【摘要】：層裂是一個重要的科學問題,在國防和民用領域存在重要應用。過去幾十年,雖然層裂問題得到了廣泛研究,但絕大數(shù)研究都是利用氣炮加載或化爆加載開展,應變率一般都在10-s-1-105s-1范圍。隨著科技的發(fā)展,工程上出現(xiàn)了對更高應變率條件下層裂問題的需求牽引,同時這也是人們非常關注的科學問題,但相關的研究卻比較有限。本文在輕氣炮和神光II強激光裝置上開展了金屬鋁層裂問題的對照研究。針對激光打靶層裂實驗樣品自由面速度剖面后期振蕩容易丟失問題,改進靶設計,獲得很好效果。利用輕氣炮加載和強激光加載層裂實驗應變率的顯著差異,通過數(shù)值模擬,討論了建立具有預測能力的理論建模需要關注的損傷成核、演化與匯合問題中的材料特性與應變率相關特性因素。結(jié)果表明,對于張林博士等早前建立的動態(tài)損傷與斷裂模型,微孔洞成核的平均半徑、閾值壓力、成核速率相關參數(shù),以及微孔洞長大的閾值壓力等具有材料特性屬性,但微孔洞的表面能以及決定材料發(fā)生完全層裂的臨界損傷度等具有明顯的應變率效應。另外,分析還發(fā)現(xiàn),雖然層裂強度具有明顯的應變率效應,但是在樣品層裂當?shù)?樣品由持續(xù)拉伸向收縮轉(zhuǎn)變的臨界行為,取決于一個很小的臨界損傷值,這個臨界值很可能是材料常數(shù),與應變率無關。
【圖文】：

一級輕氣炮彈丸的發(fā)射速度一般約５０邋ｍ／ｓ至１２００邋ｍ／ｓ范圍，可實現(xiàn)的沖逡逑擊壓力一般可達幾十ＧＰａ。與化爆裝置相比，輕氣炮的優(yōu)點在于彈丸速度可調(diào)逡逑整、飛片飛行平穩(wěn)、實驗數(shù)據(jù)重復性好、測量結(jié)果精度高。圖３．邋４所示是一級輕逡逑氣炮的工作原理示意圖。逡逑氋壓室邐．邐氣室邐b8逡逑＼邐彈丸邐戶邋寸邐＾逡逑邐／逡逑ａｊｂ｜邋ｇ｜邐＿邋S/逡逑Ｖ邐Ｊ逡逑圖３．４邋—級控氣炮工作原理示意圖逡逑實驗前，在高壓室中注入壓強為巧的高壓氣體，在雙膜片ａ、ｂ間（雙膜段）逡逑充Ｗ巧／２的高壓氣體用來減輕膜片ａ承受的壓為，使其不要提前破裂。實驗時，逡逑將雙膜段內(nèi)的高壓氣體快速外泄，使得膜片ａ瞬間受到很大的壓力，當膜片ａ受逡逑到的壓力增加到３巧／４時，膜片ａ、ｂ破裂，高壓氣體進入炮管，推動彈丸按預逡逑定的加速度加速，最后在炮管末端平穩(wěn)地碰撞靴樣品。逡逑９逡逑

ＤＰＳ（Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ邋Ｐｉｎ邋Ｓｙｓｔｅｍ促中物院流物所沖擊波波與爆轟波物理重點逡逑實驗室最近發(fā)展的一種精密速度剖面測試技術，國外則稱為ＰＤＶ（Ｐｈｏｔｏｎ邋Ｄｏｐｐｌｅｒ逡逑Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｅｒ），盡管叫法不同，但原理是一致的。圖３．５所示是ＤＰＳ的原理示意逡逑圖。逡逑薇光測試X1逡逑示彼器＊￣干涉腔逡逑圖３．５邐ＤＰＳ測試技術原理示意圖逡逑激光器發(fā)出的單頻激光被分為兩路，其中一路作為參考光，，另外一路則入射逡逑到待測運動表面后發(fā)生反射。攜帶多普勒頻移信息的反射光與參考光在干涉腔進逡逑行頻率混合，輸出差拍信號。設輸出端獲得的光強信號為パ０，則八０可表示為：逡逑／的＝ｗ）邋＋公（０邋況Ｗ［Ｗ）邋＋如］邐（３．５）逡逑其中線０為背景光強，巧０為振幅，抑０為反射光和參考光源的角相位差，它們逡逑均是時間邋＜邋的函數(shù)；成為初始角相位差。新0與待測表面的位移之間存在關系式：逡逑六（０邋＝下（NB（０邋—邋NB０邋）邐Ｕ．６）逡逑其中？Ｉ為激光波長，４０和而為運動表面在ｆ時刻和零時的空間位置。將（３．６）逡逑代入（３．５），有：逡逑／的二＋公的加＾邋（雄）－而）＋如邐（３．７）逡逑NB逡逑由（３．７）式可知，運動表面每移動人／２，干涉信號的位相就變化２７１，即有一個干逡逑涉條紋出現(xiàn)，因此依據(jù)測試信號的位相變化可高精度得到運動表面移動的位移和逡逑１０逡逑
【學位授予單位】：中國工程物理研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TJ04

【參考文獻】

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本文編號：2665550