延性金属层裂自由面速度曲线物理涵义解读

裴晓阳; 彭辉; 贺红亮; 李平

doi:10.7498/aps.64.034601

摘要

对延性金属层裂自由面速度曲线上典型特征所蕴含的物理涵义进行了新的解读. 揭示了自由面速度曲线上宏观响应特征和微孔洞成核、长大和聚集的微损伤演化动力学之间的关联: Pullback信号的临界点对应于微孔洞的成核,Pullback幅值表征了损伤成核或起始的条件——成核强度; Pullback信号之后的回跳斜率代表了损伤演化速率, Pullback 信号后速度回跳幅值从一定程度上反映了损伤程度; Pullback信号之后的振荡周期模式反映了损伤的局域化状态.

关键词:

Abstract

The physical meaning of ductile spall fracture corresponding to the typical properties in free surface velocity curve has been discussed. A correlation between the macroscopic responses and the evolution of mic-damage is established; the pullback signal the found to correspond to the condition for nucleation of voids, and the rate at which the velocity rises to the first peak beyond the minima corresponds to the rate of damage evolution, and by using the velocity period after the the pullback signal we can distinguish the state of damage.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国工程物理研究院, 流体物理研究所, 绵阳 621900;

2.
北京理工大学, 爆炸科学与技术国家重点实验室, 北京 100081

基金项目: 中国工程物理研究院发展基金(批准号: 2011A0201002)、国家自然科学基金(批准号: 11202196)和国防基础科研计划(批准号: B1520110003)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Key Laboratory of Shock Wave and Detonation Physics, Institute of Fluid Physics, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China;

2.
State Key Laboratory of Explosion and Technology, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

Funds: Project supported by the State Key Development Program for Basic Research of China (Grant No. 2011A0201002), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11202196), and the National High Technology Research and Development Program of China ( Grant No. B1520110003).

参考文献

[1]	Tuler F R, Butcher B M 1968 Int. J. Fract. Mech. 4 431
[2]	Rinehart J S 1952 J. Phys. 23 1229
[3]	Whiteman P 1962 AWRE-SWAN 10 61
[4]	Bread B R, Mader C L, Venable D 1967 J. Appl. Phys. 38 3271
[5]	Barbee T W, Seaman L, Crewdson R, Curran D 1972 J. Mater. 7 393
[6]	Davison L 1972 J. Appl. Phys. 43 988
[7]	Curran D R, Seaman L, Shockey D A 1987 Phys. Rep. 147 253
[8]	Meyers M A, Aimone C T 1983 Progress in Materials Science 28 1
[9]	Kanel G I, Rasorenov S V, Utkin A V 1995 High-Pressure shock compression of solids IINew York: Springer-Verlag
[10]	Antoun T, Seaman L, Curran D R, Kanel G I, Razorenov S V, Utkin A V 2003 Spall Fracture (New York: Springer-Verlag)
[11]	Zhang F G, Zhou H Q, Zhang G C, Hong T 2011 Acta Phys. Sin. 60 074601 (in Chinese) [张凤国, 周洪强, 张广财, 洪滔 2011 物理学报 60 074601]
[12]	Wang Y G, Hu J D, Qi M L, He H L 2011 Acta Phys. Sin. 60 126201 (in Chinese) [王永刚, 胡剑东, 祁美兰, 贺红亮 2011 物理学报 60 126201]
[13]	Zhang F G, Zhou H Q, Hu J, Shao J L, Zhang G C, Hong T, He B 2012 Chin. Phys. B 21 094601
[14]	Qi M L, He H L 2010 Chin. Phys. B 19 036201
[15]	Zurek A, Thissell W, Johnson J N, Tonks D, Hixson R. J 1996 Mater Process Technol 60 261
[16]	Eftis J, Nemes J A, Randles P 1991 Int. J. Plasticity. 7 15
[17]	Kanel G, Razorenov S, Bogatch A, Utkin A, Grady D 1997 Int. J. Impact. Eng. 20 467
[18]	Chen X, Asay J R, Dwivedi S K, Field D P 2006 J. Appl. Phys. 99 023528
[19]	Kanel G I, Utkin A V 1996 AIP Conf Proc (New York: Springer-Verlag) 370
[20]	Thissell W R, Zurek A K 1998 LA-UR 98 3441
[21]	Hongliang H 2009 High Pre. Acta Phys. Sin. 62 226201 (in Chinese) [贺红亮2009高压物理学报 62226201]
[22]	Pei X Y 2013 Ph. D. Dissertation (MianYang: CAEP) (in Chinese) [裴晓阳2013 博士学位论文 (绵阳: 中国工程物理研究院)]
[23]	Bonora N, Milella P P 2004 SPC 01-4054 N F 61775-01-C 0003

施引文献

[1]	Tuler F R, Butcher B M 1968 Int. J. Fract. Mech. 4 431
[2]	Rinehart J S 1952 J. Phys. 23 1229
[3]	Whiteman P 1962 AWRE-SWAN 10 61
[4]	Bread B R, Mader C L, Venable D 1967 J. Appl. Phys. 38 3271
[5]	Barbee T W, Seaman L, Crewdson R, Curran D 1972 J. Mater. 7 393
[6]	Davison L 1972 J. Appl. Phys. 43 988
[7]	Curran D R, Seaman L, Shockey D A 1987 Phys. Rep. 147 253
[8]	Meyers M A, Aimone C T 1983 Progress in Materials Science 28 1
[9]	Kanel G I, Rasorenov S V, Utkin A V 1995 High-Pressure shock compression of solids IINew York: Springer-Verlag
[10]	Antoun T, Seaman L, Curran D R, Kanel G I, Razorenov S V, Utkin A V 2003 Spall Fracture (New York: Springer-Verlag)
[11]	Zhang F G, Zhou H Q, Zhang G C, Hong T 2011 Acta Phys. Sin. 60 074601 (in Chinese) [张凤国, 周洪强, 张广财, 洪滔 2011 物理学报 60 074601]
[12]	Wang Y G, Hu J D, Qi M L, He H L 2011 Acta Phys. Sin. 60 126201 (in Chinese) [王永刚, 胡剑东, 祁美兰, 贺红亮 2011 物理学报 60 126201]
[13]	Zhang F G, Zhou H Q, Hu J, Shao J L, Zhang G C, Hong T, He B 2012 Chin. Phys. B 21 094601
[14]	Qi M L, He H L 2010 Chin. Phys. B 19 036201
[15]	Zurek A, Thissell W, Johnson J N, Tonks D, Hixson R. J 1996 Mater Process Technol 60 261
[16]	Eftis J, Nemes J A, Randles P 1991 Int. J. Plasticity. 7 15
[17]	Kanel G, Razorenov S, Bogatch A, Utkin A, Grady D 1997 Int. J. Impact. Eng. 20 467
[18]	Chen X, Asay J R, Dwivedi S K, Field D P 2006 J. Appl. Phys. 99 023528
[19]	Kanel G I, Utkin A V 1996 AIP Conf Proc (New York: Springer-Verlag) 370
[20]	Thissell W R, Zurek A K 1998 LA-UR 98 3441
[21]	Hongliang H 2009 High Pre. Acta Phys. Sin. 62 226201 (in Chinese) [贺红亮2009高压物理学报 62226201]
[22]	Pei X Y 2013 Ph. D. Dissertation (MianYang: CAEP) (in Chinese) [裴晓阳2013 博士学位论文 (绵阳: 中国工程物理研究院)]
[23]	Bonora N, Milella P P 2004 SPC 01-4054 N F 61775-01-C 0003

[1]	王路生, 罗龙, 刘浩, 杨鑫, 丁军, 宋鹍, 路世青, 黄霞. 冲击速度对单晶镍层裂行为的影响规律及作用机制. 物理学报, 2024, 73(16): 164601. doi: 10.7498/aps.73.20240244
[2]	刘军, 王裴, 孙致远, 张凤国, 何安民. 金属微层裂区气体渗入现象的一种近似理论分析. 物理学报, 2021, 70(9): 098301. doi: 10.7498/aps.70.20201145
[3]	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
[4]	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
[5]	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
[6]	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
[7]	彭辉, 裴晓阳, 李平, 贺红亮, 柏劲松. 高纯铜初始层裂的微损伤特性研究. 物理学报, 2015, 64(21): 216201. doi: 10.7498/aps.64.216201
[8]	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
[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]	孙占峰, 贺红亮, 李平, 李庆忠. AD95陶瓷的层裂强度及冲击压缩损伤机理研究. 物理学报, 2012, 61(9): 096201. doi: 10.7498/aps.61.096201
[12]	于全芝, 殷雯, 梁天骄. 中国散裂中子源靶站重要部件的辐照损伤计算与分析. 物理学报, 2011, 60(5): 052501. doi: 10.7498/aps.60.052501
[13]	张凤国, 周洪强, 张广财, 洪滔. 惯性及弹塑性效应对延性金属材料层裂损伤的影响. 物理学报, 2011, 60(7): 074601. doi: 10.7498/aps.60.074601
[14]	王永刚, 胡剑东, 祁美兰, 贺红亮. 基于单孔洞近似的高纯铝部分层裂实验的数值模拟研究. 物理学报, 2011, 60(12): 126201. doi: 10.7498/aps.60.126201
[15]	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
[16]	张阿漫, 姚熊亮. 近自由面水下爆炸气泡的运动规律研究. 物理学报, 2008, 57(1): 339-353. doi: 10.7498/aps.57.339
[17]	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
[18]	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
[19]	熊峻江, 高镇同, 刘先斌, 孙训方. 疲劳损伤系统裂尖粒子运动随机分叉理论研究. 物理学报, 2000, 49(1): 49-53. doi: 10.7498/aps.49.49
[20]	汪定雄. 黑洞自转角速度的演化特征. 物理学报, 1999, 48(8): 1556-1557. doi: 10.7498/aps.48.1556

计量

文章访问数: 7095
PDF下载量: 465
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板