态加载下空洞增长的分子动力学研究. 物理学报, 2005, 54(6): 2791-2798. doi: 10.7498/aps.54.2791
    [20] 于冬亮, 杨绍光, 都有为. Co纳米孔洞模板的制备和磁性. 物理学报, 2002, 51(8): 1784-1787. doi: 10.7498/aps.51.1784
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-12-13
  • 修回日期:  2011-07-08
  • 刊出日期:  2011-06-05

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