延性金属动态拉伸断裂的微损伤聚集特性研究
发布时间：2022-10-10 14:11
高强动载下延性金属的动态拉伸断裂（层裂）是材料动态损伤断裂的一种典型方式,也是与武器物理过程紧密相关的重要基础性问题。延性金属的层裂是由于在冲击波作用下,两束相向运动的稀疏波相互作用产生的拉伸应力脉冲。激活了材料内部非均匀的微细观结构,引起了材料内部微损伤形核、增长以及聚集,最后形成宏观断裂面的物理力学过程。目前,针对延性金属动态损伤演化的微损伤形核和增长阶段已经获得了较为充分的认识,但是对于损伤演化最关键也是最重要的聚集阶段依然缺乏足够的认知和理解。这是因为,一方面,相对于微损伤的形核和增长,微损伤的聚集是一个迅速发展的过程,实验上很难直接观测;另一方面,微损伤的聚集行为是多尺度强耦合的动力学过程,难以建立微细观尺度与宏观断裂行为之间的关联。本论文在一级轻气炮上开展了冲击波加载实验,通过设计微损伤聚集的时间相关性实验,获得了微损伤聚集演化的动力学特征,建立了微损伤聚集的高精度量化测试方法,提出了微损伤聚集的键逾渗模型,通过数值模拟研究校验了模型的适用性,并对微损伤聚集演化特征进行了深入解读。论文的主要工作和创新点如下:（1）基于微损伤聚集行为的强时间相关性特征,设计并开展了可调控时间...
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 本论文研究的目的和意义
1.2 延性金属动态拉伸断裂研究的历史回顾
1.3 延性金属动态拉伸断裂的物理力学过程
1.3.1 微损伤的形核
1.3.2 微损伤的增长
1.3.3 微损伤的聚集
1.4 物理模型概述
1.5 本论文研究的主要内容
1.5.1 微损伤聚集研究所面临的问题
1.5.2 本文研究的主要内容
第二章 微损伤聚集的实验设计
2.1 宽厚比/追赶比条件
2.2 微损伤聚集的时间相关性实验设计
2.3 实验装置及实验测量
2.4 数据处理和实验结果
2.4.1 实验数据处理
2.4.2 层裂强度
2.4.3 Pullback点之后的自由面速度特性
2.5 本章小结
第三章 微损伤聚集特性的统计分析
3.1 回收样品的微损伤测试
3.1.1 截面轮廓测试原理
3.1.2 回收样品制备及测试
3.2 损伤量化及适用性检验
3.3 微损伤的空间不连续性
3.3.1 形核与增长的早期不连续性
3.3.2 微损伤聚集的后期不连续性
3.4 微损伤聚集的分布及尺寸特性
3.5 微损伤聚集的形状演化规律
3.6 本章小结
第四章 微损伤聚集的模型研究
4.1 临界损伤演化动力学模型
4.1.1 微损伤形核模型
4.1.2 微损伤增长模型
4.2 微损伤的聚集行为
4.3 微损伤聚集的逾渗模型
4.3.1 逾渗行为的物理描述
4.3.2 微损伤聚集的键逾渗行为描述
4.3.3 微损伤聚集键逾渗的演化临界
4.4 模型参数讨论
4.5 本章小结
第五章 微损伤聚集的数值模拟研究
5.1 计算程序简介
5.2 微损伤键逾渗聚集模型适用性检验
5.2.1 聚集行为的模拟检验
5.2.2 模型适用性检验
5.3 损伤演化的应变率效应讨论
5.4 微损伤初始形状及演化规律讨论
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究内容和创新点
6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]加载应力幅值对高纯铜动态损伤演化特性研究[J]. 裴晓阳,彭辉,贺红亮,李平. 物理学报. 2015(05)
[2]白光轴向色差技术用于材料动态损伤测量[J]. 彭辉,李平,裴晓阳,贺红亮,祁美兰. 光学精密工程. 2013(12)
[3]动态拉伸断裂的物理判据研究[J]. 贺红亮. 高压物理学报. 2013(02)
[4]强激光加载下金属材料微喷回收诊断[J]. 辛建婷,谷渝秋,李平,罗炫,蒋柏斌,谭放,韩丹,巫殷忠,赵宗清,粟敬钦,张保汉. 物理学报. 2012(23)
[5]并行共焦显微检测技术及其研究进展[J]. 涂龙,余锦,樊仲维,边强,葛文琦,刘洋,张雪,黄科,聂树真,李晗,貊泽强. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[6]高应变率拉伸下纳米空洞的成核与早期生长[J]. 庞卫卫,张平,张广财,许爱国,赵宪庚. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(05)
[7]复合型超精密表面形貌测量仪[J]. 王淑珍,谢铁邦,常素萍. 光学精密工程. 2011(04)
[8]应用白光共焦光谱测量金属薄膜厚度[J]. 马小军,高党忠,杨蒙生,赵学森,叶成钢,唐永建. 光学精密工程. 2011(01)
[9]延性金属材料中损伤分布的统计方法[J]. 祁美兰,贺红亮. 武汉理工大学学报. 2008(08)
[10]基于光学色差传感器的表面粗糙度测量[J]. 王晶,洪海涛,邹志华. 仪表技术与传感器. 2006(10)
博士论文
[1]高纯铝拉伸型动态破坏的临界行为研究[D]. 祁美兰.武汉理工大学 2007
[2]延性金属动态拉伸断裂及其临界损伤度研究[D]. 王永刚.中国工程物理研究院 2006
硕士论文
[1]退火与未退火高纯无氧铜的层裂特性研究[D]. 张友君.中国工程物理研究院 2012
本文编号：3689762
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 本论文研究的目的和意义
1.2 延性金属动态拉伸断裂研究的历史回顾
1.3 延性金属动态拉伸断裂的物理力学过程
1.3.1 微损伤的形核
1.3.2 微损伤的增长
1.3.3 微损伤的聚集
1.4 物理模型概述
1.5 本论文研究的主要内容
1.5.1 微损伤聚集研究所面临的问题
1.5.2 本文研究的主要内容
第二章 微损伤聚集的实验设计
2.1 宽厚比/追赶比条件
2.2 微损伤聚集的时间相关性实验设计
2.3 实验装置及实验测量
2.4 数据处理和实验结果
2.4.1 实验数据处理
2.4.2 层裂强度
2.4.3 Pullback点之后的自由面速度特性
2.5 本章小结
第三章 微损伤聚集特性的统计分析
3.1 回收样品的微损伤测试
3.1.1 截面轮廓测试原理
3.1.2 回收样品制备及测试
3.2 损伤量化及适用性检验
3.3 微损伤的空间不连续性
3.3.1 形核与增长的早期不连续性
3.3.2 微损伤聚集的后期不连续性
3.4 微损伤聚集的分布及尺寸特性
3.5 微损伤聚集的形状演化规律
3.6 本章小结
第四章 微损伤聚集的模型研究
4.1 临界损伤演化动力学模型
4.1.1 微损伤形核模型
4.1.2 微损伤增长模型
4.2 微损伤的聚集行为
4.3 微损伤聚集的逾渗模型
4.3.1 逾渗行为的物理描述
4.3.2 微损伤聚集的键逾渗行为描述
4.3.3 微损伤聚集键逾渗的演化临界
4.4 模型参数讨论
4.5 本章小结
第五章 微损伤聚集的数值模拟研究
5.1 计算程序简介
5.2 微损伤键逾渗聚集模型适用性检验
5.2.1 聚集行为的模拟检验
5.2.2 模型适用性检验
5.3 损伤演化的应变率效应讨论
5.4 微损伤初始形状及演化规律讨论
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 主要研究内容和创新点
6.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]加载应力幅值对高纯铜动态损伤演化特性研究[J]. 裴晓阳,彭辉,贺红亮,李平. 物理学报. 2015(05)
[2]白光轴向色差技术用于材料动态损伤测量[J]. 彭辉,李平,裴晓阳,贺红亮,祁美兰. 光学精密工程. 2013(12)
[3]动态拉伸断裂的物理判据研究[J]. 贺红亮. 高压物理学报. 2013(02)
[4]强激光加载下金属材料微喷回收诊断[J]. 辛建婷,谷渝秋,李平,罗炫,蒋柏斌,谭放,韩丹,巫殷忠,赵宗清,粟敬钦,张保汉. 物理学报. 2012(23)
[5]并行共焦显微检测技术及其研究进展[J]. 涂龙,余锦,樊仲维,边强,葛文琦,刘洋,张雪,黄科,聂树真,李晗,貊泽强. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[6]高应变率拉伸下纳米空洞的成核与早期生长[J]. 庞卫卫,张平,张广财,许爱国,赵宪庚. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2012(05)
[7]复合型超精密表面形貌测量仪[J]. 王淑珍,谢铁邦,常素萍. 光学精密工程. 2011(04)
[8]应用白光共焦光谱测量金属薄膜厚度[J]. 马小军,高党忠,杨蒙生,赵学森,叶成钢,唐永建. 光学精密工程. 2011(01)
[9]延性金属材料中损伤分布的统计方法[J]. 祁美兰,贺红亮. 武汉理工大学学报. 2008(08)
[10]基于光学色差传感器的表面粗糙度测量[J]. 王晶,洪海涛,邹志华. 仪表技术与传感器. 2006(10)
博士论文
[1]高纯铝拉伸型动态破坏的临界行为研究[D]. 祁美兰.武汉理工大学 2007
[2]延性金属动态拉伸断裂及其临界损伤度研究[D]. 王永刚.中国工程物理研究院 2006
硕士论文
[1]退火与未退火高纯无氧铜的层裂特性研究[D]. 张友君.中国工程物理研究院 2012
本文编号：3689762
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/3689762.html