本文關(guān)鍵詞：沖擊壓縮條件下鐵的粘滯性研究

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【摘要】：地球是我們賴以生存的家園,因此對于地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及地球演化動力學(xué)過程的認(rèn)識關(guān)乎我們?nèi)祟惖纳婧桶l(fā)展。地球主要由地殼、地幔、地核三部分組成,由于地球內(nèi)核冷卻產(chǎn)生的熱量要通過外核到達(dá)地幔邊界,這將會引起核幔相互作用和地幔對流,形成地幔熱柱,因而研究外核物質(zhì)在高溫高壓條件下的輸運(yùn)性質(zhì),特別是粘滯性,是認(rèn)識地球演化動力學(xué)過程的一個(gè)重要基礎(chǔ)研究課題。另外研究地磁場產(chǎn)生機(jī)理、地震波衰減以及火山活動等問題時(shí),也需要知道對應(yīng)條件下相應(yīng)物質(zhì)的粘性系數(shù)值。由此可見,研究物質(zhì)在高壓下的粘性對我們認(rèn)識地球有著重要的意義。到目前為止,人們想盡各種方法研究較高壓力下鐵的粘滯性,但是采用不同的方法所得的結(jié)果不盡相同：靜高壓實(shí)驗(yàn)中用落球法測量和分子動力學(xué)模擬得到鐵的粘性系數(shù)數(shù)量級為10-3Pa.s；地震學(xué)通過地震波衰減測量得到地核物質(zhì)的粘性系數(shù)數(shù)量級為107-1011 Pa·s；地球物理學(xué)家根據(jù)地球轉(zhuǎn)動與電磁矩關(guān)聯(lián)推算的內(nèi)地核粘性系數(shù)數(shù)量級達(dá)1012～1017Pa.s。而且人們對于較高壓力下物質(zhì)粘性系數(shù)隨壓力的變化情況沒有給出很好的規(guī)律性認(rèn)識。針對這些問題,本文采用飛片碰撞小擾動實(shí)驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬對57-114GPa壓力范圍內(nèi)鐵的等效粘性系數(shù)進(jìn)行測量,并得到如下結(jié)果：1、利用飛片碰撞擾動法測量出沖擊壓力57GPa、81 GPa、103 GPa和114GPa條件下金屬鐵中沖擊波陣面擾動隨傳播距離的變化情況。2、仿照真實(shí)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),利用二維數(shù)值模擬方法數(shù)值再現(xiàn)了金屬鐵中沖擊波振面擾動隨傳播距離演化的全過程,并得出金屬鐵的等效粘性系數(shù)與擾動衰減曲線相位零點(diǎn)間的定量關(guān)系,由此確定57GPa、81 GPa、103GPa和114GPa壓力下鐵的等效粘性系數(shù)分別約為2500 Pa-s、3500 Pa·s、3500 Pa·s、2000 Pa-s.3、通過對57-114GPa壓力范圍內(nèi)鐵的等效粘性系數(shù)進(jìn)行分析我們發(fā)現(xiàn)：鐵的等效粘性系數(shù)先隨壓力的增加而增大,在81-103Gpa左右鐵的等效粘性系數(shù)開始隨壓力的增加而減小。總之,本文主要通過飛片碰撞擾動法對鐵的等效粘性系數(shù)進(jìn)行研究,并由此得到鐵在58GPa-114GPa壓力范圍內(nèi)等效粘性系數(shù)的基本變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：鐵 沖擊波 數(shù)值模擬 等效剪切粘性系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG141
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 課題研究背景及其意義10-11
• 1.2 高壓下物質(zhì)粘性研究的發(fā)展與現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 理論模擬法11-12
• 1.2.2 實(shí)驗(yàn)法12-15
• 1.4 主要研究內(nèi)容和研究方法15-17
• 第2章 沖擊壓縮下鐵的粘滯性實(shí)驗(yàn)測量17-28
• 2.1 二級輕氣炮實(shí)驗(yàn)原理及其沖擊加載原理17-22
• 2.1.1 二級輕氣炮工作原理17-18
• 2.1.2 磁測速系統(tǒng)的工作原理18-19
• 2.1.3 沖擊加載過程分析19-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)中樣品的設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 離散式電探針測量技術(shù)23-28
• 第3章 飛片碰撞擾動法的實(shí)驗(yàn)信號分析28-41
• 3.1 沖擊波波陣面波形輪廓的分析28-35
• 3.2 沖擊波陣面?zhèn)鞑ゾ嚯x35-36
• 3.3 沖擊波陣面擾動振幅36-38
• 3.4 沖擊波陣面擾動衰減曲線38-41
• 第4章 鐵的粘滯性分析41-47
• 4.1 數(shù)值模擬41-44
• 4.2 結(jié)果分析44-47
• 全文總結(jié)47-49
• 1、本文研究的主要成果與創(chuàng)新之處47
• 2、尚需進(jìn)一步研究解決的問題47-49
• 致謝49-50
• 參考文獻(xiàn)50-56
• 碩士期間發(fā)表論文情況56

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本文編號：594803