材料在脈沖X射線輻照下熱—力學(xué)效應(yīng)的有限元模擬.pdf

1、脈沖 X射線輻照材料時，X射線光子與材料中的原子及其電子發(fā)生復(fù)雜的相互作用，最終 X射線的能量轉(zhuǎn)化為材料的內(nèi)能。這一過程首先引起的是受輻照面的汽化及熔化燒蝕。進(jìn)一步，燒蝕部分向外自由膨脹并向剩余材料內(nèi)產(chǎn)生一反沖壓縮作用，同時受輻照表層區(qū)域發(fā)生熱膨脹，材料在反沖壓縮、熱膨脹和慣性約束的共同作用下產(chǎn)生熱擊波。當(dāng)熱擊波傳播到自由面發(fā)生反射后產(chǎn)生反向拉伸波，若強度足夠高，就會導(dǎo)致材料的損傷和斷裂破壞。
　　本文對材料在脈沖 X射線輻照下的

2、熔化燒蝕、熱軟化效應(yīng)以及物態(tài)方程模型等問題開展了研究，在此基礎(chǔ)上對已有Tshock2D有限元程序進(jìn)行了二次開發(fā)，對鋁及碳酚醛材料在X射線輻照下的熱—力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了二維數(shù)值分析。
　　研究表明：（1）如果 X射線能譜較硬，迎光面附近的熔化較顯著。（2）在材料本構(gòu)中考慮熱軟化效應(yīng)后，材料中的熱擊波壓力將下降，且硬譜的影響大，軟譜的影響小。（3）采用Grover液態(tài)金屬模型對熔化相變進(jìn)行了細(xì)致描述。研究表明，考慮熔化相變后，熱擊波壓力下