平面碰撞与强激光加载下金属铝的层裂行为

平面碰撞与强激光加载下金属铝的层裂行为[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(6): 767-773. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0767-07
引用本文: 平面碰撞与强激光加载下金属铝的层裂行为[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(6): 767-773. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0767-07
Spall behavior of pure aluminum under plate-impactand high energy laser shock loadings[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(6): 767-773. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0767-07
Citation: Spall behavior of pure aluminum under plate-impactand high energy laser shock loadings[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(6): 767-773. doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0767-07

平面碰撞与强激光加载下金属铝的层裂行为

doi: 10.11883/1001-1455(2016)06-0767-07
基金项目: 国家自然科学基金项目(11272293);国防基础科学研究计划项目(B1520132001);冲击波物理与爆轰物理重点实验室基金项目(9140C670301140C67283)
详细信息
  • 中图分类号: O346.1

Spall behavior of pure aluminum under plate-impactand high energy laser shock loadings

  • 摘要: 在轻气炮和神光Ⅱ强激光装置上开展了金属铝的层裂实验。针对激光打靶层裂实验中样品自由面速度剖面后期振荡容易丢失问题,改进靶设计,获得很好效果。利用轻气炮加载和强激光加载层裂实验应变率的显著差异,并通过数值模拟,讨论了在建立具有预测能力的理论建模中需要关注的损伤成核、演化与汇合问题中的材料特性与应变率相关特性因素。结果表明,对于我们以前建立的动态损伤与断裂模型,微孔洞成核的平均半径、阈值压力、成核速率相关参数以及微孔洞长大的阈值压力等具有材料特性属性,但微孔洞的表面能以及决定材料发生完全层裂的临界损伤度等具有明显的应变率效应。另外,分析还发现,虽然层裂强度具有明显的应变率效应,但是在样品层裂当地,样品由持续拉伸向收缩转变的临界行为,取决于一个很小的临界损伤,这个临界值很可能是材料常数,与应变率无关。
  • 图  1  平面碰撞层裂实验装置

    Figure  1.  Setup for plate-impaction experiment

    图  3  样品自由面速度剖面

    Figure  3.  Free surface velocity profiles

    图  2  激光打靶层裂实验装置

    Figure  2.  Setup for laser-loaded experiment

    图  4  平面碰撞实验样品层裂当地的压强、比容和损伤内变量

    Figure  4.  Pressures, specific volumes and damagesat spall position of plate-impact experiment

    图  5  激光打靶实验样品层裂当地的压强、比容和损伤内变量

    Figure  5.  Pressures, specific volumes and damagesat spall position of laser-loaded experiment

    表  1  材料本构参数与物态方程参数

    Table  1.   Parameters of constitutive relation and equation of state

    材料 A/GPa B/GPa C m n $\dot{\varepsilon}_{0} / \mathrm{s}^{-1}$ ν ρ0/(g·cm-3) c0/(km·s-1) λ γ0
    Al 0.031 0.173 0.029 0 0.45 1 0.324 2.703 5.35 1.35 1.7
    CH - - - - - - - 1.100 2.33 1.54 2.0
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    表  2  损伤参数

    Table  2.   Parameter values for the dynamic damage and fracture model

    加载方式 N0/(μg·μs) Rn/nm p0/GPa p1/GPa σ0/GPa λD/(mJ·mm-2) Dc
    平面碰撞 0.1 10 0.3 0.06 0.3 0.4 0.35
    激光打靶 0.1 10 0.3 0.06 0.3 1.0 0.05
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  • 加载中
图(5) / 表(2)
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-15
  • 修回日期:  2015-05-07
  • 刊出日期:  2016-11-25

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