沖擊作用下多孔金屬的動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)響應(yīng).pdf

1、多孔金屬有良好的沖擊緩沖功能，在軍用民用兩方面都有重要的應(yīng)用背景，它涉及到?jīng)_擊動(dòng)力力學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，還有許多值得深入研究的問(wèn)題。
　　本文首先對(duì)多孔金屬在沖擊作用下的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了研究，重點(diǎn)討論了多孔金屬的沖擊Hugoniot方程與孔隙率的關(guān)系，以及多孔金屬在Hugoniot彈性限及以以下的沖擊行為。詳細(xì)分析了多孔材料沖擊絕熱線的三種不同的計(jì)算方法的算法和精度，并提出了一種三段式多孔金屬?zèng)_擊本構(gòu)關(guān)系的計(jì)算方法。
　　應(yīng)用應(yīng)力波

2、的特征線法對(duì)爆炸加載方式下多孔金屬的沖擊響應(yīng)進(jìn)行了研究。主要分析了沖擊波的初始參數(shù)及沖擊波的衰減過(guò)程及衰減程度。結(jié)果表明，在相同的爆炸加載條件下，多孔金屬大大減小初始沖擊波的峰值壓力。多孔金屬的基體材料對(duì)沖擊的衰減程度有所區(qū)別，沖擊阻抗越大的金屬其相應(yīng)的多孔材料對(duì)沖擊波的衰減也越強(qiáng)。炸藥的種類(lèi)、長(zhǎng)度及約束情況對(duì)爆炸加載下多孔金屬的沖擊響應(yīng)也有影響。炸藥性質(zhì)主要影響多孔金屬中初始沖擊波的強(qiáng)度，爆速越大，初始沖擊波強(qiáng)度越大。炸藥長(zhǎng)度及約束情

3、況影響多孔金屬中沖擊波的衰減速度，炸藥長(zhǎng)度越大，側(cè)向約束越強(qiáng)，則多孔金屬中沖擊波的衰減速度越慢。
　　在對(duì)多孔材料均相材料模型和應(yīng)力波特征線法不足的分析基礎(chǔ)上，研究了可將多孔金屬看作均相材料的臨界指標(biāo)。該指標(biāo)可定義為多孔金屬內(nèi)部孔洞的平均直徑，其臨界尺寸與沖擊波的上升沿寬度在同一量級(jí)，其范圍大致10-3mm～10-1mm之間?？锥吹倪B通性對(duì)多孔金屬的緩沖吸能性能也有重要影響。影響的機(jī)理主要在于孔內(nèi)氣體的沖擊壓縮性及開(kāi)孔的閉合。用顯

4、式動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)孔洞形狀的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，對(duì)于圓形、正方形、六邊形和三角形等簡(jiǎn)單形狀的孔洞，六邊形和三角形孔洞的多孔金屬對(duì)沖擊波的誤差效果最好，圓形的稍差，而正方形的最差。
　　對(duì)多孔金屬的沖擊升溫進(jìn)行了分析。升溫能量來(lái)源包括基體金屬的絕熱塑性變形，孔洞壁面的摩擦，孔洞閉合氣體絕熱壓縮，以及孔洞閉合引起的表面能釋放。以鎢顆粒為代表的多孔金屬的沖擊過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到?jīng)_擊過(guò)程中孔隙閉合的速度與特征時(shí)間，并依據(jù)模擬