鎢合金材料的變形、破壞行為及其動能彈侵徹機理研究.pdf

1、中國科學技術(shù)大學博士學位論文鎢合金材料的變形、破壞行為及其動能彈侵徹機理研究姓名：魏志剛申請學位級別：博士專業(yè)：工程力學指導教師：李永池2001.9.1A B S T R A C TT h i sp a l ：I e ra i m sa tt h ee x p e r i m e n t a l ．a(chǎn) n a l y t i c a la n dn u m e r i c a ls t u d yo f d e f o r m a t

2、i o na n df a i l u r e m e c h a n i s mo ft u n g s t e nh e a v ya l l o y ( W H A ) u n d e rc o m p l e xd y n a m i c1 0 a d i n ga n dp e n e t r a t i o nm e c h a n i s m o f l o n gW H A p e n e t r a t o rA c

3、o m b i n e d c o m p r e s s i o n ／s h e a r t e s t i n g m e t h o d i s u s e d i n o r d e r t o i n v e s t i g a t e t h em i c r o s t r u c t u r a li n f l u e n c eo fW H A o na d i a b a t i cs e a r1 0 c a

4、l i z a t i o nu n d e r m u l t i a x i a ls t r e s s ．T h ec o m b i n e ds i m u l t a n e o u sl o a d i n gi sa p p l i e db ya s p l i tH o p k i n s o n p r e s s u r eb a r ( S H P B ) ，w h i c hg e n e r a t e

5、s s t r a i n r a t e a s h i g h a s 1 0 3 s ～．T h e p r e —t w i s t e d c y l i n d r i c a l s p e c i m e nh a s i t s a x i si n c l i n e d t o t h e l o a d i n g a x i s ．T h ed e f o r m e dm i c r o s t r u c

6、t u r e s a r e e x a m i n e du s i n g e l e c t r o nm i c r o s c o p ya n do p t i c a lm i c r o s c o p y , a n da d i a b a t i cs h e a rl o c a l i z a t i o ni so b s e r v e d ．I ti ss h o w nt h a t t h e i

7、n i t i a l m i c r o s t r u c t u r e s s u c ha s a s p e c t r a t i o a n do r i e n t a t i o n o ft h eW - g r a i n sh a v es i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo nt e n d e n c y t of o r i l ls h e a r b a n d

8、 s ．T h ea d i a b a t i cs h e a rb a n d h a d g e n e r a lt r e n d st op r o p a g a t ea l o n gt h eN i —F em a t r i xa n dm o r ee n e r g yi sn e e d e dt os h e a r t h et u n g s t e ng r a i n s ．D y n a r n

9、 i cd e f o r m a t i o na n df a i l u r eb e h a v i o ro fat u n g s t e nh e a v ya l l o yu n d e rc o m p l e xs t r e s sc o n d i t i o na r es t u d i e d ．At e s t i n gg e o m e t r y , s u c ha sd u m b b e l

10、 l ，t r t m c a t e da n d s t e ps h a p es p e c i m e n s 、g e n e r a t i n g c o n t r o l l e ds t r e s ss t a t ei su s e di na na t t e m p t t oi n d u e es t r a i nl o c a l i z a t i o nj nW H A ．D y n a m i

11、 c l o a dw a s a p p l i e d t os p e c i m e n s w i t hi t sa x i sp a r a l l e lt ot h el o a d i n g a x i sb yu s eo f aS H P Ba p p a r a t u s ．E x a m i n a t i o nr e v e a l st h a td y n a m i cd e f o r m a

12、 t i o na n df a i l u r em o d e sa r es i g n i f i c a n t l yd e p e n d e n to nt h eg e o m e t r yo f s p e c i m e n sa n dl o c a l i z a t i o ni s a p r o p a g a t i o np h e n o m e n o n ．T h ei m p a c to

13、fe d g e d - n o t c h e d9 3 ％W p l a t e si s c o n d u c t e dt oe x a m i n et h ei n i t i a t i o no fs h e a rb a n d s a tt h en o t c ht i p ( p a r t i a l l yd y n a m i c ·I I m o d e ) ．T h ea n g l e s

14、b e t w e e n t h eo r i e n t a t i o no f n o t c ha n dd i r e c t i o no fi m p a c tv a r yf r o m3 0t o 6 0d e g r e e s ．D y n a m i cl o a di s a p p l i e dt or e c t a n g u l a rs p e c i m e n sb yu s eo f aS

15、 H P B a p p a r a t u s ．I ti sf o u n dt h a tt h e o r i e n t a t i o no ft h en o t c h h a sn os i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo n t h ed i r e c t i o no f s h e a rb a n d a n d c r a c k p r o p a g a t i

16、o n ．T h em i c r o s t r u c t u r e e x a m i n e d b y o p t i c a l m i c r o s c o p y a n d e l e c t r o n i c s c a n n i n g m i c r o s c o p y ，r e v e a l i n g t h a tt h e r ea r e t w o f a i l u r em o d

17、e s i nt h e t u n g s t e n h e a v y a l l o y s ：d u c t i l em o d e o f s h e a rf a i l u r ei n s i d e t h es h e a r b a n d a n d a no p e n i n g m o d e o f f a i l u r ef o r t h e c r a c k ．U s i n g h i g

18、 h —s p e e d p h o t o g r a p h y a n d o p t i c a l m i c r o s c o p e ，d e f o r m a t i o n a n d f a i l u r em e c h a n i s mo f c y l i n d r i c a lW H A t u b e sa r ei n v e s t i g a t e du n d e ri g n i

19、t i n gi n n e re x p l o s i v e sa tt h et w oe n d so ft h ee x p l o s i v e s ．V o i d si n d i c a t i n gd u c t i l ed e f o r i l l a t i o na n df a i l u r ea r eo b s e r v e dw i t h i n t h e N i —F e m a t

20、 r i x ．b u t a r e n o t f o u n dw i t h i n t u n g s t e n g r a i n s ．E x a m i n a t i o n o ft h ed e f o r m e dm i c r o s t r u c t u r e ss u p p l i e sn e w i n s i g h ti n t ot h em e c h a n i s mo f W H

21、 A u n d e rd y n a m i cl o a d i n g ． T h e o c c u r r e n c eo f a d i a b a t i cs h e a r b a n d si np u r et u n g s t e n ．N i —W - F em a t r i xa n d t u n g s t e nc o m p o s i t e s i s a n a l y z e d u s

22、 i n g m o d e l s b a s e d o n f l o w 1 0 c a l i z a t i o n ．T h e m e t h o d t r e a t sl o c a l i z a t i o na s a p r o c e s sw h i c hb e g i n st od e v e l o pa sam a t e r i a li m p e r f e c t i o na tt

23、h eo n s e to fd e f o r m a t i o n ．T h ef l o w s o f t e n i n ga r i s i n gf r o m a d i a b a t i ch e a t i n gi st a k e n t ob e t h ed i v i n gf o r c eb e h i n dt h ep r o c e s s ．T h em a t e r i a l p a

24、r a m e t e r so fm a t r i x ，t u n g s t e na n dt h e r m a l ．v i s c o p l a s t i cm o d e ld e v e l o p e db y Z h o u a r eu s e d ．C a l c u l a t i o n ss h o w t h a tt h et w o —p h a s ec o m p o s i t ea l